《空压机机构设计》doc版.docx

编号:本科毕业论文（设计）题 目 系 专业学 号学生姓名指导教师起讫日期 20 20 空压机机构设计摘要：随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新换代速度越来越快，传统的机械设计制造方法已经跟不上时代的步伐，CAD技术应运而生并得到了很大的发展和应用。CAD技术，鉴于本文详细的介绍了汽车空压机曲轴、连杆、活塞等的三维设计建模过程，展示了简易装配体，以及简易装配体的有限元分析过程。通过在CAD软件平台上完成了空压机曲轴、连杆、活塞的三维建模，得到了空压机简易的虚拟样机。大大缩短了空压机的设计开发周期，减少了设计成本，减少了物理实机试验的成本。显示出CAD技术在机械设计制造行业发挥的巨大作用和广阔的发展前景。关键词：空压机；二维制图；带传动。Air compressor mechanism designAbstract：With the rapid development of science and technology and increasingly fierce economic competition, Mechanical products renew faster and faster. The traditional mechanical design and manufacturing method has not kept up with the pace of thetime. CADtechnology emergedasthetimesrequire and got a lot of development and application.The process of building the 2D model of the auto air compressors bent axle, connecting rod and piston is introduced detailedly. The auto air compressor simple assembly is showed lively. and the process of promoting finite element analysis of the auto air compressor simple assembly is represented in detail. On the CAD software platform, the 2D model of the auto air compressors bent axle, connecting rod and piston are built; the auto air compressor simple assembly is easily acquired. It reduces the time of designing and developing the product; decreases the cost of design the product. Otherwise, finite element analysis of the auto air compressor simple assembly is promoted on the CAD software platform, the simple assemblys stress and strain distribution are acquired. It provides some basis for the optimization design of the auto air compressor, and reduces the cost of physical real machine test. It shows that the modern and advanced CAD technology and finite element