双向活塞斜盘式汽车空调压缩机设计【含SW三维及12张CAD图带外文翻译】
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双向
活塞
斜盘式
汽车空调
压缩机
设计
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三维
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十二
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双向活塞斜盘式汽车空调压缩机设计【含SW三维及12张CAD图带外文翻译】
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- 内容简介：
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I双向活塞斜盘式汽车空调压缩机设计摘 要迈入 21 世纪以来，各式各样的产业得到了蓬勃的发展，其中最为关切到普通人本身的便是汽车行业。今天我们将要谈及到的是汽车空调中的核心部件压缩机。对于大多数人接触到的小型汽车来说，其空调受到空间限制的影响，以及该类汽车发动机往往功率不大，因此我们非常注重的是压缩机运行的效率、尺寸外形和功耗等。针对传统类型压缩机（如曲柄连杆式压缩机）的缺陷，在本设计中我们主要研究斜盘式压缩机中的一种即双向活塞斜盘式压缩机。本设计主要完成了以下任务：（1） 对汽车空调压缩机的发展历程作简要阐述，详细介绍汽车空调制冷系统的原理和组成，对目前市场上涡旋式和滑片式这两种类型压缩机的工作原理以及其特性进行详细剖析。（2） 对双向活塞斜盘式压缩机进行总体设计，包括其原理、结构等。（3） 对双向活塞斜盘式压缩机的重要组成零部件例如主轴、斜盘、双头活塞、气缸、前后端盖等进行尺寸结构设计，并对其材质以及所选工艺进行详细分析。（4） 对双向活塞斜盘式压缩机中相关结构进行热力学计算，推导得出主轴、斜盘、活塞之间的运动学以及动力学公式。在此设计过程中，我借助了 SolidWorks、AutoCAD,将所设计产品用三维以及二维的方式表现出来，期间参阅了许多相关文献，并与大学四年所学知识结合起来，不仅提高了相关制图软件的操作能力，更从中学到了很多机械相关的知识。关键词:汽车空调；压缩机；双向活塞；斜盘式IIAbstractSince entering the 21st century, various industries have seen vigorous development. Among them, the most concerned about ordinary people is the automotive industry. Today we are going to talk about compressors, the core component of automotive air conditioning. For small cars that most people are exposed to, their air conditioning is affected by space limitations, and the type of car engines are often not very powerful, so we are very much focused on the efficiency of compressor operation, size and shape and power consumption. For the defects of traditional type compressors (such as crank-link compressors), in this design we mainly study one of the swash-plate type compressors, namely two-way piston swash plate type compressors. This design will mainly complete the following tasks:(1) Briefly expounding the development history of automotive air-conditioning compressors, detailing the principles and components of automotive air-conditioning refrigeration systems, and working principles and characteristics of the two types of compressors: scroll-type and slide-type. Detailed analysis.(2) The overall design of a two-way piston swash plate type compressor, including its principle, structure, etc.