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机电-计算机辅助W型往复式活塞压缩机设计,机电,计算机辅助,往复,活塞,压缩机,设计
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1四四 川川 理理 工工 学学 院院毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）说文）说 明明 书书题 目 计算机辅助 W 型往复式 活塞压缩机设计 学 生 张 永 林 系 别 机电工程系 专 业 班 级 机械设计制造及其自动化机电 03.3学 号 030110623 指 导 教 师 唐 克 伦 1四四 川川 理理 工工 学学 院院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 计 算 机 辅 助 W 型 往 复 式 活 塞 压 缩 机 设 计 系： 机 电 系 专业： 机电一体化 班级： 03 级 3 班 学号： 030110623 学生： 张 永 林 指导教师： 唐 克 伦 接受任务时间 2007/3/5 教研室主任 （签名）系主任 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求1. 整体方案设计2. W 型往复式活塞压缩机的动力学计算3. 压缩机整体和主要部件及其装配图零部件图的绘制4. 编写设计说明书2指定查阅的主要参考文献及说明1. CAD 的应用2. 活塞式压缩机设计3. 化工机械4. 机械原理5. 机械设计6. 机械制图7. 机械设计手册3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅和收集设计资料，在此基础上制定设计方案3.5-3.252整体方案设计3.25-4.23动力学计算4.2-4.224压缩机整体和主要部件设计及其装配图零部件图的绘制5.22-5.265编写设计说明书5.29-6.2四川理工学院毕业设计I摘 要按照给定的设计参数，进行了压缩机的热力计算，确定了压缩机的基本结构参数和动力参数，通过比较和分析，确定了压缩机的基本结构形式和主要零件的结构尺寸，完成了压缩机的总体布置和设计，完成总装配图 1 张、零件图 4 张，完成主要零件的强度校核，根据毕业设计的过程，编写毕业设计说明书一份。关键词：1.空气压缩机 ，2.设计计算 AbstractIIABSTRACTAccording to the design parameters which are given, the thermodynamic calculation is done, the basic structure parameters and power parameters of the gas compressor are determined .The basic structure type and the structure dimensions of the gas compressor are determined after comparing and analyzing, the total layout design is completed, the assembly drawing(1 drawings)and detail drawings of 4 part are drawn, the stress check for main parts of gas compressor is done. Based on the calculations and design process of this design, the graduation instruction book is written.Keyword:1. gas compressor , 2.design calculation四川理工学院毕业设计III目 录中文摘要中文摘要.I英文摘要英文摘要.II第第 1 章章 绪绪 论论.11.1 本文的目的和意义本文的目的和意义 .11.2 国内外压缩机的研究现状国内外压缩机的研究现状.11.2.1 国外压缩机的发展现状.11.2.2 我国压缩机的发展现状 .11.2.3 未来我国压缩机行业发展动向与趋势.2第二章第二章 压缩机的简介压缩机的简介.42.1 压缩机的类型压缩机的类型 .42.1.1 活塞式压缩机分类.42.2 活塞压缩机的特点 .52.2.1 往复活塞式压缩机的特点.52.3 往复活塞压缩机选型的特点往复活塞压缩机选型的特点 .62.3.1 选型的内容 .62.3.2 往复压缩机的选择 .6第三章第三章 SOLIDWORKS 软件的简介软件的简介.73.1 软件的由来软件的由来 .73.2 软件的特点软件的特点 .73.3 SOLIDWORKS三维建模软件三维建模软件.9第四章第四章 总体设计总体设计.174.1 设计活塞压缩机应符合以下基本原则设计活塞压缩机应符合以下基本原则 .174.2 总体设计的任务总体设计的任务 .174.3 W1.6/10 型压缩机的简介型压缩机的简介.17第五章第五章 热力学计算热力学计算.215.1 热力分析及计算热力分析及计算 .215.1.1 热力分析 .21目 录IV第六章第六章 动力学计算动力学计算.25第七章第七章 气缸的设计气缸的设计.277.1 气缸气缸 .277.2 气缸气缸 .277.2.2 活塞的校核.287.2.3 活塞顶部的强度计算 .287.3 采用采用SOLIDWORKS软件进行校核软件进行校核.317.3.1 软件的优势 .317.3.2 操作过程 .31第八章第八章 曲轴曲轴.368.1 曲轴的介绍曲轴的介绍 .368.1.1 由经验公式初步确定曲轴结构尺寸:.368.2 轴承的选取轴承的选取 .368.4 曲轴的校核曲轴的校核.388.4.1 采用SOLIDWORKS软件进行校核 .38第九章第九章 连杆连杆.43第十章第十章 结论结论.50参考文献参考文献.51致致 谢谢.52四川理工学院毕业设计1第第 1 章章 绪绪 论论1.1 本文的目的和意义随着国民经济的加速发展和科学技术的突飞猛进，流体机械也随之得到不断的发展与完善。许多大型的复杂的流体机械均已由从国外引进过度到实现国产化，并随着一些大型工程装备的出口，向国外销售，参与了国际市场的竞争。本次的毕业设计就是要我们对这些技术领域进行进一步的学习了解，在原有基础知识的基础上，拓宽了视野，培养了兴趣！1.2 国内外压缩机的研究现状当今，世界科技与经济飞速发展，各行各业对氧，氮，氩的需求急增，用量越来越大，也就促使空分设备（制氧机）越造越大。现国外空分设备特点是：巨型化，填料塔，无氧制氩，内压缩，气液并产，高自动化，高可靠，低能耗，长周期等。1.2.11.2.1 国外国外压缩压缩机的机的发发展展现现状状国外往复式活塞压缩机发展方向为大容量、高压力、结构紧凑、能耗少、噪声低、效率高、可塑性好、排气净化能力强；普遍采用撬装无基础，全罩低噪音设计，大大节约了安装、基础和调试费用；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，使气阀寿命大大提高；在产品设计上，应用压缩机热力学、动力学计算软件和压缩机工作过程模拟软件等，提高计算准确度，通过综合模拟模型预测压缩机在实际工况下的性能参数，以提高新产品开发的成功率，压缩机机电一体化得到强化。