开题报告-双向活塞斜盘式汽车空调压缩机设计

本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目：双向活塞斜盘式汽车空调压缩机设计学 院： 机械工程学院 专 业 、班 级： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 指导教师（职称）： 年 12 月 28 日 填毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1. 论文（设计）题目及研究领域；2. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3. 目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3. 本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2. 论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺， 较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1. 开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2. 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3. 开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4. 开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5. 开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。10一、选题依据1、研究领域机电控制 机械设计2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值汽车空调做为空调技术在汽车上的应用，它能创造车内热微环境的舒适性，保持车室内空气温度、湿度、流速、洁净度、噪声和余压等在舒适的标准范围内，不仅有利于保护司乘人员的身心健康，提高其工作效率和生活质量，而且还对增加汽车行驶安全性具有积极作用。对于大多数汽车来说，空调品质的好坏直接影响汽车的总体质量评价。而压缩机作为汽车空调的心脏，在其中起着举足轻重的作用。拿空调制冷来说， 制冷剂在压缩机的作用下不停的在系统中流动，在蒸发器中完成蒸发吸热，在冷凝器中完成冷凝放热。压缩制冷剂蒸气，促使气态制冷剂在制冷系统中不断的循环流动， 在这个过程中，压缩机压缩并且输送制冷剂，使其温度升高、压力升高，之后通过减温减压装置让制冷剂温度低于环境温度，空气通过换热器与制冷剂进行热交换，从而达到制冷的目的。我们可以看出一个压缩机效率的高低直接影响空调的使用效果好坏，一种高效的压缩机往往可以给予汽车一个整体档次的提升。本课题中的斜盘式压缩机可以实现运动的完全平衡，具有较高容积效率和较高转速，并且能够实现无级可变排量控制，而且由于其形状特征以及加工精度可以应用于大多数市面上的车型，因此广受汽车制造商欢迎。斜盘式压缩机作为一款成熟的产品仍旧不断在进步发展，向小型化轻量化发展，向更高的容积效率发展，向更环保更绿色发展，其工作原理以及发展历程不仅仅可以作为后续机型的借鉴，更可以作为其重要的参考研究对象。3、目前研究的概况和发展趋势目前汽车空调压缩机主要使用的是往复式（活塞）压缩机，主要包括摇盘式压缩机以及斜盘式压缩机，其中斜盘式压缩机于 1962 年由美国通用公司首先研制成功并应用在汽车空调上。斜盘式压缩机可以实现运动的完全平衡，很快替代了曲柄连杆式压缩机。20 世纪 70 年代后，日本在通用公司产品的基础上进行了一系列改进，把铸铁材料改为全铝结构，汽缸数量由 6 缸改为 10 缸，使斜盘式压缩机的各项性能指标又向前迈进了一大步。斜盘式压缩机经过几十年的发展，已经成为一种非常成熟的机型，在汽车空调压缩机市场上占据主导地位，市场份额约为 65。当前，斜盘式压缩机技术仍在不断进步。