(3) Dimensional structural design of important components of two-way piston swash plate type compressors such as main shaft, swash plate, double-headed piston, cylinder, front and rear end covers, etc., and detailed analysis of their materials and selected processes.(4) Thermodynamic calculations are performed on the relevant structures in a two-way piston swash plate type compressor, and the kinematics and dynamic equations between the IIImain shaft, the swash plate, and the piston are deduced.In this design process, I took advantage of SolidWorks and AutoCAD to express the designed products in 3D and 2D. During the period, I read many related literatures and combined them with the knowledge learned in the university for four years, which not only improved the relevant cartography. The softwares operating capability has also learned a lot of machine-related knowledge.Key words： Automotive Air Conditioning; Compressor; Two-way Piston; Swashplat目 录摘 要 IAbstract II1. 绪 论 11.1 汽车空调的发展历程及其意义 .11.2 汽车空调制冷系统的组成及其原理 .21.3 汽车空调压缩机的发展历程以及种类 .31.4 各类压缩机的结构形式与特点 .41.5 本设计主要研究内容 .7IV2. 双向活塞斜盘式压缩机总体设计 82.1 双向活塞斜盘式压缩机的总体结构设计 .82.2 双向活塞斜盘式压缩机的工作原理 .82.3 双向活塞斜盘式压缩机结构设计及分析 .92.4 双向活塞斜盘式压缩机主要结构运动计算与分析 .152.5 双向活塞斜盘式压缩机主要结构受力计算与分析 .173. 热力学分析与计算 193.1 热力学分析 .193.2 热力学计算 .214. 压缩机辅助系统分析及其制冷剂、润滑油选择 254.1 吸气、排气系统分析 .254.2 润滑系统分析 .264.3 制冷剂 .264.4 润滑油的选择 .274.5 附件 .285. 双向活塞斜盘式压缩机三维建模 305.1 活塞 .305.2 转轴斜盘总成 .305.3 气缸 .315.4 电磁离合器 .315.5 双向活塞斜盘式压缩机装配 .32结 论 34参考文献 35附录 1：外文翻译 36V附录 2：外文原文 37致 谢 38双向活塞斜盘式汽车空调压缩机设计11. 绪 论1.1 汽车空调的发展历程及其意义 1.1.1 汽车空调的发展历程距离汽车出现在人类生活当中已经有一百多年了。随着科技的发展以及人类生活水平的提高，曾经在普通人眼中遥不可及的汽车如今已经成为人们生活中的必需品。汽车的普及加上许许多多高新技术的发展，汽车空调技术应运而生。汽车空调的主要目的是为了在车上营造一个冬暖夏凉的舒适环境，因此驾驶人可以集中注意力驾驶，从而还可以避免许多不必要的交通问题。1925 年，在美国出现了通过加热汽车冷却水从而达到取暖目的的方法。之后世界上第一台完整的汽车空调装置则于 1927 年问世，它具备了加热器、空气滤清器以及通风机等设备，构成了较为完整的供热系统。当然此时的汽车空调仅仅能做到取暖而已。世界上首个可以进行机械制冷的温度调节装置于 1939 年诞生由美国 Packard 所创。可惜的是，伴随着二战的发生该技术暂停了发展。真正做到汽车空调中的制冷制热一体化就要追溯到 1954 年，美国于 Nash 牌轿车上安装了冷暖兼容的空调器，此时的汽车空调具备了自由调节车厢内温度及湿度的功能。但是该空调器仍非完全自动化，它尚且需要人为进行控制过程，毫无疑问让驾驶员的工作量增加了许多，因此随着人们需求的提高，自动控制式空调于 1964 年诞生，它可以根据事先设定的温度进行工作，传感器收集车厢内外温度信息，从而在一定温度范围内自动进行调节。随着计算机的发展，汽车空调技术与计算机技术相结合，微机控制的汽车空调系统更为人性化、智能化，不仅大大提高了制冷能力，更节约了燃料，人们对于汽车的体验无疑上升了许多个档次。