采用计算机自动控制，自动显示各项运行参数，实现优化节能运行状态，优化联机运行，运行参数异常显示，报警与保护；产品设计重视工业设计和环境保护，压缩机外型美观更加符合环保要求等。1.2.21.2.2 我国我国压缩压缩机的机的发发展展现现状状 压缩机应用范围很广，有时也称为通用机械。自 20 世纪 70 年代石油化工大发展之后，形成了与之配套的专用压缩机，如大化肥专用压缩机、乙烯工业用“三机”等。化工专用压缩机还包括传统的化工用压缩机，如氯气压缩机、特殊稀有气体压缩机等，这些压缩机通常对材料、密封、工艺，特别是真实气体的适应性有特殊的要求。化肥工业大型离心压缩机主要包括工艺空气压缩机、原料气压缩机、氨冷冻压缩机、合成气压缩机、二氧化碳压缩机(俗称五大机组)。第一章 绪论2 一.化工压缩机现状从 20 世纪 70 年代开始，我国离心压缩机有了很大发展。在上海吴泾化工总厂国产 30 万吨/年合成氨装置建设中，上海鼓风机厂、上海压缩机厂、上海冷冻机厂、杭州汽轮机厂分别研制成功工艺空气压缩机、合成气压缩机、氨冷冻压缩机及其配套驱动汽轮机。在此期间，我国最大的离心压缩机专业制造厂-沈阳鼓风机厂，工业汽轮机专业制造厂-杭州汽轮机厂，分别从新比隆和西门子公司引进了先进的技术软件和成套设备，使我国离心压缩机组设计制造整体水平上了一个台阶。同时，国内的研究机构也加快了研究进度，西安交大等院校和中科院系统很快在三元流理论和气体试验方面取得突破，三元流动叶轮设计计算方法和分析程序及真实气体的模拟计算方法等达到国际先进或领先水平。 从 70 年代末到 80 年代末，我国离心压缩机无论是技术水平、工艺装备和质量管理都有很大提高。到 1987 年四川化工总厂建设 20 万吨/年合成氨国产化项目时，国内制造厂承担了全部主要压缩机的制造任务。目前，我国 30 余家大中型化肥厂所用的各种类型离心压缩机，国内都制造过。据不完全统计，国内制造(包括合作制造)的大化肥用离心压缩机共有 30 多台。二.大型压缩机发展方向 大型离心压缩机组属技术密集型、高难度产品，必须拥有先进的专业设计制造技术。由于化工和石油化工装置不断向大型化发展，用户对压缩机组的能耗、可靠性、配套水平等技术指标的要求也越来越高。1.2.31.2.3 未来我国未来我国压缩压缩机行机行业发业发展展动动向与向与趋势趋势所谓公平竞争是相对的。制造商建厂的时间长短不一，国家扶持力度大小不同，机械加工设备的精度和能力的差异，地方政府支持力度的深浅，已经在客观上使国内大中型压缩机制造商不在一个起跑线上。买的没有卖的精，这是中国的一句老话，说的是没人做赔本的买卖。无论是保本，还是微利，目的是为了扩大市场占有率，将来又有丰厚的配件利润回报，何乐而不为呢？ 那么，造成压缩机行业价格大拼杀的原因何在？笔者认为，供需矛盾的不平衡，企业管理和国产压缩机技术落后，销售理念的错误，行业协会监督和国外市场开发不力，腐败分子的投机等都是导致价格战的因素。 压缩机行业的国内招标，通常情况下第一标开标后情况已基本明朗。业主根据技术方案的先进性、价格的差异、工期承诺的可信度、制造商历史的口碑和供方销售手四川理工学院毕业设计3段等综合情况，对企业进行评价，明智的制造商根据自己制造的成本和明暗操作的所有费用决定去留。遗憾的是，已经清楚无希望中标的制造商代表，往往在此时抛出一个低于成本的价格，国产压缩机的质量水平相接近，这怎能不让业主动心，于是再一次挥动板斧大砍中标者一刀。我中不了标，你也别轻松，这正是压缩机行业的悲哀所在。 游戏是应遵守规则的，行业协会应负起监督的责任，利用得天独厚的条件为开拓国外第三世界的市场做些务实的工作，制造商应将工作的重点放在企业内部的管理上，并从以下三个方面做好扎实的工作。 一是营造企业文化让员工真心与企业同舟共济。 改革是为建立适应市场需要而打破原有的不适应的体系。仅靠换个厂名、合并几个处室、甩掉几个包袱、搞一批人下岗达到减员增效的目的是不可取的。是完全买断国有资产还是保留部分国有资产，企业可以按照自身的情况选择，关键是要改变人的观念。经营者在企业购买了相当的股份，已经将自身利益与企业的效益捆绑在一起。但是你的全体员工是否认识到，我们和民营企业及个体户一样是在为自己干，仅是规模和能力比他们大。 二是保住和引进各类人才。 国企多年来培养了一批在行业有较高知名度的各类人才。而今，许多人相继辞别了曾经培养过自己的企业，在民企中发挥着关键的作用。如四川成都某压缩机有限公司，该公司的高级技术人员，百分之九十以上来自国家大型二类压缩机企业。他们带来了国企的技术，带来了已开发的市场，仅 200 多人的民营企业一年的产值已近亿元。他们以低价及良好的售后服务赢得了市场。沈阳申元、四川南方、温州固耐等一批民营企业压缩机制造商的加盟，无疑给压缩机行业增加了活力，但同时又给国企带来了新的竞争。 三是企业管理的力度需加强。 如果说为社会提供优良的设备是企业发展的方向，那么，良好的服务则是国企站稳脚跟的基础。国内大中型压缩机制造商，由于种种原因不能及时满足客户的备件需求，工作人员的态度生硬和现场服务人员的非分要求等，致使客户对国企失去信心，开始转向民企或个体寻求合作，尤其突出的是沈阳市云峰一条街，四川简阳一片店，温州更是火得很，重庆、自贡、上海、山东、安徽、广西、湖北、陕西等配件门市比比皆是。这些个体的压缩机配件商还承揽客户的压缩机技术改造项目，每年都有上百万元的销售额。更悲哀的是，从原材料浇铸、锻造、热处理乃至特殊的专业加工，都是利用国企的设备加工完成的，这不是国企的悲哀吗？企业的现代化管理是不是值得第一章 绪论38反思？ 四川理工学院毕业设计5第二章第二章 压缩机简介压缩机简介2.1 压缩机类型2.1.12.1.1 活塞式活塞式压缩压缩机分机分类类活塞式压缩机分类的方法很多，名称也各不相同，通常有如下几种分类方法： （一）按压缩机的气缸位置（气缸中心线）可分为： （1）卧式压缩机，气缸均为横卧的（气缸中心线成水平方向） 。 （2）立式压缩机，气缸均为竖立布置的（直立压缩机） 。 （3）角式压缩机，气缸布置成 L 型、V 型、W 型和星型等不同角度的。 （二）按压缩机气缸段数（级数）可分为： （1）单段压缩机（单级）：气体在气缸内进行一次压缩。 （2）双段压缩机（两级）：气体在气缸内进行两次压缩。 （3）多段压缩机（多级）：气体在气缸内进行多次压缩。 （三）按气缸的排列方法可分为： （1）串联式压缩机：几个气缸依次排列于同一根轴上的多段压缩机，又称单列压缩机。 （2）并列式压缩机：几个气缸平行排列于数根轴上的多级压缩机，又称双列压缩机或多列压缩机。 （3）复式压缩机：由串联和并联式共同组成多段压缩机。 （4）对称平衡式压缩机：气缸横卧排列在曲轴轴颈互成 180 度的曲轴两侧，布置 成 H 型，其惯性力基本能平衡（大型压缩机都朝这方向发展） 。 （四）按活塞的压缩动作可分为： （1）单作用压缩机：气体只在活塞的一侧进行压缩又称单动压缩机。 （2）双作用压缩机：气体在活塞的两侧均能进行压缩又称复动或多动压缩机。 （3）多缸单作用压缩机：利用活塞的一面进行压缩，而有多个气缸的压缩机。 （4）多缸双作用压缩机：利用活塞的两面进行压缩，而有多个气缸的压缩机。 