毕业设计（论文）-车载式洗车机的设计.doc

济南大学泉城学院毕业设计济南大学泉城学院毕 业 设 计题 目 车载式洗车机 的设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 07 Q3 学 生 刘志广 学 号 20073006059 指导教师 顾英妮 二一一年 六 月一日331 前言1.1目的和意义水是人类赖以生存的不可再生的资源，世界各国均把节水作为一项基本国策。我国属于水资源匮乏国家（我国水资源是世界人均资源的1/4），而传统的洗车方式要浪费大量的水资源，经过测算普通水洗车清洗一辆轿车用水量100升左右，同时产生90多升的废水排放进入下水道；普通水洗车清洁一两轿车用电量为0.25度。而据不完全统计，我国汽车保有量已达近八千多万辆，按每个星期洗一次车，每次洗车费用10元钱，每个月全国洗车费用就是32亿元。以此推断中国洗车行业年市值估算600亿。但与发达国家相比，美国3亿人口，汽车保有量1.3亿辆，中国的汽车保有量还会有个快速增长期。中国私家车的拥有量正以每年10%的速度递增。中国的洗车行业市场巨大，而且更具发展潜力，伴随政府号召的节能减排形势下，节水和环保产品将越来越显示出巨大的生命力。面对巨大的市场，众商家纷争，真正的科学无腐蚀、无污染、环保型的清洗产品却寥寥无几。市场的发展趋势又是环保摆第一，同样的消费，环保产品时大家的必选产品，爱车更爱环境是大势所趋。而面对大型洗车的高投资，以及专门洗车的时间。所以需要一种便携式洗车机以后，可以随车携带，随时随刻都可以洗车，节省了去洗车场的时间。便携式洗车机节约水资源，一般的家庭轿车，仅需要12升水即可洗刷干净，节约了水资源，减少了废水的排放，间接地减少了对环境的污染。另外便携式洗车机不需要占用太大的空间，可以随车携带，方便省事，仅需要一点的能源即可完成洗车，节约了能源，同时也降低了洗车的费用，为广大汽车用户提供了很大的方便。1.2国内外现状现在洗车行业的发展中经过了无水洗车、微水洗车、节水洗车。节水洗车已成为洗车的总趋势。而全自动洗车机分为：无接触式自动洗车机和毛刷式全自动洗车机。无刷式自动洗车机，又称无接触式洗车机，优点：在于投资小。单纯洗车比人工洗车机速度快。效率高。缺点：属于半自动产品，主要的操作步骤是：清洗-泡沫-人工-清洗-人工。中间需要2道人工洗车的过程。相对而言加一道人工，洗车工比较累一些。而且机器结构简单，对于提升洗车店面的整体形象大打折扣。毛刷洗车根据运动主体的不同，又分为往复式洗车机和隧道式洗车机两大类。往复式洗车机是：汽车停在固定的位置不动，洗车设备根据车型来回往复运动。实现：自动冲洗底盘（一般不要用自动冲地盘，因为有些车质量不好可能会把汽车喇叭冲坏）、自动喷撒电脑洗车机专用洗车液和水蜡、自动仿行刷洗、自动仿行风干。一辆脏车进去，一辆干净的车出来，洗车时间大体为3分左右。而真正的全自动洗车机虽有利于提高店面的整体形象但是受场地限制比较大，个人或小型洗车店无法安装。而相应的小型洗车机需要人工操作过多技术含量过低，无法有效的控制水的使用量1.3主要内容该车载式洗车机是通过小型空气压缩机和射流泵的配合来完成喷水洗车的目的，既方便快捷又有节水节能。机械设计是为了实现洗车机的整体设计，具体设计过程为：根据电机的工作原理和结构选择合适的直流电机。查询微型空气压缩机的转速，并最终确定压缩机的转速，根据所选电机和压缩机的转速，进行设计减速齿轮并进行强度的计算校正。然后，设计传动轴并进行传动轴的刚度校核。再对微型空气压缩机的汽缸进行设计计算和活塞设计计算。分析了现有的压力容器，接着对射流泵的工作原理；特点及应用；装置类型分析做了简单的介绍。最后，对射流泵进行了设计计算。2 车载式洗车机介绍2.1 产品组成水箱；起泡压力罐；软管；空气压缩机；储气器；射流泵；手柄；电源开关2.2 产品使用介绍为了更好的方便车主保护汽车和应用车载式洗车机，下面讲解一下车载式洗车机的特点、使用方法及注意事项。2.2.1 产品特点（1）用水量少，既节能有节水，完全能够满足洗车要求。（2）操作过程简便快捷，可以采用加长杆设计，对车顶、风挡等不易清洗的部位都能发挥其优势。（3）毛刷设计可以防止刮伤汽车表面。（4）体积小巧，设计巧妙、方便携带：白色水枪软管线带黑色水枪，开关在枪把上，保证您使用方便,开关自如。不用时电源线缠绕在洗车机机身上，插头收在插孔里，上水线收在机身底坐，水桶不用时折叠起来，一点不占地。