旋叶式压缩机是第三代产品。它体积和重量小，易于在狭小的发动机舱内进行布置，同时具有噪声低、振动小等优点，受到汽车制造商的青睐，产量有连年上升的趋势。旋叶式压缩机占据微型车空调市场的可能性很大。涡旋式压缩机代表了压缩机最高技术水平的第四代压缩机，突破了制造技术上的难关，正在突飞猛进地发展。涡旋式压缩机最高转速在 12000 转分以上，容积效率可比往复式压缩机高出 60。此外，涡旋式压缩机没有往复运动，效率比较高，且噪声小、运转平稳。夏利、金杯车型配装的汽车空调都采用了涡旋式压缩机，哈飞、吉利、奇瑞等公司的不少车型也采用了涡旋式压缩机。很多中高档车也开始采用涡旋式压缩机。国际上，日本和美国的涡旋式压缩机技术水平比较高。发展趋势：(1) 向小型化、轻量化发展。目前，汽车轻量化成为汽车发展的主流趋势，因此类似于压缩机之类的重要部件在不改变效率的情况下尽量缩小其体积质量成为其必然发展趋势，体积以及重量的减小有利于压缩机在狭小的发动机舱的布置。(2) 向高容积效率、高转速发展。随着汽车工业技术的不断发展，效率始终是生产发展中极为重要的一环，从第一代的曲柄连杆式结构压缩机，到第二代的往复式活塞压缩机，再到第三代的旋叶式压缩机，最后到第四代涡轮压缩机，其间改变的不仅仅是压缩机的体积形态，更为重要的是压缩机运动效率的提高。高容积效率以及高转速意味着在一定时间内汽车空调能更快的达成某种效果，对用户体验有了极大的提高。(3) 向扭矩变化小、振动小，低噪声发展。压缩机气流脉动以及机械振动幅度的下降有利于空调使用时的噪声下降，出于对用户舒适度的考虑，低噪声的发展是必然的。减慢压缩过程，并且使其可以同时进行多个压缩过程，往往能使机器运行平稳， 从而减小其转动力矩的变化。(4) 向低能耗，绿色环保发展。制冷剂在压缩机中的利用效率是评估压缩机质量的一个重要参数，能耗的降低意味着效率的提升，从而增大经济效益。并且在高速发展的时代，绿色环保需要大力提倡，经济发展的提升不能以牺牲环境为代价，提高压缩机的能源利用效率，对期间产生的污染物进行绿色再利用更可以成为当前的一个发展趋势及目标。(5) 向高加工精度，有效的机械润滑及冷却方法发展。容积效率的提升以及运行噪声的降低离不开加工精度的提升，对产品材料以及结构进行分析，减小自重和轻简外形，在结构外形方面采用高精度加工方式，用以提高使用性和可靠性。机械运行中良好的润滑及冷却剂更可以降低零件在反复运行中摩擦所致的损耗，提高零件使用寿命。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题双向活塞斜盘式压缩机的结构设计2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）(1) 斜盘式压缩机的总体结构设计；(2) 确定组成零件以及其尺寸大小并绘制其零件图；(3) 相关参数的计算及校核；(4) 制冷剂、润滑油及附件的选择；(5) 斜盘式压缩机总装图绘制；(6) 完成相关外文文献的翻译； 3.本论文（设计）预期取得的成果(1) 压缩机组成零件的设计；(2) 相关参数的计算及校核；(3) 完成并绘制斜盘式汽车空调压缩机主要结构图；(4) 编写 10000 字以上的说明书。三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；(1) 对斜盘式压缩机工作原理进行分析；(2) 对零件的作用以及工作原理进行了解；(3) 对零件进行结构分析和加工方法的分析；(4) 确定零件工作位置及尺寸参数；(5) 制冷剂、润滑油及附件的选择；(6) 斜盘式压缩机总装图的绘制。设计参数如下：排量 147ml/r最大转速 7000r/min总重 7.1kg润滑油 150ml 电源：12V/24V 直流缸数：6制冷量 18KW2. 论文（设计）进度计划(1)汽车空调压缩机总体构想并完成开题报告第 1-4 周(2)总体结构方案设计确定各部分尺寸第 5 周(3)相关参数的计算及校核第 6 周(4)汽车空调压缩机各部分组成零件图完成第 7-8 周(5)汽车空调压缩机总装图完成第 9-10 周(6)对整体设计进行尺寸及位置校核第 11 周(6)完成设计说明书，交导师审阅修改第 12 周(7)设计完成，答辩第 13-14 周四、需要阅读的参考文献01 郝军.