2.1.22.1.2 定定义义容积式压缩机-是将一定量的连续气流限制于一个封闭的空间里，使压力升高。 1、往复式压缩机-是容积式压缩机，其压缩元件是一个活塞，在气缸内作往复运动。 2、回转式压缩机-是容积式压缩机，压缩是由旋转元件的强制运动实现的。 3、滑片式压缩机-是回转式变容压缩机，其轴向滑片在同圆柱缸体偏心的转子上作径 向滑动。截留于滑片之间的空气被压缩后排出。 第二章 压缩机简介64、液体-活塞式压缩机-是回转容积式压缩机，在其中水或其它液体当作活塞来压缩气 体，然后将气体排出。 5、罗茨双转子式压缩机-属回转容积式压缩机，在其中两个罗茨转子互相啮合从而将气体截住，并将其从进气口送到排气口。没有内部压缩。 6、螺杆压缩机-是回转容积式压缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合，从而将气体压缩并排出。 2.2 活塞压缩机的特点2.2.12.2.1 往复活塞式往复活塞式压缩压缩机的特点机的特点与离心式相比，主要优点是：适用压力范围广。因依靠容积变化的原理工作，因而不论其流量大小，都能达到很高的工作压力。目前已制成低、中、高、超高压各种压缩机，其中工业上超高压压缩机的工作压力可达 350MPa（3500kgf/cm2） 。热效率较高。因压缩过程属封闭过程，所以热效率较高。适应性强。排气量范围广，且受排气压力变化的影响较小，当介质重度改变时，其容积排量和排气压力的变化也较小。主要缺点有：因惯性力大，转速不能太高，故而机器较笨重，大排量时尤甚。结构复杂，易损件多，维修工作量大。排气不连续，气流压力脉动，易产生气柱振动。适用范围：由于上述特点，活塞式压缩机主要适用于中、小排量，压力较高场合。发展趋势：为发扬优点，克服缺点，在结构参数上趋向高转速、短行程，使结构紧凑。同时延长气阀、密封元件等易损件的寿命，以提高运转率。随着优化设计理论和计算机技术的发展，为合理选取设计参数，提高效益开创了新的前景。2.2.22.2.2 透平式透平式压缩压缩机的特点机的特点： 优点：噪音低、易损件少即长时间无故障运行有保障、单机排气量大、更适应于单系列的工艺流程。 缺点：其制造、安装精度高、热效率相对较低、排气压力一般在 15MPa 左右、对气质要求高、维修难度高。 除了以上两种汉族要压缩机型式以外，还有回转式容积压缩机，其特点是：结构四川理工学院毕业设计7简单，操作方便；转速较高，故机器比较紧凑；气流稳定；比功率近年来已有明显改进。其中螺杆式压缩机的比功率已接近于活塞式压缩机水平，得到广泛应用。 2.3 往复活塞压缩机选型的特点 压缩机装置的选型十分重要,因为压缩机是许多工艺流程的主要设备,它可以为工艺流程输送气体,为净化处理或合成加工提供动力和压力.压缩机的好坏将直接影响生产过程。2.3.12.3.1 选选型的内容型的内容1.按照压缩机热力参数的选型即根据工艺流程的参数对压缩机进行初步计算,然后把计算的结果和压缩机产品样本所提供的热力参数进行比较,以判断压缩机对工艺流程的适应性。2.根据压缩机结构性能选型它包括压缩机的结构型式,使用性能以及变工况适应性等方面的比较与选择.它是在技术参数适用的基础上,对可供选择的各类压缩机,根据工艺流程的特点和具体要求,确定一台具体的压缩机。2.3.22.3.2 往复往复压缩压缩机的机的选择选择角度式压缩机其优点是结构紧凑,每个曲拐上装有两根以上的连杆,使曲柄结构简单,长度较短,并可能采用滚动轴承;缺点是大型时高度大.所以,角度式压缩机的适用范围也主要是中,小型及微型压缩机。第三章 solidworks 软件简介8第三章第三章 solidworks 软件的简介软件的简介3.1 软件的由来SW 公司的精髓是“解放高阶功能的 3D CAD 系统至每一个产品设计工程师” 。这是台湾的原话，转成我们比较容易理解的就是 SW 公司力致于将原先大家认为复杂，高级的 3D CAD 应用简易化、平民化，使绝大部分工程师都能容易、迅速地使用上手。也就是 SW 公司的口号，让傻瓜(平民)也能用三维软件。(当然，这里还有价格!) SW 公司100%投入于 3DCAD 的研究、根据客户需求提供强有力的技术创新、为工程师整合全面的辅助系统(CAE 等)。 3.2 软件的特点SolidWorks 一贯倡导三维 CAD 软件的易用性、高效性。 SolidWorks 软件的特点和优点包括： 1. 全 Windows 界面，操作非常简单方便 SolidWorks 是在 Windows 环境下开发的,简易方便的工作界面；利用 Windows 的资源管理器或 SolidWorks Explorer 可以直观管理 SolidWorks 文件； SolidWorks 采用内核本地化，全中文应用界面；SolidWorks 软件非常容易学习； SolidWorks全面采用 Windows 的技术，支持特征的剪切、复制、粘贴操作；支持拖动复制、移动技术。 2. 清晰、直观、整齐的全动感用户界面 全动感的用户界面使设计过程变的非常轻松：动态控标用不同的颜色及说明提醒设计者目前的操作，可以使设计者清楚现在做什么；标注可以使设计者在图形区域就给定特征的有关参数；鼠标确认以及丰富的右键菜单使得设计零件非常容易；建立特征时，无论鼠标在什么位置，都可以快速确定特征建立； 图形区域动态的预览，使得在设计过程中就可以审视设计的合理性；利用 FeatureManager 设计树设计人员可以更好地通过管理和修改特征来控制零件、装配和工程图；PropertyManager 属性管理器，提供了非常方便的查看和修改属性操作； PropertyManager 属性管理器，减少了图形区域的对话框，使设计界面简捷、明快； ConfigerationManager 属性管理器很容易地建立和修改零件或装配的不同形态，大大提高了设计效率。 3. 灵活的草图绘制和检查功能 草图绘制状态和特征定义状态有明显的区分标志，设计者可以很容易清楚自己的操作状态；草图绘制更加容易，可以快速适应并掌握 SolidWorks 灵活的绘图方式：单四川理工学院毕业设计9击-单击式或单击-拖动式；单击-单击式的绘制方式非常接近 AutoCAD 软件；绘制草图过程中的动态反馈和推理可以自动添加几何约束，使得绘图时非常清楚和简单；草图中采用不同的颜色显示草图的不同状态；拖动草图的图元，可以快速改变草图形状甚至是几何关系或尺寸值；可以绘制用于管道设计或扫描特征的 3D 草图；可以检查草图的合理性。 4. 强大的特征建立能力和零件与装配的控制功能 强大的基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现零件的设计；可以对特征和草图进行动态修改；功能齐备和全相关的钣金设计能力。利用钣金特征可以直接设计钣金零件，对钣金的正交切除、角处理以及边线切口等处理非常容易；SolidWorks 提供了大量的钣金成形工具，采用简单的拖动技术就可以建立钣金零件中的常用形状；利用 Feature Palette 窗口，只需简单地拖动到零件中就可以快速建立特征；管理和使用库特征非常方便；利用零件和装配体的配置不仅可以利用现有的设计，建立企业的产品库，而且解决了系列产品的设计问题；配置的应用涉及零件、装配和工程图；可以利用 EXCEL 软件驱动配置，从而自动地生成零件或装配体；使用装配体轻化，可以快速、高效地处理大型装配，提高系统性能；按照同心、重合、距离、角度、相切等关系的丰富多样的装配约束；动画式的装配和动态查看装配体运动；在装配中可以实现智能化装配，装配体操作非常简便、高效；可以进行动态装配干涉检查和间隙检测，以及静态干涉检查；在装配中可以利用现有的零件相对于某平面产生镜像，产生一个新零件或使用原有零件按镜像位置装配。 