analysis method play an important role in the mechanical design and manufacturing industry. And the CAD technology and finite element analysis method show vast development prospects.Keywords：Auto air compressor; CAD software platform; Belt drive;目录1 绪 论61.1 本课题的来源、目的及意义61.1.1 课题的来源61.1.2 本课题研究的目的61.1.3 本课题研究的意义61.2 课题背景及国内外研究现状71.2.1课题背景71.2.2国内空压机发展现状71.2.3国外空压机发展现状81.3关键技术91.4本课题研究的主要内容91.5 CAD软件介绍91.5.1平面绘图91.5.2编辑图形102 空压机的传动装置112.1空压机的工作原理112.2 带传动的简介122.2.1 带传动的组成122.2.2 带传动的类型和原理132.3 运动分析142.3.1 受力分析142.3.2 带传动的设计计算172.4 带轮设计202.4.1 V带轮的设计内容202.4.2 带轮的材料202.4.3 带轮的结构形式202.4.4 V带轮的轮槽212.4.5 V带轮的技术要求212.5 空压机中的带传动213 空压机主要零件223.1 概述223.2 曲轴的结构设计233.3 连杆的结构设计243.4 活塞的结构设计253.5 装配体263.6 小结274 结论与展望284.1 总结284.2 展望28致谢30参考文献311 绪 论1.1 本课题的来源、目的及意义1.1.1 课题的来源某汽车配件公司有限公司，公司主要生产为重、中、轻、轿车配套的空压机、机油泵、冷却水泵、离合器分泵、总泵、各种车用软、硬件和底盘类零合件。年生产能力为：各类载重系列汽车1万套，轿车1万套。本课题将主要针对某汽车配件公司有限公司制造车间实际的汽车空压机的设计与制造，对汽车空压机的开发设计制造过程做全面了解，进行科学整理、归纳和完善，初步获得汽车空压机设计参数，然后经过计算验证，确定详细的设计数据，在CAD平台上完成汽车空压机主要零件的三维设计建模与有限元分析。1.1.2 本课题研究的目的本课题利用高速发展的CAD/CAE/CAM技术，在CAD二维设计软件上，对汽车空压机进行三维建模和有限元分析，以达到缩短产品设计开发周期，降低设计制造成本，提高空压机零部件精度，提高空压机的工作性能，延长使用寿命，获得更大的经济效益的目的。1.1.3 本课题研究的意义具有气压制动系统的汽车大都利用发动机拖动一台小型活塞式空气压缩机, 用它生产出压缩空气作为制动系统的气源。我国生产的解放、黄河、东风等型号的汽车均采用此方式。汽车空压机工作时要消耗发动机的功率, 虽然所消耗的功率仅占发动机总功率的2 % 左右, 但由于全国汽车保有量很大, 这就需要汽车空压机制造商能够设计研发和制造出相当数量性能优良、比较节能的汽车空压机。国内有很多生产汽车空压机的企业，生产技术和产品质量参差不齐，通过到相关技术落后的企业现场调研发现存在如下主要问题：（1）在传统的设计与制造过程中,需要通过周而复始的设计试验设计过程,产品才能达到所要求的性能。对于结构复杂的系统,不仅需要漫长的设计周期,还增加了产品开发的成本,从而无法适应市场的变化。（2）生产出来的汽车空压机在工作时产生的振动和噪声比较大，工作性能和安全性有待进一步提高。基于上述原因，结合目前高速发展的CAD/CAE/CAM技术，利用UG三维设计软件对汽车空压机主要零部件进行三维设计建模，定义零部件间的约束关系并对机械系统进行虚拟装配,从而获得机械系统的虚拟样机，并在各种工况下对虚拟样机施加载荷，对虚拟样机进行有限元分析，这样就可以很方便的获得虚拟样机在载荷作用下的应力、应变分布情况。通过分析和验证可以找出空压机设计上的缺陷并加以合理的改进和设计。