您也可以盛好水拧紧盖放在车箱以备您洗车使用。（5）随时清洗您的爱车，不受时间地点的限制。（6）对于普通家用汽车，只需使用水箱三分之二的水即可以将车洗刷干净，方便、简洁。2.2.2 使用说明（1）在水桶中装入适量的水 。（2）确认手柄上的开关是处于关闭状态。（3）将点烟器插入电源插孔以确认有电，之后将洗车器电源插头插入电源插孔。（4）将电源引出线引出车外后关闭车门（汽车门边缘有橡胶封闭层，不会损伤电线）。（5）将洗车机水管放入水中，再用夹钩固定住。（6）以上步骤完成后打开洗车器手柄上的开关，从车顶开始刷起，出水口朝下。（7）当刷洗车侧面时，出水口与车面呈45度效果最佳。（8）用水冲刷完毕后，可用除水器清除积水，之后将洗车器装入水桶，将电源插头固定在电源插头卡口处留在桶外。2.2.3 注意事项（1）禁止将喷枪对准人及动物使用，或用来冲洗发动机，以免造成伤害。（2）该机使用DC 10V 10A以上电源，使用前请确认电源是否匹配。（3）使用时请用发动机停车进行清洗，以防止汽车车蓄电池亏电。（4）本机应避免长时间连续工作，单次洗车以不超过15分钟为宜。（5）冬季时将水管和喷枪中的水排空防止机内存水结冰。2.3 工作原理由DC10V，10A的直流电动机为动力，带动曲柄滑块的旋转运动变为活塞在气缸内的往复式直线运动，对空气进行压缩，将压缩空气存储在压缩容器中，当达到一定压力时带动水箱里的水形成水射流使其出口压力达到1mpa左右。电动机驱动泵的偏心轴，使柱塞往复运动。当活塞后退时，出气阀关闭，腔室形成真空，进气阀打开，空气通过进气阀门吸入缸内；当柱塞前进时，进气阀关闭，缸内气压增大，打开气阀，压力进入储能管路，并通向单向阀到高压气管内，即喷枪阀的后腔；当打开喷枪阀的扳机时，高压气流急速流动产生负压，通过高压水管吸水，水跟着气流冲喷枪口喷出。曲轴每旋转一周，完成一个吸、排水的过程。2.4 适用范围和保养方法2.4.1 适用范围主要适用于家用小型轿车或小货车的清洗。2.4.2 保养方法（1）新机添入机油，使用6个月后，须更换机油，以后每五年（约250小时累计时间）换油一次。（2）累计使用七年以后，须更换密封圈。（3）长期不使用时，需排净泵内的余水，方法是：空机运转直至无水或泡沫喷出，关机。（4）环境低于零度时加防冻液，以防冻坏机件。3 空压机3.1空压机概述空气压缩机作为一种重要的能源产生形式，被广泛应用于生活生产的各个环节。尤其是双螺杆式的空气压缩机被广泛应用机械，治金，电子电力，医药，包装，化工，食品，采矿，纺织，交通等众多工业领域，成为压缩空气的主流产品。 一般工厂、气动工具、涂装等 仪器、静电涂装、精密工业、精密零件干燥、 电子工业等品工业、医药工业、包装输送、搅拌、干燥等 干燥、呼吸用、计算机、高压电绝缘、集中管理计装、粉体的储藏输送、化学分析等31.1空压机系统常用术语1、压力：单位面积承受务的大小单位：mpa , bar , kg换算：1mpa=10bar=10kg2、排气量：出气口排出空气量单位：3/min3、功率：单位时间做功的多少单位：kw , hp 4、气体含油量：排出气体在单位时间单位体积的含油量单位：ppm5、压缩比：压缩机排气和进气的绝对压力之比3.1.2空压机的工作原理吸气过程：螺杆式的进气侧吸气口，必须设计得使压缩室可以充分吸气，而螺杆式压缩机并无进气与排气阀组，进气只靠一调节阀的开启、关闭调节，当转子转动时，主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通，因在排气时齿沟之空气被全数排出，排气结束时，齿沟乃处于真空状态，当转到进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向流入主副转子的齿沟内。当空气充满整个齿沟时，转子之进气侧端面转离了机壳之进气口，在齿沟间的空气即被封闭，以上为，进气过程。封闭及输送过程：主副两转子在吸气结束时，其主副转子齿峰会与机壳闭封，此时空气在齿沟内闭封不再外流，即封闭过程。两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端吻合，吻合面逐渐向排气端移动，此即输送过程。压缩及喷油过程：在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小，齿沟内之气体逐渐被压缩，压力提高，此即压缩过程。