谈到我国汽车工业，长春第一汽车集团公司无疑是该工业中首屈一指的领先企业，同样作为汽车工业中的一部分，他们的汽车空调技术发展也未曾落下。对于我国近现代来说，红旗轿车无疑是令人自豪的国民品牌，早在 19 世纪 70 年代初，由一汽牵头生产的红旗牌轿车就都统统配备了轿车空调。虽然我国空调型汽车起步较晚，但是发展极为迅猛，据统计，1992 年到 2000 年期间，这不到十年的时间我国的空调汽车产量增长 4 倍有余。1.1.2 汽车空调的意义要说汽车空调的存在意义，首先不得不说汽车空调的组成元素，即为温度、湿度、双向活塞斜盘式汽车空调压缩机设计2流速以及清洁度。我们都知道当汽车空调在运作时，往往伴随着排气处的风声以及风机运转时的巨大声响，该噪音通常会影响车内的人，无论是行驶途中还是休息时刻，因此低噪音的汽车空调往往能占据大半市场。调节温度自然是汽车空调的主要任务，无论夏天还是冬天，保证车厢内的适宜温度非常关键。目前的大多数汽车空调都具备了制冷装置以及暖风装置，前者主要是对车内空气或者由外部进入的空气进行冷却，从而令车厢内变得凉爽；后者则是对其进行加热。一般的车辆并没有调节湿度的功能，但是我们仍然可以利用汽车空调对部分环境进行除湿处理。比如我们在冬天驾驶车辆的过程中，由于车内人的呼吸等行为往往会造成空气的内循环，随之而来的便是前挡风玻璃往往布满雾气，严重阻碍了驾驶员的视线，这时候便需要开启空调装置对前挡风玻璃周围环境进行除湿处理。汽车空调装置还可以实现对车内空气进行换气处理，一定程度上起到了净化空气的作用。总的来说，汽车空调的存在是营造一个舒适的驾驶环境，在最大程度上避免会对驾驶人员产生的不利影响，从而不仅提高了驾驶人的驾车体验，也确保了驾驶人的行车安全，其意义不可谓不大。1.2 汽车空调制冷系统的组成及其原理汽车空调制冷系统的组成：压缩机、空调管路、冷媒、蒸发器、储液干燥器、膨胀阀、冷凝器。双向活塞斜盘式汽车空调压缩机设计3图 1-1 汽车制冷系统外观如图 1-1 所示，所有汽车的制冷系统离不开 4 个主要部件，即压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器。压缩机发动机启动后，压缩机吸入低温低压制冷剂蒸汽，并将其压缩成为高温高压蒸汽，然后将它输送至冷凝器。蒸发器将低温低压冷媒液体进行蒸发使其汽化，从而吸收空气中的热量。膨胀阀对高压的冷媒液体进行一定处理，使其成为低压低温的雾态冷媒，然后导入蒸发器中。冷凝器多数置于位于车头的散热水箱处，将高温高压蒸汽的热量释放到外部空气中。空调开关打开后，蒸发器中所形成的低温低压气态制冷剂就会导入压缩机当中，压缩机吸收后对其进行一系列压缩过程，对其进行加压加温，从而使其成为高温高压气态制冷剂。制冷剂随后进入冷凝器，经过冷却之后该蒸汽变为液态，此时会散发出大量的热，接着流入干燥器当中进行过滤。过滤之后的液态制冷剂流经膨胀阀，致使其压力降低，从而蒸发成为气态，此时则需要吸收大量的热。最后低温低压的制冷剂就会进入蒸发器当中，此时就会对空气进行降温，鼓风机再将冷气送入车厢内部，整个过程的运作大致上就是如此了。双向活塞斜盘式汽车空调压缩机设计41.3 汽车空调压缩机的发展历程以及种类随着汽车行业的不断发展，人们对于汽车各方面的需求越来越大，要求越来越高。作为汽车组成中的关键设备，汽车空调的存在意义不可谓不大，它更是发展成为检验汽车质量的重要标准之一。无论是小型轿车，还是各种大型客车，乘坐舒适性慢慢成为人们首先考虑的事情，甚至在一些机械工程类用车或者农用机车中，舒适性同样显得尤为重要，而汽车空调对于舒适性的提高是非常关键的。那么对于汽车空调的心脏压缩机来说，其发展又经历了怎么样的过程呢？自 1939 年美国通用汽车 Packard 公司所制造的制冷空调以来，汽车空调技术时至今日已经非常成熟，其中尤为压缩机的技术发展为主。第一代压缩机曲柄连杆式压缩机。它是最为传统的压缩机类型，生产工艺较为成熟，但是由于连杆装置导致其在运行过程中容易产生较大噪音，对驾车体验产生极大影响，尤其对小型汽车。因此它渐渐在小排量的压缩机中失去了市场，目前只存在于大型的客车空调当中，而且还有被大排量斜盘式压缩机所取代的趋势。 第二代压缩机往复式压缩机。其分为两大类，即斜盘式压缩机以及摇盘式压缩机。1962 年，美国通用汽车公司首先研制出了斜盘式压缩机。它通过主轴的转动，带动了固定在轴上的斜盘的回转运动（斜盘与轴成一定角度） ，斜盘的运动带动了活塞的运动，从而使得活塞在气缸中做往复运动，达到压缩气体的目的。由于斜盘式压缩机运动过程中可以实现完全平衡，并且噪音小，效率高，很快就占据了传统类型压缩机的市场。到了 20 实际 70 年代，日本对其作出一系列的改进，将铸铁材料替换为全铝结构，更是将原来的 6 缸发展为 10 缸，因此斜盘式压缩机的性能得到进一步提高。到目前为止，该类压缩机经历了几十年的发展，其技术已经日趋成熟，且在目前的汽车压缩机市场中占据主导地位，市场份额高达 70%。随着汽车轻量化的趋势加深，那么作为汽车中的重要组成部分（即主要占重） ，斜盘式压缩机也正在朝着小型轻量化的方向不断发展。第三代压缩机旋叶式压缩机。其体积与质量较小，因此很适合置于小型汽
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