可以使汽车空压机零部件的尺寸更加精确，缩短产品设计开发周期，减少设计技术人员的劳动强度，降低设计制造和实机试验成本，减少空压机工作时的噪声和振动，提高汽车空压机的工作性能和安全性能，延长使用寿命，这样就能使企业获取更大的经济利益，增强企业市场竞争力。1.2 课题背景及国内外研究现状1.2.1课题背景空气压缩机（compressor），是将低压气体提高到高压气体的一种从动的流体机械，是制冷系统的主体。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对这进行压缩子后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩到冷凝放热到膨胀到蒸发吸热的制冷循环。直线压缩机，是采用磁悬浮的和螺旋环流体，对气体进行压缩，为制冷提供动力。压缩机分活塞压缩机，螺杆压缩机，离心压缩机，直线压缩机等。活塞压缩机一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备 (启动器和热保护器) 及冷却系统组成。冷却方式有油冷和风冷，自然冷却这三种。直线压缩机没有轴，没有缸体、密封和散热结构。一般家用冰箱和空调器的压缩机是以单相交流电作为电源，它们的结构原理基本相同，但两者使用的制冷剂有所不同。1.2.2国内空压机发展现状国的压缩机工业是在新中国成立以后建立发展起来的，目前除少数超高压和特殊气体压缩机外（我国2000年进口空气压缩机金额为23.25亿美元），现有产品品种和产量基本能满足国民经济各部门的需要。图1是从1952年至2005年我国压缩机年产量的变化。压缩机产品属高能耗产品，2004年对全部国有及年销售收入500万元以上非国有机械工业企业的统计结果表明，气体压缩机械制造业占总工业总产值为216亿元，占全国的0.46%，但据统计压缩机的耗电量约占全国发电总量的7%8%。 压缩机的产量和产值逐年上升，竞争愈加激烈，当然市场也在扩大。根据2003年压缩机行业协会单位67家企业的统计结果，压缩机工业总产值(不变价)为48亿元，且在大中型压缩机中，空气压缩机占绝对主导地位。据不完全统计，2005年国内动力用压缩机的销售总量已经达到120亿元左右。截至2005年12月底，国内具有空气压缩机生产许可证（或者已有生产资格）的企业已经由上世纪90年代的100多家发展到目前的396家，而且另外还有许多企业正在申请空压机生产许可证。或许从压缩机行业及部分资金投资来源或者行业构成更能看出这种变化。图2是2000年气体压缩机行业三种所有制企业的销售收入比例图，图3所示为多种成分企业2002年的销售收入与利税总额在行业中所占比例。两图的变化表明：一、压缩机行业更加市场化、规范化了；二、国内本土企业的技术进步很快，特别是国企改革在压缩机行业还是有一定成效的；2004年压缩机及气体分离制造业，实现工业总产值（现价）208.95亿元，同比增长32.21%，利润总额18.71亿元，同比增长91.16%。2005年压缩机行业实现销售产值73.4亿元，同比增长24.6%，高于产值增长速度3.1个百分点，销大于产的增长水平拉动了产销率上升2.4个百分点。2005年产销率达到99.3，同比增长2.4个百分点。2000年机械工业联合会系统大中型企业工业经济效益综合指数，气体压缩机制造指数为63.53%，产量为18437台，比上年增长28%。2003年这个指数变为74.65%，2004年达到了121.31%，2005年为117.4%。1.2.3国外空压机发展现状微型压缩机产品国际市场看好，尤其是在美国、日本、阿根廷、澳大利亚等国家有较大的需求，而且我国现在已经有了较稳定的出口渠道。大中型压缩机近几年出口发展较快，同时进一步开拓国际市场，争取出口更多的技术含量较高的大中型压缩机产品和工艺用压缩机产品是可以实现的。 家用小型活塞式空压机，总体上看，外观较美观、质量较稳定、售价很低，有强的竞争力。但是，获利最甚者为中间商。从外观、内在结构、应用配套诸方面，仍有必要继续改进。国产机远优于欧美、日本CNG压缩机，有强的竞争力。