VF-0.850空气压缩机的设计
52页 20000字数+说明书+任务书+开题报告+10张CAD图纸【详情如下】
3曲轴组件.dwg
4曲轴箱.dwg
5轴承盖.dwg
6曲轴.dwg
7轴承座.dwg
8风叶轮.dwg
9连杆1.dwg
VF-0.850空气压缩机的设计开题报告.doc
VF-0.850空气压缩机的设计说明书.doc
任务书.doc
毕业设计相关资料.doc
计划周记进度检查表).xls
10连杆2.dwg
1主机组件装配图.dwg
2曲轴箱组件部装图.dwg
摘 要
空气压缩机是一种用来压缩空气、提高气体压力或输送气体的机械，是将原动机的机械转化为压力能的工作机，简称空压机。而本次设计的活塞压缩机是依靠活塞在气缸内作往复运动而实现工作容积的周期性变化来工作的。
本次设计的为角度式V型压缩机，分为两列，其中一列为一、二级气缸压缩，另外一列为一、三级气缸压缩，两列夹角为90°，平衡性达到最佳。活塞式压缩机是利用活塞在汽缸中往复运动使容积缩小而提高气体浓度、压力的。相比于其它形式的压缩机有许多优点，如：效率高；适应性强，特别是用于排气量小的情况；涉及的压力范围广，低压和高压都适用。在实际的生产、生活中，此型号的压缩机的应用范围比较广泛。
本设计的内容包括压缩机整体的设计、曲轴箱的设计、曲轴的设计。主要通过热力计算和动力计算来初步确定压缩机的整体设计。同时，对曲轴箱、曲轴进行设计，并绘出压缩机的总装配图，曲轴箱、轴承盖、曲轴、轴承座，风叶轮等的零部件设计。
关键词：压缩机；活塞；曲轴箱；曲轴
目 录
摘 要Ⅲ
ABSTRACTⅣ
目 录Ⅵ
1 绪论1
1.1 本课题的研究内容和意义1
1.2 压缩机的工作原理1
2压缩机总体设计2
2.1 结构方案选择2
2.2 级数的选择和各级压力比的分配2
2.2.1级数的选择2
2.2.2 各级压力比的分配3
2.3 压缩机转数和行程的确定3
3 压缩机的热力计算5
3.1 初步确定各级公称压力和温度5
3.1.1 初步确定各级公称压力5
3.1.2 计算绝热指数k5
3.1.3 计算各级排气温度T6
3.2 计算各级排气系数6
3.2.1容积系数6
3.2.1 压力系数8
3.2.2 温度系数8
3.2.3 气密系数9
3.3 计算干气系数和抽气系数10
3.3.1 计算干气系数10
3.3.2 计算抽气系数11
3.4 压缩机各级行程容积的确定11
3.5 压缩机各级气缸直径的确定12
3.6 修正各级公称压力和温度13
3.6.1 确定圆整后各级实际行程容积13
3.6.2 确定各级压力修正系数及13
3.6.3 修正后各级公称压力和压力比13
3.6.4 修正后各级排气温度14
3.7 计算活塞力14
3.7.1 计算气缸内实际吸排气压力14
3.7.2 计算各列的活塞力15
3.8 计算轴功率，选取电机15
3.8.1 计算各级指示功率15
3.8.2 计算轴功率17
3.8.3 驱动机功率，选取电动机17
4 压缩机的动力计算18
4.1 压缩机中的作用力19
4.2 作各级气缸示功图20
4.3 作往各列气缸复惯性力图22
4.4 作各列气缸综合活塞力图24
4.5 作各列气缸切向力图26
4.6 确定飞轮矩30
5 机体的设计32
5.1 机体的结构设计32
5.1.1 机体结构设计的基本原则32
5.1.2 机体主要结构尺寸的确定32
5.1.3 机体的壁厚32
5.1.4 机体加强筋的布置32
5.1.5 连接螺栓的布置33
5.2螺栓的强度计算33
5.3 机体的基本计算要求33
5.3.1 对材料的要求33
5.3.2 对毛坯件的要求33
5.3.3 对热处理的要求34
5.3.4 对机械加工的要求34
5.4 其它34
6 曲轴基本尺寸的设计35
6.1 曲轴基本结构35
6.1.1 曲轴结构设计35
6.1.2 曲颈和曲柄35
6.1.3 过渡圆角36
6.1.4 油孔36
6.1.5 曲轴的轴向定位36
6.1.6 油封37
6.1.7 轴端37
6.1.8 平衡铁37
6.2 曲轴结构设计37
6.2.1 曲轴设计基本原则37
6.2.2 曲轴基本尺寸的设计38
6.2.3 曲轴平衡的计算38
6.2.4 曲轴受力分析39
6.2.5 曲轴基本技术要求39
7 结论与不足41
7.1 结论41
7.2 不足之处41
致谢42
参考文献43
1 绪论
1.1 本课题的研究内容和意义
空气压缩机是一种用来压缩空气、提高气体压力或输送气体的机械，是将原动机的机械能转化成压力能的工作机，简称空压机。而本次设计的活塞压缩机是依靠活塞在气缸内作往复运动从而实现工作容积的周期性变化来工作的。
压缩机的应用极其广泛，因其用途的广泛而被称为“通用机械”，几乎遍及制冷与气体分离工程、采矿业、冶金业、土木工程、石油化学工业、机械制造业以及国防工业等。