而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。排气过程：当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时，（此时压缩气体之压力最高）被压缩之气体开始排出，直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面，此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空为零，即完成（排气过程），在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，其吸气过程又在进行。3.1.3空压机的分类1、按压缩方式分为：动力式：透干式 离心式等客积式：活塞式 螺杆式 滑片式等2、压力、排气量、功率可分为： 表3.1分类 序号类别排气量（m3）功率（KW）1大型50100m3300Kw以上2中型2050（不含）1102603小型120（不含）75904微型1以下（不含）55以下图3.1空压机的结构3.2基本组成及原理活塞压缩机主要有传动机构、工作部件及机体构成。此外还有润滑、冷却、调节等辅助系统。传动机构是曲柄连杆机构，有电机通过一级圆柱齿轮减速机构带动曲柄旋转，连杆小头装上活塞组件，并带动其在气缸内作往复运动。工作不见包括气缸、弹簧片、活塞组件等。气缸内表面与活塞工作表面所形成的空间是实现气体压缩的工作腔。弹簧片是装在气缸上控制气体作单向流动的。活塞在气缸内作往复运动时，使工作腔的容积作周期变化，它与两弹簧片配合，实现包括膨胀、吸气、压缩和排气四个过程的工作循环，从而不断吸入、排出并压缩气体。曲柄每旋转一周，带动活塞在缸内往复一次。在如图所示的原理中，电动机通过齿轮传动带动曲柄滑块机构运动1，从而带动活塞再气缸2中做往复运动。活塞压缩机由曲柄连杆机构将驱动机的回转运动变为活塞的往复运动，气缸与活塞共同组成压缩容积，活塞在气缸内做往复运动，使气体在气缸内完成吸气、压缩、排气和膨胀的过程。活塞上的活塞环阻止活塞两侧气缸内的气体相互穿漏。21电动机图3.2结构简化图往复式压缩机多用电机驱动，其中中小型固定式用异步电机，大型用同步电机；小型移动式压缩机用柴油机驱动。往复式活塞压缩机按传动机构特征分为带十字头压缩机（多用固定式装置）和无十字头压缩机（多用于移动式装置）；按气缸中的摩擦状态分为风冷式压缩机和水冷式压缩机。3.3优点及应用（1）使用压力范围广。依靠容积变化的原理工作，不论其流量大小，都能达到很高的工作压力。（2）热效率较高，功率消耗较其他形式低，单位耗电量少。（3）适应性较强，可用于较广的排量范围，且其排量受排气压力变化的影响较小；当介质重度改变时，压缩机的容积排量和排气压力的变化也小。即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。3.4电机的选择2采用直流电机还基于以下优点：（1）直流电机可以无级调速，工作转速范围很大，可满足各种运行模式下的转速要求。（2）直流电机可以工作在超低转速，这一点超越了交流变频器的性能，所以新型无刷直流电机完全可以取代小功率交流变频器。（3）直流电机起动力矩大，几乎不受电网电压波动的影响。（4）直流电机比交流变频系统效率还要高。（5）直流电机温升较低，与同功率交流电机相比温升可低30%左右，因而其寿命要大大高于交流电机。电动机的转速为10000r/min，功率为100W/（10V 10A）电动机的尺寸大小：直径为35mm，高为47mm，输出轴的直径为 6mm ，输出轴的长度为19mm。在电动机轴的部位安装的小齿轮采用紧定螺钉传递扭矩。图3.3电机根据机械工程手册可知，微型空气压缩机转速为10003000r/min，选择转速为2000r/min。由此可知，齿轮的减速比为u=10000/2000=5.0。3.5齿轮传动的设计输入功率P1=100W，小齿轮的转速为10000r/min，齿数比u=5.0。选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按设计方案，根据实际情况，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）空压机为轻载机械，工作时间不长，中等转速，故选用7级精度。