需要积极引导有关企业进一步改进设计、提高质量、强化标准规范的贯彻和服务、增加品种，更应一致对外。CNG压缩机、LPG压缩机的出口将有较大幅度的提升。1.3关键技术本文采用计算机辅助设计（CAD）技术对空压机曲轴、连杆、活塞进行三维设计建模。采用有限元法对空压机虚拟样机在各种工况下进行有限元分析，得到应力、应变分布情况。计算机辅助技术就是利用计算机和图形设备让设计人员进行图文设计工作，其中CAD技术是其中一项之一，CAD也有各种辅助设计酸碱。 在产品设计和工程设计中，计算机辅助技术可以让设计参与人员的担负计算、信息存储和制图等之类项工作；CAD能够减轻设计人员的劳动力，缩短设计周期和提高设计质量。1.4本课题研究的主要内容学习空压机组成结构及工作原理，本文的研究对象参考的是车用空压机，属于活塞式压缩机，是车用制动系统元件之一，但空压机在整车上固定在发动机的一侧，故常常单独考虑。气压制动系的控制及传动装置主要应用在中、重型载货汽车及吨位较大的特种车辆上。气压制动系的力源是压缩空气，而空压机的作用就是产生压缩空气，贮存在储气筒中，为汽车的制动和有关用气装置提供所需的高压空气。学习传动装置设计，了解空压机的原理，运动分析过程，设计出传动装置，并发现生活中的空压机的带传动的运用。1.5 CAD软件介绍1.5.1平面绘图可以用各种各样的方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象的计算机画图辅助工具。CAD为大家提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘计算机画图辅助工具的功能。正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线，对象捕捉可 帮助选取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿其他的方向定位点变得非常容易。1.5.2编辑图形AutoCAD具有移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪、缩放对象等强大功能。（1）标注尺寸。可以建立多种类型尺寸，标注外观可以自行设置。（2）书写文字。能够在图形的任意位置、沿任意方向设定文字，可设定文体、倾斜角度及宽度缩放比例等文字属性。（3）图层管理功能。图形对象可以位于某一图层上，设定图层颜色、线型、线宽等特征。（4）三维绘图功能。可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。（5）网络资源。可将图形在网络上发表，或是通过因特网访问AutoCAD资源。（6）数据交换功能。CAD提供了多种图形图像数据交换形式及相应指令。（7）二次开发功能。CAD专业用户定制菜单和工具栏，并使用内部镶嵌语言Autolisp、Visual Lisp、VBA、ADS、ARX等进行二次开发。2 空压机的传动装置空压机中的传动装置主要以带传动为主。带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。2.1空压机的工作原理通过某汽配有限公司等汽车空压机制造企业参观实习，了解到大部分的汽车空压机是立式、双缸结构，如图2.1所示。图2.1空压机结构简图往复式压缩机的原理：往复式压缩机又称活塞式压缩机。压缩机的工作腔是汽缸。活塞在汽缸内作上下往复运动，从而完成了压缩、排汽、膨胀、吸汽等过程。图2.2中的四个过程分别表示了压缩机工作中的四个过程13。1、 汽缸 2、活塞 3、连杆 4、曲轴 5、排气阀 6、吸汽阀 7、曲轴箱图2.2压缩机工作图到最低位置(称活塞的下止点)时，汽缸吸满蒸气。而活塞转而向上，这时吸、排汽门都关闭，汽缸容积缩小，蒸气被压缩，一直压缩到排汽压力为止。图中(b)为排汽过程：当压力达到一定值(大于排汽管内压力)时，排汽阀开启，活塞继续上移，蒸气排出，一直到活塞上移到最高位置(这位置称活塞的上止点)时，排汽结束。