5. 工程图 使用 RapidDraft 工程图技术，可以将工程图与三维模型单独进行操作，以 加快工程图的操作，但仍然保持与三维模型的相关性；可以为三维模型自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注； 灵活多样的视图操作，可以建立各种类型的投影视图、剖面视图和局部放大图；交替位置视图能够方便地显示零部件不同的位置，在同一视图中生成装配的多种不同位置的视图，以便了解运动的顺序； SW2001 SP5 以后,增加了局部剖视图功能。 6. 数据交换； 可以通过标准数据格式与其他 CAD 软件进行数据交换；提供数据输入诊断功能，允许用户对输入的实体执行几何体简化、模型误差重设以及冗余拓扑移除；利用插件形式提供免费的数据接口，可以很方便地与其他三维 CAD 软件如PRO/Engineer、UG、MDT、SolidEdges 等进行数据交换；DXF/DWG 文件转换向导可以将第三章 solidworks 软件简介10用户通过其他软件建立的工程图文件转化成 SolidWorks 的工程图文件，操作非常方便；可以将模型文件输出成标准的数据格式，将工程图文件输出成 DXF/DWG 格式。 7. 支持工作组协同作业 3D Meeting 是基于微软 NetMeeting 技术而开发的专门为 SolidWorks 设计人员提供的协同工作环境，利用 3D Meeting 可以通过 Internet 实时地协同工作；支持 Web目录，可以将设计数据存放在互联网的文件夹中，和存放在本地硬盘一样方便；将工程图输出成 eDrawings 文件格式，可以非常方便地交流设计思想；提供了自由、开放、功能完整的 API 开发工具接口，用户可以根据实际情况利用 VC、VB、VBA 或其他 OLE开发程序对 SolidWorks 进行二次开发。 8. SolidWorks 合作伙伴计划和集成软件 作为基于 Windows 平台的 CAD/CAE/CAM/PDM 桌面集成系统的核心软件，SolidWorks 完整提供了产品设计的解决方案。对于产品的加工、分析以及数据管理方面，SolidWorks 公司 合作伙伴计划则大大拓展了 SolidWorks 在整个机械行业中的应用。合作伙伴计划提供了许多高性价比的解决方案，SolidWorks 用户可以从非常广泛的范围内选择在产品开发、加工制造以及数据管理的各个方面的软件。 3.3 solidworks 三维建模软件内容包括三维机械设计的所有的功能(SolidWorks 三维建模软件)、数据管理软件PDMWorks Client、以及用于设计交流的常用工具：eDrawings 专业版(基于 e-mail 的设计交流工具), 3D Instant Website (即时网页发布工具), PhotoWorks(高级渲染), SolidWorks Animator(动画工具)；设计效率提高工具：SolidWorks Toolbox(三维标准零件库), SolidWorks Utilities(特征比较模块), FeatureWorks(特征识别)。 SolidWorks 三维建模软件功能强大、易学易用和技术创新是 SolidWorks 的三大特点，使得 SolidWorks 成为领先的、主流的三维 CAD 解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。动感的界面,视觉的享受SolidWorks 提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。 “全动感的”的用户界面减少设计步骤，减少了多余的对话框，从而避免了界面的零乱。 崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤。属性管理员包含所有的设计数据和参数，而且操作方便、界面直观。 用 SolidWorks 资源管理器可以方便地管理 CAD 文件。四川理工学院毕业设计11SolidWorks 资源管理器是唯一一个同 Windows 资源管理器类似的 CAD 文件管理器。 独有的任务板管理器。它将特征库、标准件库、网上三维零部件（行业标准件） 、PDMWorks 以及资源管理器整合在一起，为用户提供方便快捷的设计资源。它能让用户高效地进行特征、零部件及文档的查询，并通过拖放操作方便地进行设计的重复利用。 SolidWorks 提供的 AutoCAD 模拟器，使得 AutoCAD 用户可以保持原有的作图习惯，顺利地从二维设计转向三维实体设计。 产品设计信息的共享和协同设计SolidWorks 提供了技术先进的工具，帮助您跨越交流的障碍。协同设计版本使得用其他 CAD 软件，甚至根本不用 CAD 软件的用户进行方便地交流。 通过 eDrawings 方便地共享 CAD 文件。eDrawings 是世界上第一个靠 e-mail 实现的交流工具，能够在产品开发过程中，对三维和二维的数据进行评估。用户无需购买 eDrawings，就可以对用户的方案进行评估。 直接将产品发布到互联网上。通过 3D Instant Website 插件，这一技术创新工具，用户可以瞬间创建并发布一个即时网站，用户可以在异地共享三维设计模型。用户可以对三维设计进行浏览、旋转、缩放和漫游。 零件建模SolidWorks 提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。 通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设计修改。 三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径，或为管道、电缆、线和管线生成路径。 加快特征树回退、提高特征编辑性能，快速建模的菜单结构大大提高建模速度。 零件建模时提供自动尺寸标注、草图共享、草图着色、套合样条曲线、可扩展的设计、分离的实体设计、轮廓与区域、本地化的操作、布尔运算、特征范围、插入零件。曲面建模利用共享的布局草图和多样的多体结构，SolidWorks 为用户设计过程中提供了最大的灵活性。SolidWorks 目前是世界上唯一一家能够在特征层面上对多体结构进行控制的软件。利用引导线、填充孔和拖动控标（以便于控制相切） ，可以使用放样和扫描生成复杂的曲面。可以方便地对曲面进行剪裁、扩展、嵌缝，还可将曲面缝合到一起。可以缩放和排列曲面。可以转换、旋转、复制和镜向曲面以便于执行操作。同时，SolidWorks 提供了按比例缩放曲面、阵列曲面、解除剪裁曲面、改良曲面填充、偏差分析等功能。为了满足越来越多的消费产品曲面设计的需求，SolidWorks 在曲面建模方面增加了许多新功能，其中新增的变形特征功能能够使模型做到点到点或曲线到曲线的变形。第三章 solidworks 软件简介12图 3-1 钣金设计SolidWorks 提供了顶尖的、全相关的钣金设计能力。