（3）材料选择。（由机械设计表101c）选择小齿轮的材料为40Cr，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（4）选小齿轮齿数Z1=18 ，大齿轮齿数，取Z2=90。3.6齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即dt=2.32 （3.1）3.6.1确定公式内的各值（1）试选载荷系数 =1.3（2）计算小齿轮传递的转矩 （3.2）（3）选取齿宽系数为=1。 （3.3）（4）查得材料的弹性模量Z=189.8MPa。 （3.4）（5）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600Mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限 =550 Mpa。（6）计算应力循环次数。 （3.5） （3.6） （7） 查得接触疲劳寿命系数 ；。 （9）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1， （3.7） （3.8）3.6.2计算（1）试计算小齿轮分度圆的直径，代入中的较小的值。 （3.9）（2）计算圆周速度。 （3.10）（3）计算齿宽b。 （3.11）（4）计算齿宽与齿高之比。模数 （3.12）齿高 （3.13） （3.14）（5）计算载荷系数。（6）根据，7级精度，由图查得动载系数；直齿轮，；由表查得使用系数；由表用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时， （3.15）由图得；故载荷系数 （3.16）（7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 （3.17）（8）计算模数 （3.18）3.7齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 （3.19）3.7.1确定公式内的各值 （1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限为；大齿轮的弯曲疲劳强度极限为；（2）查得弯曲疲劳寿命系数，；（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，可得： （3.20） （3.21）（4） 计算载荷系数K （3.22）（5）查取齿形系数。；。（6）查取应力校正系数。；。（7）计算大、小齿轮的并加以比较 （3.23） （3.24）大齿轮的数值大。3.7.2设计计算 （3.25）对比结果由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度的计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，由弯曲疲劳强度计算所得的模数0.222圆整为标准值m=1，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 （3.26）由于齿轮在满足不根切的最小齿数为17，故选取小齿轮的齿数为18，大齿轮的齿数 （3.27）取。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.8几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 （3.28） （3.29）（2）计算中心距 （3.30）（3）计算齿轮宽度 （3.31）取，。3.9结构设计及齿轮零件图图3.4齿轮齿轮结构设计与齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及经济性等因素有关。进行齿轮的结构设计时，必须综合地考虑上述各方面的因素。通常是先按照齿轮直径的大小，选定合适的结构形式，然后再根据荐用的经验数据，进行结构设计。对于齿顶圆直径小于160mm的小齿轮，可以作成实心的齿轮。而本设计中的齿轮分度圆直径分别为18mm，90mm，故可设计成实心的齿轮。齿轮在传动的时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦，增加动力消耗，降低传动效率。