图中(c)是余隙膨胀过程：为了防止活塞与吸排汽阀碰撞，活塞上移到上止点时，活塞与汽缸顶部之间留有一定间隙，称余隙。当活塞转而向下运动时，排汽结束时留在余隙内的高压蒸气阻止吸汽阀开启，吸汽不能开始。这时余隙内的蒸气随着活塞下移而进行膨胀，一直膨胀到吸汽压力以下时才结束。图(d)是吸汽过程：吸汽阀开启，随着活塞往下运动而吸汽，一直进行到活塞下移到活塞下止点为止。2.2 带传动的简介2.2.1 带传动的组成带传动主要是由主动轮，从动轮和一根传动带组成，主动轮是安装在主动轴上的动轮，从动轮是安装在从动轴上的动轮，加上一根传动带，就是我们俗称的“两轮一带”。如图2.3所示。（O1为主动轮，O2为从动轮）图2.3 带传动工作前的分析2.2.2 带传动的类型和原理带传动是一种挠性传动。A.带传动的类型按工作原理可以分为：摩擦型带传动和啮合型带传动。（1）摩擦型带传动是利用带与带轮之间的摩擦力，主动轮带动从动轮一起转动。摩擦型传带中因为横截面积不同又可以分为平带传动（结构简单，传动效率高），圆带传动（小功率传输）和V带传动（横截面积大）。本文最主要运用V带传动，V带横截面积为等腰梯形，带轮上也有相应的凹槽，可以提供更大的摩擦力。（2）啮合型带传动是利用传动带与带轮之间的啮合，从动轮随主动轮同步运动，从而实现运动和动力的传递。也称之为同步带传动。 如图2.4所示。图2.4 摩擦性带传动（左）和啮合型带传动（右）根据带传动用途摩擦型带传动分为，用于传递动力和运动的带传动和运输物品的输送带。如图2.5所示。图2.5 传递动力型带传动（左）和运输物品型带传动（右）B.带传动的特点：优点：最主要的是实现中心距较大的传动。缺点：带传动装置的外廓尺寸较大。带的寿命较短。2.3 运动分析2.3.1 受力分析1、预紧时带两边所受的力F0 在带传动预紧时，带的两边只受预紧拉力F0的作用。2、工作时带两边所受的力F1，F2 在带传动工作时，带两边的拉力F0发生变化，一边的拉力增加到F1，称为紧边拉力；另一边减小到F2，称为松边拉力。带的总长不变。因此，紧边拉力的增长量与松边拉力的减少量也相等，如图2.6所示。则有:即 （2-1）图2.6 带传动工作时的受力分析A、带传递的有效工作力Fe a、带两边所受的力F1，F2之差即为有效拉力Fe（从动轮上看）。 （2-2） b、有效拉力Fe由带和轮之间接触弧上摩擦力的总和Ff承受（接触弧段看）。（2-3） c、效拉力Fe与功率之间的关系（传递运动功率看）（2-4）由（2-1）、（2-4）两式可得： （2-5） B、Fe和 Ff关系 当Fe Ff ，始终保证Fe Ff 。然而，在一定条件下，Ff 是有一个极限值Ff max。当Fe Ff max时，导致打滑，欧拉公式可描述这种极限状况。 （2-6） （2-7） C、 应力分析 1、拉应力（2-8） 2、 离心应力 如图2.7所示带沿弧面运动，微段dl产生离心力dC：（2-9）在垂直方向建立力平衡关系：图2.7 离心应力的计算计算出离心应力（2-10）3、弯曲应力（发生于带与带轮接触的圆弧部分） （2-11）E -带的弹性模量D -带轮的直径C -带边缘到中性层距离4.、最大应力： 等于拉应力（包括离心应力）与弯曲应力和;最大应力发生于紧边进入小带轮处。（2-12）2.3.2 带传动的设计计算已知条件和设计内容设计V带传动时的已知条件包括：带传动的工作条件：传动位置与总体尺寸限制；所需传递的额定功率P；小带轮转速n1；大带轮转速n2或传动比i。设计内容包括带的型号，确定基准长度，根数，中心距，带轮材料，基准直径以及结构尺寸，初拉力和压轴力，张紧装置。1. 设计步骤和方法（1） 确定计算功率计算功率Pca是根据传递功率P和带的工作条件而确定的 （2-13）式中：Pca计算功率，kW；KA工作情况系数；P所需的传递的额定功率，如电机的额定功率或名义的负载功率，kW （2）选择V带的带型 根据计算功率Pca和小带轮转速n1 ，选取V带带型。 （3）确定带轮的基准直径dd并验算带速v 1）初选小带轮直径d1 根据V带带型，确定小带轮直径dd1，应使小带轮基准直径大于或等于带轮基准直径的最小值。