压缩空气作为动力。压缩空气供驱动各种风动机械和风动工具，压缩机的排气压力常用范围0.7～0.8MPa，用于控制仪表及其自动化装置；高压爆破采煤，在有瓦斯的矿井中，避免产生火花引起爆炸，容易实现冲击机械往复、高速、冲击强的要求；车辆的制动、门窗的启闭；制药业、酿造业中的搅拌；大、中型柴油机的启动；喷气织机中纬砂的吹送；国防工业中某些武器的发射，鱼雷的射出、潜水艇的沉浮及驱动以及沉船打捞等。
压缩机的用途还有很多。压缩空气用于制冷和气体分离，气体经压缩、冷却、膨胀而液化，用于人工制冷（冷冻、冷藏及空气调节），如氨或氟里昂压缩机，这一类压缩机一般被称为“冰机”或“制冷机”；液化的气体混合时，可在分离装置中将各组成成份分别分离出来，得到合格纯度的各种气体，如空气液化分离后，能得到纯氧、纯氮和纯的其它稀有气体；石油化学工业中，其原料气“石油裂解气”的分离，是先经压缩，然后采用不同的冷却温度，将各组份分别的分离出来；在化学工业中，气体压缩至高压，常有利于合成和聚合，例如氮和氢合成氨、氢与二氧化碳合成甲醇，二氧化碳与氨合成尿素等；压缩气体用于油的加氢精制 石油工业中，用人工办法把氢加热加压后与油反应，能使碳氢化合物的重组份裂化成碳氢化合物的轻组份，如重油的轻化、润滑油加氢精制等；气体经压缩后，便于用管道输送。
1.2 压缩机的工作原理
本机为往复活塞式压缩机，属于最早的压缩机设计之一，但它仍然是最通用和高效的一种压缩机。活塞式压缩机是唯一一种能够把空气和气体压缩至高压的设计，通过连杆和曲轴使活塞在气缸中往复运动，从而压缩气体体积来提高压力。多级压缩机中，空气被分多级压缩，并逐级增大压力。
当驱动机“电机”启动后，通过皮带传动带动压缩机的曲轴运动，不断转动的曲轴使连杆不停地摆动，而牵动活塞杆和活塞，在气缸内做往复直线运动。
压缩机工作时，在活塞从外止点到内止点的运动过程中，气缸容积处于相对真空状态，缸外气体从一级进气口通过吸气阀吸入缸内，当活塞行至外止点时，气缸内充满低压待压缩气体。当活塞从外止点向内止点运动时，吸气阀自动关闭，气缸内的气体随着活塞的运动压缩，气缸内的气体压力不断提高，当气体压力大于排气阀外气体压力和气阀弹簧力时，排气阀被打开，排出一级压缩气体，当活塞运动到内止点时，排气结束，准备重新吸气。至此，完成一个膨胀、吸气、压缩、排气、再吸气的工作循环。从一级气缸排出的气体，进入中间冷却器后，再进入二级气缸，进行第二级的压缩，以此直至经过第三次压缩至需要的压力，经过三级排气阀排出压缩机。因此，周而复始，活塞不断地进行往复运动，吸入气缸的气体又不断地被吸入排出，从而不断地获得压缩的气体。
2 压缩机总体设计
已知:排气压力为5.0MPa（表压）
2.1 结构方案选择
在活塞式压缩机的结构方案选择时，应注意以下几点：机器的型式、级数、列数等。还应根据压缩机的用途、运转条件、排气量、排气压力、制造厂的可能性、驱动方式以及占地面积等条件，制定合适的方案。
本次机型为角度式V型压缩机（无十字头），两列气缸中线线夹角为90°，此机型有以下优点：
1、可以将若干的连杆连结在同一曲拐上，曲轴的拐数则可减少，机器的轴向长度可缩短，因此主轴颈就可以采用滚动轴承；
2、气缸彼此之间错开一定角度，这样有利于气阀的安装和布置，因而使气阀的流通面积有可能增加，中间冷却器和级间管道也可以直接装在机器上，使结构更加紧凑；
3、各列的一阶惯性力的合力，可以用装在曲轴上的平衡块使大部分平衡或者完全平衡，可获取较高的转速；
4、无十字头的结构简单、紧凑，机器的高度偏低，相应的机器重量也较轻，一般不需要专门的润滑机构，以减少成本。
2.2 级数的选择和各级压力比的分配
2.2.1级数的选择
工业中用的气体，有时需要较高的压力，从而采用多级压缩。在选择压缩机的级数的时候，一般要遵循以下原则：使压缩机消耗的功达到最小，排气温度应在使用条件许可的范围之内，机器重量轻，造价则低，要使机器具有较高的热效率，则级数越多越好（各级的压力比越小越好）然而级数增多，则阻力的损失增加，机器总效率反而降低，结构也更加复杂，造价便大大上升。因此，必须根据压缩机的容量和工作特点，恰当的选择所需要的级数和各级压力比。
要求长期连续运转的大、中型压缩机，可靠性和经济性放在第一位。在选择级数Z时，从获得较高效率的观点出发，可以应用曲线图2.1初步确定所需的级数。图中横坐标表示级中相对压力损失，一般取平均的相对压力损失值为为，在初步的设计中，大型压缩机可取中间值，小型压缩机可取大值。纵坐标表示级中最佳压力比，按此压力比确定压缩机的级数可达较高效率。不同的曲线表示不同压缩过程指数值n。若已知压缩
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