汽车空调M.北京:机械工业出版社,2001.02 吴业正.制冷原理M.西安交通大学出版社,2002.03 阙雄才，陈江平.汽车空调实用技术M.北京：机械工业出版社，2002.04 刘利芝.汽车空调压缩机现状及展望J.制冷.2012:3134.05 董超俊.制冷压缩机J.五邑大学出版,2012:7497.06 许志江.斜盘式汽车空调压缩机活塞加工专机设计J.流体机械，2013:64 72.07 余志生.汽车理论M.北京:机械工业出版社，2006.08 邵恩波，李明.汽车空调的使用与维修M.中国电力出版社，2003.09 徐灏等.机械设计手册. 第 5 卷M. 北京: 机械工业出版社, 2000:3157.10 马明金.汽车空调构造使用与维修M.北京大学出版社，2005.11 杨世铭，陶文铨.传热学第三版M.高等教育出版社,2001.12 方贵灵.汽车空调用斜盘压缩机技术分支解析J.科技传播，2015:133146.13 夏云铧，齐红.汽车空调应用与维修M.北京：机械工业出版社，2003.14 潘煜.空调压缩机活塞的设计制造方法分析J.科技展望，2016:165166.15 潘军.斜盘式汽车空调压缩机动力特性仿真J.流体机械，2011:112123.16 PaulC.Hanlon.压缩机手册M.北京：中国石化出版社，2004. 17RobertsonT,PerkinsA.PhysicalandMathematicalModelingof LiquidSteelTemperatureinContinuousCasting,Ironmakingand Steelmaking,1986,13(6):301310.18 Thomas Edwards.The controlled rotary vane gas-handling machine.In; Proc.of the 1988 International Compressor Engineering Conference at Purdue,1988:407415.19 Hoon Choa Sung.Tribological Characteristics of Various Surface Coatings for Rotary Compressor Vane.Wear,211(1998):7785.附：文献综述文献综述汽车空调压缩机作为汽车空调重要的一部分，其作用以及存在意义是不可缺少的。压缩机是制冷系统的心脏，无论是空调、冷库、化工制冷工艺等等工况都要压缩机这个重要的环节来做保障，制冷压缩机种类和形式很多，根据原理可分容积型和速度型两类，其中容积式是最为普遍的。那压缩机又是如何压缩气体的简单而说就是通过改变气体的容积来完成气体的压缩和输送过程。任何动力设备都需要一个动力来作功完成，压缩机也是一样，它需要一个电动机来带动。容积型压缩机又分为往复活塞式和回转式两种。往复活塞式是通过活塞在气缸内做往复运动改变气体工作容积:空调压缩机历史悠久，生产技术成熟。回转式压缩机包括刮片旋转式压缩机、螺杆式压缩机，目前国内生产的空调器多采用旋转式压缩机，蜗杆式压缩机主要用于大型制冷设备，现在一些大型商场办公楼内也有很多采用蜗杆式压缩机。本文着重论述往复活塞式压缩机中的斜盘式压缩机特点以及其市场竞争优势。05汽车空调压缩机的概况及发展历程：作为提高车辆舒适性的重要零部件，汽车空调已被广大汽车制造商及用户认可，在汽车上的安装率日益提高。当前，国产轿车空调安装率已接近 100。全自动空调在中高档轿车上得到了迅速发展。压缩机是汽车空调的核心部件。第一代压缩机是曲柄连杆式结构压缩机。现在，这种压缩机已不在小排量汽车空调中安装，只存在于大客车空调中，并且有逐步被大排量斜盘式压缩机取代的趋势。第二代压缩机是往复式（活塞）压缩机，主要包括摇盘式压缩机和斜盘式压缩机。其中，斜盘式压缩机于 1962 年由美国通用公司首先研制成功并应用在汽车空调上。斜盘式压缩机可以实现运动的完全平衡，很快替代了曲柄连杆式压缩机。20 世纪 70 年代后，日本在通用公司产品的基础上进行了一系列改进，把铸铁材料改为全铝结构，汽缸数量由 6 缸改为 10 缸，使斜盘式压缩机的各项性能指标又向前迈进了一大步。