2）验算带速v 根据公式（2-14）可以算出带的速度，一般应使v=5-25m/s，最高不超过30m/s。 （2-14） 3）计算大带轮的基准直径由dd2=idd1计算，并加以适当圆整。（4）确定中心距a和带的基准长度 Ld 1）算出中心距，如果中心距未给出,可根据传动的结构需要初定中心距 a0,取 0.7(dd1 + dd2) a0 2( dd1 + dd2)。 2）计算相应带长Ld0。（2-15）根据 Ld0选取的V 带的基准长度 Ld。 3）计算中心距a及其范围。 （2-16）考虑安装调整和补偿预紧力(如带伸长而松弛后的张紧)的需要,中心距的变动范围为: （2-17）（5）验算小带轮上的包角a1 根据式(8 - 6)及对包角的要求,应保证： （2-18）（6）确定带的根数 z （2-19）式中: Ka0 考虑包角不同时的影响系数,简称包角系数；Kl 考虑带的长度不同时的影响系数,简称长度系数；P0 单根 V 带的基本额定功率；P0 2 计入传动比的影响时,单根 V 带额定功率的增量(因 P0 是按 = 180 ,即 dd1 = dd2 的条件计算的,而当传动比越大时,从动轮直径就越比主动轮直径大,带绕上从动 轮时的弯曲应力就越比绕上主动轮时的小,故其传动能力即有所提高)。 在确定 V 带的根数 z 时,为了使各根 V 带受力均匀,根数不宜太多(通常 z 300 mm 时,可采用轮辐式。 带轮的结构设计,主要是根据带轮的基准直径选择结构型式;根据带的截型确定轮槽尺寸 (参考文献表 8 - 10);带轮的其它结构尺寸可参照参考文献图 8 -12 所列经验公式计算。确定了带轮的各部分尺寸 后,即可绘制出零件图,并按工艺要求注出相应的技术条件等。如图2.8为常见的带轮结构图2.8 常见带轮结构2.4.4 V带轮的轮槽V带轮的轮槽与型号有关。V带轮在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面的夹角上发生变化，使其与工作面紧密贴合，将V带轮的工作面夹角做成小于40度。V带轮安装在槽中厚，一般不应该超出外轮外圆，也不应该和底部接触。2.4.5 V带轮的技术要求铸造、焊接或者烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐和轮圆上不应该有沙眼、裂缝、缩孔和气泡。在不提高内部应力的前提下，对表面缺陷进行修补；转速大于极限转速要做到静平衡，反正动平衡。2.5 空压机中的带传动在空压机的传动系统中，一般可分为直接传动和皮带传动（如图2.9）。螺杆式空压机的直接传动是马达主轴经由连轴器和齿轮箱变速来驱动转子的样式，这实际上并不是实际操作的意义上的直接传动。实际操作的意义上的直接传动指的是马达与转子直接相连(同轴)且两者速度一样。这种情况肯定是很少很少的。因此那种认为直接传动没有能量损耗的观点是不对的。与直接传动方式不同的是皮带传动，这种传动方式是允许通过不同直径的皮带轮来改变转子的转速的样式来运作的。图2.93 空压机主要零件3.1 概述在进行产品设计时，应该养成一种良好的产品设计习惯，这样可以节省设计时间，降低设计成本，提高产品的市场响应能力。在使用UG NX软件进行产品设计时，需要了解产品的设计过程。1准备工作 （1）阅读相关设计的文档资料，了解设计目标和设计资源。（2）搜集可以被重复使用的设计数据。（3）定义关键参数和结构草图。（4）了解产品装配结构的定义。（5）编写设计细节说明书。（6）建立文件目录，确定层次结构。 （7）将相关设计数据和设计说明书存入相应的项目目录中。2设计步骤 （1）建立主要的产品装配结构。（2）在装配设计的顶层定义产品设计的主要控制参数和主要设计结构描述，比如说草图，结构图，二维图和三视图等等，这些模型数据将被下属零件所引用，以进行零件细节设计。同时这些数据也将用于最终产品的控制和修改。（3）根据参数和结构描述数据，建立零件内部尺寸关联和部件间的特征关联。 （4）用户对不同的子部件和零件进行细节设计。