特别是高速传动，更要考虑齿轮的润滑。轮齿啮合面之间加注润滑剂，可以避免减少金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散热及防锈蚀。因此，对齿轮传动进行适当的润滑，可以大大改善轮齿的工作状况，确保运转正常及预期的寿命。由齿轮的失效形式可以知道，设计齿轮传动的时候，应该使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断的能力。因此，对齿轮的材料性能的基本要求为：齿面要硬，齿芯要韧。3.10传动轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素很多，且其结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同的情况进行具体的分析。但是，不论何种具体的条件，轴上的零件应便于拆装和调整；轴的结构都应满足轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴应具有良好的制造工艺性等。3.10.1拟定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。本轴上因尺寸较小等因素采取过盈配合，连接时应该注意轴和齿轮、曲柄、连杆的连接。从左到右轴的连接零件顺序依次是：联轴器、左端盖、左端滚动轴承、套筒、右端滚动轴承、右端盖3.10.2轴上零件定位为了防止轴上的零件的受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或者空转的要求以外，都必须进行轴向和周向的定位，以保证起准确的工作位置。零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母来保证的。零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动。常用的周向定位零件有键、花键、销、紧定螺钉即过盈配合等。3.10.3各轴段尺寸的确定零件在轴上的定位和装拆方案确定后，轴的形状便大体确定，各轴段所需的直径与轴上的载荷大小有关，初步确定轴的直径时，通常还不知道支反力的作用点，不能决定弯矩的大小与分布情况，因而还不能按轴所受的扭矩。因此，可以按轴所受的扭矩初步估算轴所需的直径。将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最小直径，然后再按轴上零件的装配方案和定位要求，从最小直径处逐一确定各段轴的直径。在实际设计中，轴的直径亦凭设计者的经验取定，或者参考同类 机器用类比的方法确定。（1）输入轴上的功率、转速和转矩 ,若取齿轮的传动效率（包括轴承效 率在内），则 （3.32） （3.33） （3.34）（2）求作用在齿轮上的力 因低速级大齿轮的分度圆直径 （3.35） （3.36） （3.37） （3）初步确定轴的最小直径由于低速轴大齿轮的轮毂直径为8mm,并且通过键轴连接，齿轮带动轴作低速旋转，完成减速功能，本设计的轴的最小直径暂定为段为8mm,按式较核此轴径是否合适。 （3.38）所以，选择8mm的直径是合适的，根据大齿轮的齿厚选择此段轴的长度为24mm。（4）确定轴上的装配方案图3.5轴1）由于与齿轮连接，所以在靠近最小直径轴的轴段必须保证大齿轮的轴向定位，故而段的直径确定为10mm，根据结构与机械设计中对轴的传动要求，传动轴承选择滚动轴承 6000 GB/T2761994的深沟球轴承，内圈直径为10mm,轴承的轴向定位选择轴端挡圈，根据轴的抗弯强度的要求以及结构要求，定此段轴的长度为9mm。2）因为要固定齿轮，所以此段轴要制出轴肩，轴肩高度h0.07d，取h=2mm，则轴的直径d=14mm，根据本设计的中支撑架与轴安装与定位的要求，此段轴的长度。3）键槽与轴端螺纹.根据与大齿轮联接的要求，则两连接键都选用平键，所以在轴上开键槽长6mm，宽2mm，深1mm。 轴端螺纹：若安装对顶螺母M10。4）确定轴上的圆角和倒角尺寸参考相关标准，取轴端到角为，各轴肩处的圆角半径见轴的零件图。