斜盘式压缩机经过几十年的发展，已经成为一种非常成熟的机型，在汽车空调压缩机市场上占据主导地位，市场份额约为 65。当前，斜盘式压缩机技术在不断进步，朝小型轻量化方向发展；转速逐步提高，最高转速可达 10000 转分以上，并实现了无级可变排量控制。一汽牡丹江汽车空调压缩机有限公司于 1994 年引进美国德尔福公司五缸摇盘 V5 系列无级可变排量压缩机产品，后来又引进美国德尔福公司 10 缸斜盘 SP 系列压缩机产品。旋叶式压缩机是第三代产品。它体积和重量小，易于在狭小的发动机舱内进行布置，同时具有噪声低、振动小等优点，受到汽车制造商的青睐，产量有连年上升的趋势。旋叶式压缩机占据微型车空调市场的可能性很大。第四代压缩机是涡旋式压缩机。它体积小、做功大，是当前技术最先进的汽车空调压缩机，但其制造精度要求比一般压缩机高，维修比较困难。其工作原理是利用阿基米德螺线槽，来压缩冷媒。涡旋式压缩机可极大地加快转速，但这种加大的转速有多大作用还有待观察。国际上，汽车空调压缩机的生产主要集中在日本的电装、三电、杰克赛尔和美国的德尔福、伟世通。 韩国、巴西和匈牙利等国压缩机生产企业大多是这五大公司的子公司。日本电装公司是全球最大的汽车空调压缩机生产厂家，其年产量超过 1400 万台，约占全球汽车空调压缩机年总产量的 13。该公司生产的压缩机以十缸斜盘式为主，兼有涡旋式压缩机和旋叶式压缩机。日本三电公司目前是全球第二大压缩机生产厂，压缩机的年产量在 1000 万台以上。近年来，该公司开发出六缸和七缸无级可变排量斜盘式压缩机。据了解，世界上年产汽车空调压缩机在 100 万台以上的企业大部分以生产斜盘式压缩机为主。这些跨国公司在我国都有一家或数家独资、合资企业。这些外商独资、合资企业很大程度上能主导我国的汽车空调市场，其发展趋势大致上代表着我国汽车空调的发展方向。当前，六缸和七缸斜盘无级可变排量压缩机是国内外汽车空调压缩机市场的主导产品。特别是外控式无级可变排量斜盘压缩机，没有电磁离合器，使压缩机整体重量大大降低。与定排量压缩机相比，斜盘式可变排量压缩机改变了传统的离合器启闭压缩机的调节方式，压缩机运行连续平稳，不会引起汽车发动机周期性的负荷变化。斜盘式变排量压缩机已经在美、日等国得到了广泛的应用。现在，国内大部分新车型也采用了该压缩机。04第二代压缩机与第四代压缩机特点比较：作为压缩机发展历史上最为具有代表性的两种压缩机，第二代往复式压缩机（尤其以斜盘式压缩机为主）以及第四代压缩机（涡轮式压缩机），它们各自的特点使得它们在汽车工业发展的浪潮中保留下来并且不断进步发展，其原理对于后续的压缩机技术发展具有极其重大的意义。对于斜盘式压缩机以及涡轮压缩机的特点对比，我们可以一一列举如下：（1） 斜盘式压缩机经过多年的发展，其技术成熟度相比涡轮压缩机要高，涡轮压缩机的工艺技术在某些方面相较斜盘式压缩机略显不足。因此对于目前来说斜盘式压缩机更容易普及，且它的制造精度要求远远低于涡轮式压缩机，目前日本与美国的涡轮压缩机技术水平比较高。（2） 涡轮压缩机的容积效率以及转速都高于传统的斜盘式压缩机，这意味着涡轮压缩机能够产生更大的动能用以提高工作效率，并且因为没有往复运动，涡轮压缩机运转平稳，噪声小。可以说涡轮压缩机突破了制造技术的难关，大大提高了效率。而斜盘式压缩机能源利用率并没有涡轮那般出色，因此效率大大降低。（3） 斜盘式压缩机形状多为长形，而涡轮压缩机形状多为扁形，因此两者占用的立体空间形状也不尽相似，无法做到通用，而对一款设计完毕的车型来说，空调所占据的空间是一开始便设定完毕的，所以在各自适合的车型中，两者都无法取代对方。（4） 斜盘式压缩机维修简单，涡轮式压缩机虽然由于材料以及加工精度原因不易损坏，但是一旦损坏其维修较为困难。（5） 随着人们对环境及能耗、环保等方面的要求越来越高，相较之下涡轮压缩机更容易占据市场，斜盘式压缩机固然拥有成熟的技术，但运动期间所制造的污染也是不可避免的，涡轮压缩机则可以将影响降至更低。12通过对比可以发现两者各有优势，并且在各自的生产领域大放光彩，它们皆为压缩机历史上划时代的产品。本课题我将对第二代压缩机中主流产品斜盘式压缩机进行深层次研究，对其各部位零件进行分析计算，并通