可以直接使用各种类型的法兰、薄片等特征，正交切除、角处理以及边线切口等钣金操作变得非常容易。 可以直接按比例放样折弯、圆锥折弯、复杂的平板型式的处理。 图 3-2 有限元分析SolidWorks 是世界上第一家将结构分析的功能嵌在 CAD 环境中的软件公司。COSMOSXpress 模块使得使用 SolidWorks 软件的设计和工程队伍可以直接对设计的零件进行有限元分析，对产品的性能进行评估，而不必花大量的时间和金钱。四川理工学院毕业设计13图 3-3 注塑分析 向导式的塑料设计分析确认工具，为塑料零件和注塑模设计师提供的有力工具，对薄壁塑料零件的注塑流体分析以帮助：最小化零件的壁厚，选出最好的注塑点，优化塑料零件设计的可加工性。 第三章 solidworks 软件简介14图 3-4 消费产品设计工具变形特征：使用变形特征可以改变模型的形状，同时保持与原边界的相对关系。您可以从某一点拉伸模型，或将模型按照现有草图或曲线变形。 压凹特征：用一个零件的表面外形由另一个零件进行挤压后得到，与冲压成型类似。这样给用户提供另一个方法来进行零件复杂表面外形的构建。 柔变特征：对 SolidWorks 中的任何实体模型进行灵活的变形处理，对实体模型可进行任意的扭曲、弯曲、拉伸、拔锥等多种变形，以适消费品行业苛刻产品外形要求。 图 3-5 模具设计工具四川理工学院毕业设计15使用内置模具设计工具，可以自动创建核芯和型腔。MoldflowXpress 是一个基于向导的设计验证工具，使用它可以快速、方便地对塑料注模零部件的可制造性进行测试。在整个模具生成过程中，用一系列工具加以控制。SolidWorks 模具设计过程主要包括生成以下部分：分型线的自动生成 ，分型面的自动生成 ，关闭曲面的自动生成 ，型芯-型腔的自动生成。 图 3-6 焊件设计工具在单个零件文档中设计结构焊件和平板焊件。焊件工具主要包括：顶端盖，圆角焊缝，角撑板，结构构件库，剪裁和延伸结构构件，焊件切割。图 3-7 装配设计装配设计从细节上帮助用户提高效率。组合的配合参考、零部件阵列、另存为零件、配合修复工具、替换零件、调色板装配体、物理仿真、提供物理动力学等的软件功能。 第三章 solidworks 软件简介16创建新的零部件时，可直接参照其他零部件并保持关系。设计具有成千上万个零件的大型装配体时可获得无可比拟的性能。可将零部件和特征拖放到适当的位置。利用镜向零部件可以更快速地完成设计，因为您可以基于现有的对称设计创建新的零部件和装配体。 使用自动捕捉 SmartMates 功能可以加快装配体的设计速度，使用独特的MateDiagnostics 功能可以轻松找出冲突的啮合关系，还可以轻松修复实体。 利用独特的物理模拟功能，可以模拟真实的动作和实体间的机械交互。 使用智能零件技术可以简化重复的任务，这种技术是一种使装配体任务（例如选择并将标准螺栓插入孔中，以及按正确的顺序添加垫圈和螺母）自动进行的创新。 轻松进行装配体爆炸视图的生存与编辑，动画爆炸和动画解除爆炸可真实模拟装配的装配和拆卸过程，以正确指导生产。高级配合更能准确地对运动机构的描述，包括齿轮配合，凸轮配合，和极限配合。 轻化子装配体：将子装配体以轻化模式打开，可以减少打开和处理大型装配体所需的时间。 工程图SolidWorks 可以不必绘制任何直线或圆弧即可得到可用于生产的详细工程图。得到的工程图完全关联工程视图和物料清单在您每次修改零部件或装配体设计时会自动更新。SolidWorks 提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的，当您修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。从三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。增强了的详图操作和剖视图，包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。使用RapidDraft 技术，可以将工程图与三维零件和装配体脱离，进行单独操作，以加快工程图的操作，但保持与三维零件和装配体的全相关。用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置，以便了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能。自动的中心标记、自动的中心线、孔的插图编号、工程图的视图模板、快速生成草图等功能为您提供方便。 自动生成零件序号：执行单个操作，便可为一个或多个工程视图中的每个零部件添加零件序号。孔表：孔表测量所选孔距指定原点的位置。选择一个包含孔表中所有孔的面。 材料明细表：生成材料明细表（BOM）,在这一个表格中列出零件或装配体的每个配置的数量。新的 BOM 表更精确地保留了您的自定义格式（表格分割、单元格内字换四川理工学院毕业设计17行等） 。 轻化工程图：以轻化模式生成工程图，并保留各个建模特征数据以备标注使用，快速提高大装配工程图的生成。SolidWorks 软件无需装入所有模型数据，便可生成所有类。 图 3-8 工程图第四章 总体设计18第四章第四章 总体设计总体设计4.1 设计活塞压缩机应符合以下基本原则：1.满足用户提出的排气量，排气压力，及有关使用条件的要求。2.有足够长的使用寿命（应理解为压缩机需要大修时间间隔的长短） ，足够高的使用可靠性（应理解为压缩机被迫停车的次数） 。3.有较高的运转经济性。4.有良好的动力平衡性。5.维护检修方便。6.尽可能采用新结构，新技术，新材料。7.制造工艺性良好。8.机器的尺寸小 ，重量轻。4.2 总体设计的任务 选择结构方案，主要参数，相应的驱动方式，以及大体确定附属设备的布置。 压缩机的技术经济指标是否先进，能不能很好地满足使用要求，很大程度上决定于总体设计阶段的考虑是否周到和适当。为了使总体设计能达到既符合多快好省的方针，又符合用户的特定要求，在总体设计时应广泛搜集国内外同类型或相近机器的资料，进行充分的分析比较，提出几个方案，通过热力计算，动力计算，初步确定主要零件的主要尺寸，在分析研究的基础上，选出最符合要求的总体方案。为了具体反映结构方案和布置的合理程度，应绘出纵，横剖面图和外形布置图。总体设计完成后，即着手进行工作图设计，工作图设计的任务是根据总体设计中初步定下的部件和零件的尺寸，轮廓和基本结构型式，详细地绘出总体和部件的装配图，零件的施工图，编制必要的技术，拟定型号，同时完成各主要零件的强度核算工作。然后经过试制与试验测定，考核设计的正确性。4.3 W1.6/10 型压缩机的简介本机系 W1.6/10 型号双级风冷移动式空气压缩机。主要供给风动工具风动机械自动操作装置所需要的压缩空气，广泛应用于工业，农业，交通运输及医疗事业上的各种作业上。靠气体在高速旋转的作用下，得到巨大的动能，随后在扩压器中急剧降速，使气体的动能转变为势能。四川理工学院毕业设计19容积型压缩机靠在气缸缸内作往复或回转运动的活塞，使容积缩小而提高气体压力。W1.6/10 型压缩机属于往复活塞角度式压缩机。4.3.1 工作原理及结构W1.6/10 型为两级风冷压缩机。排气量为 1.6 米3/分，工作压力 1MPa，最高可用至 1.5MPa 。