（5）在零件细节设计过程中，应该随时进行装配层上的检查，如装配干涉、重量和关键尺寸等。此外，也可以在设计过程中，在装配顶层随时增加一些主体参数，然后再将其分配到各个子部件或零件设计中。3.2 曲轴的结构设计空压机曲轴建模分析：空压机曲轴的功用是承受来自发动机的扭矩，带动连杆推动活塞做往复直线运动。空压机曲轴是由两端主轴颈、连杆轴颈、曲柄臂、螺纹连接孔、油孔等组成的。曲轴的建模主要以拉伸为主，通过布尔求和、求差形成轴和孔，通过扫掠形成润滑油孔。空压机曲轴的主要设计参数，如图3.1。图3.1 空压机曲轴的结构设计注：详细的曲轴CAD图见附件3.3 连杆的结构设计空压机连杆建模分析：空压机连杆是空压机主要传动构件之一，它将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复直线运动。它主要由连杆大头孔、小头孔、连杆体等组成。连杆的建模主要以拉伸和回转为主，大头孔、小头孔是由回转形成的，连杆体是由拉伸形成的。空压机连杆的主要设计参数，如图3.2所示。图3.2 空压机连杆的结构设计注：详细的连杆CAD图见附件3.4 活塞的结构设计空压机活塞建模分析：空压机活塞是空压机形成压缩空气的执行构件，它在气缸里进行往复直线运动。空压机活塞的基本构造可分为顶部、头部和裙部三部分，具体可分为活塞顶、活塞头、活塞环、活塞销座等。空压机活塞的建模主要以回转和拉伸为主。空压机活塞的主要设计如下图3.3所示。图3.3 空压机活塞的结构设计注：详细的活塞CAD图见附件3.5 装配体在UG平台上完成了汽车空压机曲轴、连杆、活塞的三维设计建模后，应用UG软件的装配模板，在相互连接的部件之间添加相应的约束，就可以完成汽车空压机的装配，所形成的装配体如图3.4所示。图3.4 空压机装配体注：详细的装配过程见附件3.6 小结本章详细的介绍了在CAD平台上汽车空压机曲轴、连杆、活塞的三维设计建模过程，这也是本课题的关键性工作所在。曲轴的建模过程步骤比较多，但是整体不难，只要我们能看懂曲轴的CAD二维图，理解曲轴的外部和内部结构，按照曲轴CAD图上面的尺寸和公差，一步一步仔细认真的进行草图绘制和拉伸，我们就能准确无误的把曲轴的三维模型建立出来。曲轴建模的难点在于与主轴颈和连杆轴颈成一定夹角的曲柄臂的建模和内部润滑油孔的建模，曲柄臂的建模需要建立新的基准轴作为新的拉伸方向，润滑油孔的建模需要创建三个新的基准平面来完成草图的绘制。连杆的外形比较简单，由经过回转的大头孔和小头孔与中间经过拉伸的连杆体连接而成。难点在于中间连杆体和连杆体凹槽草图的绘制，以及边倒圆。活塞的内外结构都比较复杂，主要是由回转和拉伸操作来完成。难点在于如何读懂活塞的CAD图，活塞外围和内围结构草图的绘制。经过曲轴、连杆、活塞的三维建模，大大的提高了我读机械二维CAD图的能力，三维建模的能力，使我能更加熟练的使用CAD软件，这将对我以后的工作有很大的好处和作用。4 结论与展望4.1 总结本文应用三维建模和分析软件CAD构造了一个可用于压缩机有限元分析的虚拟样机模型（空压机简易装配体）。基于此模型，进行了装配体的有限元分析，得到了空压机在多种工况下的应力、应变分布情况。为空压机的优化设计奠定了一定的基础。全文的主要研究内容如下：1) 分析压缩机的工作原理和曲柄连杆机构的运动规律和受力情况，为确定空压机曲轴、连杆、活塞的设计尺寸和有限元分析提供依据。2) 利用CAD软件建立空压机曲轴、连杆、活塞的制图，通过定义各运动副之间的约束关系，完成空压机的图解。4.2 展望与空压机传统的设计开发过程相比。本课题主要在以下几个方面取得了研究成果:1）利用先进的CAD技术，在CAD软件平台上完成了空压机曲轴、连杆、活塞的图解，得到了空压机简易的虚拟样机。大大缩短了空压机的设计开发周期，减少了设计成本。2）利用CAD软件对空压机简易装配体进行有限元分析，得到了空压机虚拟样机的应力、应变分布情况，为空压机的优化设计提供了一定的依据。减少了物理实机试验的成本。由于时间的限制，作者的工作只能放在CAD软件平台上建立空压机主要零部件的二维