（5）提高轴的强度1）轴的材料选用45刚，为3055MPa，选取为11297，2）根据下述情况，取大值时，取较小值；弯矩较小或只受扭矩作用，载荷较平稳，无轴向载荷或只有较小的轴向载荷，减速器的低速轴，轴只做单向旋转，反之，取较小值，较小。应取45MPa，A0取112。3）根据 ，求得 取轴的最细处为d=8mm，不承受弯矩即。4）当扭转切应力为静应力时，为脉动循环变应力时，轴的校核，根据第三强度理论，计算应力， （3.39）若为对称循环变应力，则取 。根据实际 （3.40）根据查表和计算结果可确定轴的强度符合条件。3.11汽缸的设计4由气缸中心线配置使用立式压缩机，优点气缸不承受活塞重力，润滑剂分布均匀，活塞和气缸不以偏磨，活塞杆摆动小，占地小安装方便。3.11.1汽缸的要求（1）应有足够大的气流通道面积，和气阀安装面积，以降低气体流动的时阻力。（2）应尽量减少余隙容积。（3）合理增大阀腔容积，降低气流压力脉动。（4）冷却通道布置合理，工艺性好。（5）有足够的刚度和强度。3.11.2汽缸的结构形式按作用方式，有三种不同的结构形式：单作用式、双作用式和级差式；按冷却方式有风冷和水冷之分。主要用于微型和小型移动式压缩机。3.11.3汽缸尺寸的确定5（1）缸径由热力计算求得缸径尺寸后，再根据机械工程手册（通用设备卷）进行圆整。在理想气体条件下，气体的理论等温功率 （3.41）进气压力 排气压力汽缸的行程容积 （3.42）D汽缸的直径 e曲柄机构的偏心距代入得 （3.43）通常微型压缩机的曲柄偏心距与气缸的直径相等（见机械工程手册第二版）即 汽缸的内径 （2）气道口孔截面积 （3.44）气道孔口许用平均气流速度，低压级缸取1218，中压级缸取1015，高压级缸取812，超高压级缸取610。活塞端面面积(3）壁厚取决于铸造工艺和强度（承受能力）。微型及小型单作用气缸，壁厚为310mm；压力较高或小直径铸铁气缸以及缸壁外径与内径之比小于1.1的钢制气缸壁厚按薄壁圆筒公式计算。 （3.45）式中 P为工作压力 D汽缸内径 气缸材料的需用应力，普通灰铸铁取1518，高强铸铁取2028，球墨铸铁取6080MPa。通过计算取气缸的壁厚为1.5mm铸铝汽缸壁厚计算公式：表3.2气缸工作压力与壁厚关系工作压力/MPa汽缸内壁厚/mm0.20.30.30.60.60.8根据上述公式得3.12活塞的设计10常见的结构类型有筒形活塞、盘形活塞、级差式活塞等。（1） 筒形活塞用于微型和小型的无十字头压缩机。筒形活塞中，活塞环通常有23道，刮油环12道。不计密封环和刮油环槽宽的活塞的高度H1，可以直接影响活塞工作的稳定性、油膜分布及其可靠性。（2） （3.46） （3.47）式中 最大活塞力曲柄半径和连杆两中心长度之比D活塞直径许用比压去0.150.3筒形活塞与气缸之间的径向间隙按照材料和冷却方式的不同选用，本设计选用铸铝活塞和风冷，所以间隙为。活塞销中心线应通过支撑面重心。活塞销与活塞杆以及连杆销座的连接方式有三种：1）活塞销固定在连杆小头上。2）销固定在活塞销座上。3）活塞销浮动，此时需采取措施，以防止轴向窜动。（2）高速压缩机为减轻往复质量，采用铸铝活塞。减轻活塞质量的另一种方法是采用焊接结构。这时，应注意肋条的结构及布置，以避免过大的焊接应力和变形。机加工之前，需要经过退火处理。大直径水平布置的活塞，通常设有承压环，即在活塞中部或两端眼外缘的范围内浇注巴氏合金。支撑环材料通常与干运转活塞环材料相同，如采用尼龙等。由两个以上的不同直径的活塞组成，可以是整体式或组合式。多制成滑动式，用球形关节起自动定心作用4 射流泵13 依靠一定压力的工作流体通过喷嘴高速喷出带走被输送流体的泵。工作流体Qo从喷嘴高速喷出时，在喉管入口处因周围的空气被射流卷走而形成真空，被输送的流体QS即被吸入。两股流体在喉管中混合并进行动量交换，使被输送流体的动能增加，最后通过扩散管将大部分动能转换为压力能。1852年，英国的D.汤普森首先使用射流泵作为实验仪器来抽除水和空气。20世纪30年代起，射流泵开始迅速发展。按照工作流体的种类射流泵可以分为液体射流泵和气体射流泵，其中以水射流泵和蒸汽射流泵最为常用。射流泵主要用于输送液体、气体和固体物。它还能与离心泵组成供水用的深井射流泵装置，由设置在地面上的离心泵供给沉在井下的射流泵以工作流体来抽吸井水。射流泥浆泵用于河道疏浚、水下开挖和井下排泥。射流泵没有运动的工作元件，结构简单，工作可靠，无泄漏，也不需要专门人员看管，因此很适合在水下和危险的特殊场合使用。