左右侧为一级缸，缸径为 115 毫米，中间为二级缸，缸径为 90 毫米。广泛应用于工业，农业，交通运输及医疗事业上的各种作业上。其工作原理为：本机器空气的压缩与排气是通过气缸之容积的周期性变化而实现的。电动机接通后转入正常运转。通过联轴器使曲轴转动。曲轴再通过连杆使活塞在气缸内作往复运动。当一级活塞由上向下移动时，气缸内处于低压状况。空气经过滤器和吸气阀进入一级气缸，当一级活塞由下向上移动时，一级吸气阀关闭。一级气缸内的空气因被压缩而提高压力，当一级气缸的压力超过一级排气阀外空气压力时，一级排气阀被顶开，压缩空气经中间冷气器进入二级气缸。二级活塞使空气再次压缩，把高压空气压缩到储汽罐内。活塞如此上下往复运动。即不断排除压缩空气，使储气罐内的气体压力不断增高。从而获得所需要的压缩空气。活塞压缩机的结构方案由下列因素组成：1）机器的型式；2）级数和列数；3）各级气缸在列中的排列和各列间曲柄错角的排列。选择压缩机的结构方案时，应根据压缩机的用途，运转条件，排气量和排气压力，制造厂生产的可能性，驱动方式以及占地面积等条件，从选择机器的型式和级数入手，制订出合适的方案。 结合本设计的需要，本机器的结构选择如下所示： 图 4-1 机器的结构第四章 总体设计20主要结构： 传动机构由弹性联轴器、曲轴、连杆等组成。通过传动机构将回转运动变为往复直线运动。压缩机构由气缸、吸、排气阀、活塞等组成。活塞的往复运动使空气吸入、压缩和排出。润滑机构 由滤油器、油管、齿轮油泵等组成。通过润滑机构把过滤的油强制输送到曲轴连杆等各摩擦机件上去。操纵控制机构 包括压力表、安全阀、压力调节器等。主要零部件的结构：曲轴箱 由灰铁铸铸成,外形为箱式,它起着机座的作用.一、二级气缸,分别装在互成 60度的三个气缸座孔内,其中两侧孔连接两个一级气缸,中间孔连接二级气缸,箱体的前后壁上有轴承孔和轴承座孔,曲轴组件即装在孔内。 曲轴箱下部为油池.可装 4 升油,油泵即从油池中吸油.为控制油泵工作面的高度、箱壁上安装圆形油标。油标上、下限可保证油泵正常供油 50 小时左右。 曲轴曲轴由球墨铸铁铸成.只有一个曲拐,在曲拐上装三根连杆,曲轴的伸臂端有 1:10的锥度,装上带风扇的连轴器与电动机相连,曲轴的另一端有插入油泵齿轮轴的孔,通过孔端的盘带动齿轮油泵工作。主轴颈和曲拐颈内钻有轴向和径向油孔.油泵工作时压出的油经过齿轮轴内的轴向油孔和曲轴上的油孔以润滑曲拐颈和连杆小头等部位曲轴和曲臂上的半圆块是用来平衡往复运动和旋转运动质量用的,以便使机器运转平衡。连杆由球墨铸铁铸成，杆身为工字形截面，连杆大头为剖分式的，内装挂有轴承合金的薄壁瓦。杆身内钻有贯穿的油孔，以便将润滑油从大头瓦处输送至小头轴套内。活塞由铝合金铸成,外形为圆筒形,其上各装有二个活塞和一个刮油环。装活塞环时要四川理工学院毕业设计21使开口互相错开。活塞在气缸内安装时,要检查上死点间隙为 1.00.2mm.如果间隙不符.应用调整垫调节之。气阀 气阀是控制气体进出气缸的部件,它的好坏直接影响到压缩机的容积流量、功耗及机器运行的可靠性.气阀是压缩机中易损部件之一。 此气阀为组合阀,吸气阀与排气阀公用一个阀座与阀盖.中间用双头螺柱和活塞螺母连接。气阀的内两圈阀片为吸气阀，空气有气缸盖吸入，气阀的外一圈阀片为排气阀，将压缩空气排出于排气腔内。 吸气腔与排气腔的密封，是靠借助于阀座与阀盖已精细研磨的结合面，以及借助于气阀与气缸盖之间的铝垫来保证。 油泵 由齿轮油泵、滤油器、油压调节阀、压力表和油泵组成。油泵将润滑油经滤油器、曲轴箱壁上吸油孔吸入到油泵内，并以 0.10.3MPa 压力分别输送到各摩擦部位，油压表与油压调节阀。 滤油器位于曲轴箱下部从螺纹联接。换油时应拧下来清洗，以保证油路畅通。油压调节阀连接于油泵体右侧，供调节油压用。当调整压力时先拧开油泵罩上丝堵，松开油压调节阀上背帽，然后转动调节螺钉来调整。 油泵罩位于曲轴箱前面。从曲轴箱内飞溅出来的大量油雾，在油泵罩内分离后经过曲轴箱壁上的两个小孔流回油池。 油泵上还装有压力表，以观察油泵的工作情况。表接头内装有缓冲杆，防止表针冲击震动损坏。 电机的选择按照要求，选择鼠笼式异步电机。查机械设计课程设计手册第十二章，定为 Y160L-4 型电动机。技术数据：额定功率 15kw 满载转速 1460r/min 电压 38V 质量 1460N由于电动机用联轴器直接与曲轴相连，则： Td=9550*Pd/Nm=9550*15/1460=98.1N.mT=98.1*0.85=83.39 N第四章 总体设计38 四川理工学院毕业设计23第五章第五章 热力学计算热力学计算经过热力计算得到压缩机的相关参数如级数、列数、气缸尺寸、机型大小、轴功率等。5.1 热力分析及计算5.1.15.1.1 热热力分析力分析:（一） 条件给定：排气量：Q=1.6m3/min 工作介质：空气进气压力：P=0.1MPa（A） 进气温度：200C排气压力：Pd=10kg/cm3=1MPa（二） 结构形式及主要结构参数：形式： W 型 二级 三缸 单作用风冷，电机驱动转速： n=1460r/min活塞行程： S=0.07 m活塞平均速度：Vm=3.4 m/s sn300.07 146030（三） 热力计算： 1. 计算总压力比: z =Pd/Ps=1+0.1/1=0.1 2. 选择级数： Z=23. 压力比分配: 1=2=3.32 114. 计算容积系数： 取： a1=0.05 a2 =0.08 m1=1.18 m2 =1.2 a 相对余隙容积 m 膨胀过程指数V1 =1 0.14（161） 11.18 =0.878 V2 =10.18（111）11.2 =0.8585. 确定压力系数：第五章 热力学计算24 取 P1 =0.97 P2 =0.99 6. 确定温度系数： 取 t1 =0.96 t2 =0.9557. 泄漏系数： L1 =0.917 L1 =0.928. 气缸工作容积： Vh1=Q/nv1p1T1L1 =1.6/14600.8780.970.960.917 =2.13 m3 同上 Vh2=0.758m39. 确定缸径,行程及行程容积:n=1460r/min s=70 mm 活塞平均速度: Vm=3.4m/s sn300.07 146030 求气缸直径: D1= =0.115 m4Vh1SZ4 2.133.14 0.07 2 D2= =0.09 m4Vh2SZ 4 0.7583.14 0.07 110.计算各列最大活塞力： 取进、排气相对压力损失: s1=0.045 d1=0.075 s2=0.03 d2=0.055 气缸内实际进排气压力: 一级:P/s1=(1-0.045)105=0.955105N/ P/d1=(1+0.075)1053.32=3.57105N/ 二级:P/s2=(1-0.03)3.32105=3.22105N/m2P/d2=(1+0.055)10.6105=11.12105N/四川理工学院毕业设计25 计算最大活塞力: 第一级: F=(1-0.955)105D2/4 =(1-0.955)1053.14/40.1152 =46 N 第二级: F=(1-0.322)1050.072/4/4 =-1400 N 向盖行程: F=(1-3.57) 1050.1152/4 =-2600N F=(1-11.12) 1050.072/4 =-6400 N 11.计算指示功率: Nid=1.634P5Vtv(P/d/P/S) -1kk - 1kk - 1 Ps公称吸气压力 Vt气缸行程容积 v容积系数 P/d、P/S 气缸的实际排气压力和吸气压力 K理想气体的绝热指数 Vt=D2Sni/4 (m3/min) D气缸直径 (m) S活塞行程 (m) n曲轴转数 (转/分) i同级气缸数 Vt1=21460()2/47010001151000 =2.12 Vt2=1460()2/4701000901000 =0.65第五章 热力学计算26 取 K=1.4 所以 Nid1=1.634Ps1Vt1v1(P/d1/P/S1) -1kk - 1kk - 1 =1.63412.120.914.36-11.41.4 - 11.41.4 - 1 =5.77 kw Nid2=1.6343.870.650.894.22-11.41.4 - 11.41.4 - 1 =6.52 kw 综上总的指示功率为: Ni= Nid1+ Nid2 =5.77+6.52 =11.52 kw 取机械效率 =0.85 N=Ni/=11.52/0.85=13.56 kw 所以查表电动机功率取为 15kw。四川理工学院毕业设计27第六章第六章 动力学计算动力学计算经过动力计算得到飞轮矩从而完成飞轮设计1.给定条件: 活 塞 力: F1=46 N F/1=-2600 N F2=-1400 N F/2=-6400 N 活塞行程: S=70 转 速: n=1460 r/min 曲轴旋转角速度: w=n/30=3.14*1460/30=152.8 rad/s 曲轴旋转半径: r=S/2=70/2=35 相对余隙容积: a1=0.14 a2=0.18 相对余隙容积折合长度:Sc1=a1S=0.1470=9.8 Sc2=a2S =0.1870=12.6 绝热指数 K: K=1.4 (tg+1)k=tgV+1 tg=0.2 tgV=0.291 =0.2查活塞式压缩机设计编写组表 2-10 求得每列最大往复运动质量 MP=19kg Imax=Mprw2(1+) =190.0359.8152.82(1+0.2) =18257 N Imin=-MPrw2(1-) =-190.0359.8(1-0.2)152.82 =-12172 N-3MPrw2=-3190.0350.29.8152.82 =-9134 N2、往复摩擦力： 取机械效率 m=0.85 f=0.69.8Nid(1/ym - 1) 60 1022Sn第六章 动力学计算28 f1=0.69.8 =180 Nf2=0.69.86.52 (1/0.87 - 1) 60 1022 0.07 1460 =203 N四川理工学院毕业设计29第七章第七章 气缸的设计气缸的设计 7.1 气缸风冷气缸靠气缸外壁加散热片来冷却气缸盖的冷却是很重要的，所以通常气缸靠近盖端的散热片较长，而且气缸盖也设有散热片，以加强这一部分的冷却气缸壁厚的确定：气缸 3W-1.6/10 压缩机用的是单作用风冷气缸.气缸的冷却其目的在于改善工作表面的润滑条件.消除活塞环的烧结现象,以及使气缸壁的温度均匀变化以减小气缸的变形由经验公式初步确定气缸基本尺寸：气缸壁厚 = aDPP211 气缸工作压力1P -气缸内径1D a-0.50.8 -气缸材料的许用拉伸应力 P 图 7-1 一级气缸图 7-2 二级气缸7.2 活活塞塞3W-1.6/10 型压缩机,活塞由合金铸成.外形为圆筒形,其上各装有二个活塞环和一个刮油环.7.2.1 活塞主要结构尺寸的确定:a.一级活塞: H=(0.651.5)D C=(1.23)h =32.7 =0.7115第七章 气缸的设计30 =8 mm =80 mmC1=(1.23)h C2=(0.81.5)h =1.52.7 =32.7 =4 mm =8 mm L=0.7H L1=0.7H =0.780 =1.52.7 =56 mm =4 mm=0.6L=0.656=34 mm1h7.2.27.2.2 活塞的校核活塞的校核活塞顶部的强度计算:1. 可将活塞顶部作为圆周固定的圆板来计算,在圆板上受到气体压力的均匀载荷,在四周边缘的最大弯曲应力为: 22max68. 0trPB 气缸中最大气体 压力maxP r活塞顶接合外缘半径 t活塞顶的厚度2. 活塞销座处的表面压力: max2dlPq 最大活塞力maxP d如图所示,为活塞销处直径 活塞销座中的支持长度 取=20 mmll 202526400q =6.4=10 q2/mmN3. 中间截面上的弯曲应力最大: 最大活塞力maxP 活塞销座支撑长度中点间的距离l 连杆轴承的长度 取0ldl4 . 11 . 10 dddd6 . 07 . 06 . 000四川理工学院毕业设计31 3251235804 . 06400B =64 2/90mmNB4. 截面上的剪切应力: 2max2dp =22152514. 364002 =1050 2/mmN b. 二级活塞 H=(0.651.5)D =0.790 =43 mm C=(1.23)h =32.7 =8 mm=(0.81.5)h 1c=1.52.7 =4 mm L=0.7H =0.763 =24 mm=0.6L1h =0.624 =16 mm由经验公式初步得出活塞尺寸图第七章 气缸的设计32 图 7-3 气缸活塞（1）图 7-4 气缸活塞（2）图 7-5 气缸活塞（3）四川理工学院毕业设计337.3 采用 solidworks 软件进行校核7.3.17.3.1 软软件的件的优势优势利用 VC,VB,VBA 或其它 OLE 开发程序对 Solidworks 进行二次开发。SoliWorks 软件的一个叫 cosmosworks 的分析插件来进行校核COSMOSWorks 是一个与 SolidWorks 完全集成的设计分析系统。COSMOSWorks 提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析。COSMOSWorks 凭借着快速解算器的强有力支持，使得您能够使用个人计算机快速解决大型问题。COSMOSWorks 提供了多种捆绑包，可满足您的分析需要。7.3.27.3.2 操作操作过过程程校核：气缸受力在这里可以简化为一个薄壁圆筒受力过程。 I 级汽缸最高气体压力：P =（1+0.075） 3.3166=3.22kg/cm12 II 级汽缸最高气体压力：P =（1+0.055） 10.6=11.12 kg/cm22进入 SoildWorks，建立 I、II 级气缸模型。调用 COMSMOSWorks 插件，生成算例。选择材料为灰铸铁，并施加约束和压力如下图所示：图 7-6第七章 气缸的设计34 图 7-7划分网格并运行：图 7-8四川理工学院毕业设计35图 7-9气缸材料 HT200，取其屈服强度=195Mpa，安全系数 n =3，则许用应力=65Mpasss由图可知=4.206MPa，安全1s图 7-10第七章 气缸的设计36 图 7-11=7.938Mpa,安全2s四川理工学院毕业设计37第八章第八章 曲轴曲轴8.1 曲轴的介绍曲轴是活塞压缩机中接受电动机以扭矩形式输入的动力,并将旋转运动 变为活塞的往复直线运动的重要零件.它在工作中承受周期性的复杂的交变载荷.此型号的曲轴由球墨铸成.