此外，它还能利用带压的废水、废汽（气）作为工作流体，从而节约能源。射流泵虽然效率较低，一般不超过30，但新发展的多股射流泵、多级射流泵和脉冲射流泵等传递能量的效率已有所提高。按照工作原理分类，泵均可以归入动力式或容积式两大类。“特殊泵”是输送介质特殊或者利用的能源特殊。如杂质泵用来输送液体和固体混合物；液环泵是用来输送气体而工作介质是液体；射流泵是用来输送混合流体，而工作流体可以是液体或气体；水轮泵是利用一部分水能转换为机械能，驱动泵轮输送另一部分水。在液环真空泵的应用中，为了提高系统极限真空，可串联气体喷射器。喷射器连接在环真空泵的进口处，以大气或真空泵本身的排出气体为工作气体，从喷嘴高速射出而将被抽气体带走，使被抽系统达到较高的真空。单级液环真空泵串联射流器工作所达到的极限真空可比两级泵高，但较高的真空时气量不如后者大，串联喷射器以一级为宜。4.1射流泵的工作原理射流泵主要由喷嘴、喉管和扩散管组成。当具有一定压力的工作流体通过喷嘴以一定速度喷出时，由于射流质点的横向紊动扩散作用，将吸管的空气带走，管内形成真空，低压流体被吸入。两股流体的速度减小，被吸流体的速度增加，在喉管出口，二者趋近一致，压力逐渐增加。混合流体通过扩散管后，大部分动能转换为压力能，使压力进一步提高，最后经过排出管排出14。结构原理图：图4.1射流泵的工作原理射流泵与供给它工作流体的管路、工作泵（离心泵或往复泵等）和排出管路组成射置。按流体射流泵和气体射流泵（喷射泵）两种。工作流体（主动流）由喷嘴流出形成射流；射流形成低压区，抽吸被输送流体；两股流体再喉管充分混合，完成能量传递；混合流体经过扩散管减速增压排出泵出口。4.2射流泵的分类分类方法：按介质性质；按混合过程的热力学；按用途与结构表4.1分类方法4.3射流泵的特点1）、结构简单，加工容易，成本低2）、工作可靠，无泄漏，无磨损，维护方便3）、可综合利用，兼作反应器、混合器等4）、能量转换效率较低4.4射流流动结构图4.2流动结构4.5速度与压力的变化图4.3速度与压力的变化4.6射流泵的主要参数4.6.1、有量纲参数 工作液体流量 q1 被输送液体流量q2 总流量 q3q1q2 工作扬程H1：单位重量工作液体和被输送液体在各自的进口处所具有的能量的差值 射流泵扬程H2：单位重量被抽送液体通过射流泵所获得的能量 喷嘴出口面积 f0 喉管面积 fb4.6.2 无量纲参数 流量比： 扬程比： 面积比： 效率： 4.7射流泵基本方程1）、对混合室（喉管）应用动量方程图4.4动量方程图解（忽略a和b点的高度差，并将a点的高度定为0）j 2：喉管流速系数2）、从被输送液体进口到a-a断面用伯努利方程图4.5伯努利方程图解j 4：流速系数3）、喷嘴出口速度4）、扩散管的流动（忽略ZbZc）j 3：扩散管流速系数结果：流速系数的值由经验确定4.8射流泵三种类型：(1）已知射流泵的扬程或者吸入流量、工作压力或工作泵的性能，设计射流泵。(2）已知射流泵的扬程或吸入流量、射流泵的面积比，确定所需要的工作压力或者工作泵的性能并计算射流泵的尺寸。(3）已知射流泵的扬程和吸入流量，设计射流泵和确定所需要的工作压力或工作泵的压力或者性能。 射流泵发生汽蚀后不断出现断流现象，但泵的效率急剧下降，吸入流量再不能增加，此时相应的流量比即临界流量比。设计射流泵的汽蚀状况与工作压力、安装高度和面积比有关。实验表明，当Z大于3m时，射流泵虽未发生汽蚀状况，但效率下降，因此实际使用射流泵时应该避免提高它的安装高度。4.9尺寸的确定(1）所需要的气体量 （5.1）G被抽气体量（）。引射系数 引射系数决定于工作气体的膨胀比和压缩比等因素引射系数可以由以下式子求得 式中 k空气的绝热指数，取1.4。 K修正系数, 取0.64工作介质 压力（大气压力），取0.0007工作压力 ，取0.0002排气压力 ，取0.0003代入公式求得抽气量与确定的所需工作介质气体量之和必须与前级水环真空泵的吸气压力下的抽气量相等。(2） （5.2）被抽气体量G为 （5.3）所以可得 （5.4）(3）喷嘴喉部面积和喉部直径1)喉部面积 （5.5）工作介质压力下的比容B对空气为2.1438 （5.6）代入可得喉部面积为22.32)喉部直径计算得喉部直径为5mm3)喷嘴出口直径按喷嘴出口处压力与工作压力相等考虑，可以计算出喷嘴出口面积后确定喷嘴出口直径， （5.7）喷嘴出口面积查表代入并求得喷嘴出口直径为8mm。4)扩散器喉部直径 （5