只有一个曲拐,在曲拐上装三根连杆,曲轴的伸臂端有1:10 的锥度,装上带风扇的连轴节与电动机相连,曲轴的另一端有插入油泵齿轮轴的孔,通过孔端的盘带动齿轮油泵工作.主轴颈和曲拐颈内钻有轴向和径向油孔.油泵工作时压出的油经过齿轮轴内的轴向油孔和曲轴上的油孔以润滑曲拐颈和连杆小头等部位8.1.18.1.1 由由经验经验公式初步确定曲公式初步确定曲轴结轴结构尺寸构尺寸: :曲柄销直径: D=(4.65.6) P =5.6 64. 0 =45 mm 主轴颈直径: =(11.1)D 1D =1.145 =50 mm 曲柄厚度: T=(0.70.6)D =0.645 =27 mm曲柄宽度: H=(1.21.6)D =1.645 =72 mm8.2 轴承的选取：根据设计法则选取滚动轴承第八章 曲轴38图 8-1 滚动轴承因为曲柄销的直径 d=45mm, 轴承宽 B=(0.550.8)d =0.5550 =27 mm所以选取轴承 6409 型: d=45 mm D=120 mm B=29 mm8.38.3 轴承的校核：轴承的校核：轴承的寿命: L= 361077500606400n =19906 5000 h 所以：符合条件由经验公式初步确定曲轴尺寸：四川理工学院毕业设计39图 8-2 曲轴8.4 曲轴的校核8.4.18.4.1 采用采用 solidworkssolidworks 软软件件进进行校核行校核（1） 操作步骤：a. 建立曲轴简化模型b. 加载 COSMOSworks 插件，生成算例c. 分 2 种情况对工件加约束和力第八章 曲轴40 图 8-3扭矩：T=电机转矩*联轴器效率T=Td*NmTd=9550*Pd/Nm=9550*15/1460=98.1 N.mT=98.1*0.85=83.39 N施以电机输入转矩 T=83.39N 对曲轴加载四川理工学院毕业设计41图 8-4 图 8-5对曲柄销加载 F=4579N 的力d. 应用材料数据到零件上，45 号钢取屈服强度为 250MPae. 划分网格并运行：第八章 曲轴42由图可知偏转角与扭转应力在安全范围之内图图 8-68-6四川理工学院毕业设计43图 8-7图 8-8由图可知最大应力远小于许用应力，此曲轴满足安全要求。第九章 连杆44第九章第九章 连杆连杆连杆属于杠杆类零件，它是活塞式压缩机重要的传动零件。连杆大头通过轴瓦与曲轴的曲柄销相连，小头通过衬套，活塞销与活塞相连，从而将曲轴的旋转运动变为活塞的直线往复运动。连杆在工作时，沿杆身中心线交替地传递很大的拉伸和压缩力，所以它承受的是反复作用的交变载荷。 此型号压缩机的连杆由球墨铸铁铸成，杆身为工字形截面，连杆大头为剖分式的，内装挂有轴承合金的薄壁瓦。杆身内钻有贯穿的油孔，以便将润滑油从大头瓦处输送至小头轴套内。表表 1 1 连杆主要尺寸的确定连杆主要尺寸的确定序号名称代号 单位公式及其计算说明1最大活塞力P NP=6400已知条件2曲柄半径RmmR=S/2=70/2=3以至行程.S=70m3连杆长度LmmL=R/=35/0.20=171动力计算已知=1/54曲柄销直径DmmD=5.6=5.6=4p0.646 取 D=50 P 的单位：吨5大头孔直径D1 mmD1=55查表 5-136小头衬套内径dmmd=257小头衬套宽度bmm查表 5-10 取 b=268小头衬套厚度SmmS=（0.060.08）d=0.0725=1.759小头孔直径d1mm查表 5-13 或d1=d+25=25+1.75=28.510杆体中间直径dmmmdm=(1.652.45)P=2.3=18.40.6411杆体中间面积Fmmm2Fm=d2m/4=3.14 282 4=31412近小头处杆体直径dmmd=0.9dm=0.9 20=18四川理工学院毕业设计4513近大头处中间直径d”mmd”=1.120=2214连杆宽度Bmm查表 5-13 或B=0.9b=0.926=23.4 取 B=2415大头处截面 A-A面积FAmm2FA=（1.381.6）Fm=1.52314=447 取FA=48016截面 A-A 的厚度SAmmSA= FAB=48024=2017大头处截面 B-B面积FBmm2FB=(1.31.4)Fm=1.35314=424 取FB=42418截面 B-B 的厚度SBmmSB=FBB=42424=1819小头处截面 C-C面积FCmm2FC=(0.81.0)Fm=0.85314=267 取FC=27020截面 C-C 的厚度SCmmSC=FCB=27024=1121连杆螺栓直径d0mmd0=（11.6）P=1.2 0.64取 d0=10选取 M12 222螺栓定位部分直径d2mmd2=d0+(0.10.2)=10+0.2=10.223螺栓弹性部分直径d3mmd3=(0.90.92)di=0.923.03=2.79查 GB70-85M202的 di=3.0324两连杆螺栓间的距离l0mml0=7025螺栓在大头体l1mml1=(0.550.65)=0.650=30第九章 连杆4626螺栓在大头体内长度l2mml2=(0.550.65)=0.650=3027连杆螺栓个数ZZ=2根据以上计算所得连杆各主要尺寸，画出连杆结构图，如下图。连杆材料选用球墨铸铁，连杆螺栓材料选用 40Cr 钢。 表表 2 2 连杆的计算连杆的计算序号名称代号 单位公式及计算说明1小头衬套的比压PN P=P/db=6400（2.5 2.6）=98.52杆体的惯性直径immi=dm/4=2 4=53柔度L/iL/i=171 5=344杆体拉压应力N/mm2=P/Fm=6400/314=20.45系数cc=1.5210-4查表 5146惯性矩Jxmm4Jx=dm4/64=204/64=80007连杆摆动平面纵弯应力CBN/mm2CB=pcl2/Jx=64001.5210-4(171)28000=3.68杆体的长度L1mmL1=L-D1/2=171-5.5/2-2.85/2=1309惯性矩JYmm4JY=dm4/64=204/64=800010垂直于连杆摆动平面纵弯应力CBN/mm2“CB=PCL1/(4Jy)=64001.5210-41302/ (48000)=0.511在连杆摆动平面总应力1N/mm21=P+CB=2040+360=24 12垂直于连杆摆动平面总应力2N/mm22=P+“CB=20.40+0.5=20.913大头盖截面 A-AWAmm3WA=bSA2/6=262026=1730四川理工学院毕业设计47的抗弯截面系数14截面 A-A 弯曲应力BN/mm2B=P(L-D/2)4WA=6400(7025)40173=41.615大头盖截面 B-B的抗弯截面摸数WBmm3WB=BSB2/b=24(1800)26=130016截面 B-B 重心到连杆螺栓轴线距离bMm从图中量得 b=1717截面 B-B 与连杆螺栓轴线的夹角从图中量得 =4518截面 B-B 弯曲应力BN/mm2B=Pb2WB=64001721300=41.819截面 B-B 拉压应力pN/mm2p=BFaP2sin=5.3424245sin6400020截面 BB 剪应力2/mmN= BFaP245cos006400cos452424 =5.321截面 B-B 总应力N/mm2224BP = 222(5.341.8 )45.3 =4
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