大红鹰NK型新能源汽车空压机系统的设计带机械图
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大红鹰NK型新能源汽车空压机系统的设计带机械图,大红,NK,新能源,汽车,空压机,系统,设计,机械
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I 分 类 号密级宁波大红鹰学院毕业设计(论文)NK 型新能源汽车空压机系统的设计所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级xx 机自 x 班姓 名学 号指导老师 2017 年 3 月 31 日II诚诚 信信 承承 诺诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文） NK 型新能源汽车空压机系统的设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）： (手签) (手签) 2017 年 3 月 31 日III摘要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。具有气压制动系统的汽车大都利用发动机拖动一台小型空气压缩机,用它生产出压缩空气作为制动系统的气源。本设计是根据给定设计参数完 NK 型新能源汽车空压机系统的设计，主要包括齿轮、螺杆、空压机系统的结构设计。确定出几何参数，绘制并检查装配图，采对空压机系统进行结构设计，绘制了装配图和部分零件图，并对轴进行了强度校核计算。关键词：螺杆空压机系统，双螺杆空压机系统设计，结构设计IVAbstractThe subject of the use of the rapid development of CAD/CAE/CAM technology, the CAD two-dimensional design software, the automobile air compressor were analyzed, in order to shorten the product design cycle, reduce design cost, improve the accuracy of air compressor parts, improve the working performance of air compressor, prolong the service life, get more economic benefits. Most of the cars with pneumatic brake system use the engine to drag a small air compressor to produce compressed air as the source of the brake system.This design is based on the given design parameters of the NK model of new energy automotive air compressor system design, including gear, screw, air compressor system structure design. The geometric parameters are determined, the assembly drawing is drawn and checked, the structural design of the air compressor system is carried out, and the assembly drawing and part drawings are drawn.Keywords:screw air compressor system, twin screw air compressor system design, structure design V目 录摘要摘要.IIIABSTRACT .IV第第 1 章章 绪论绪论.11.1 前言 .11.2 课题背景及国内外研究现状 .11.2.1 课题背景.11.2.2 国内空压机发展现状.21.2.3 国外空压机发展现状.3第第 2 章章 NK 型新能源汽车空压机系统结构与工作原理型新能源汽车空压机系统结构与工作原理.52.1 NK 型新能源汽车空压机系统结构 .52.2 螺杆空压机系统工作原理 .6第第 3 章章 NK 型新能源汽车空压机系统的总体设计型新能源汽车空压机系统的总体设计.73.1 直流电机的选择 .73.2 螺杆参数计算 .83.3 螺杆空压机系统特性曲线 .9第第 4 章章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计.144.1 齿轮传动设计 .144.2 轴的结构设计计算.174.2.1 按扭转强度条件计算.214.2.2 按刚度条件计算.214.2.3 精确校核轴的疲劳强度.224.3 轴承选取设计计算 .244.3.1 轴承的设计参数.244.3.2 轴承的当量动载荷计算.254.4 键的选择、键的校核.26总结总结.28参考文献参考文献.29致谢致谢.31 第 1 章 绪论1第 1 章 绪论1.1 前言本课题针对NK 型新能源汽车空压机系统的设计 进行研究，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设计设计与分析。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。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。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。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。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) 及冷宁波大红鹰学院毕业设计（论文）2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 我国压缩机技术能力较低，但是技术水平与国外先进水平的差距并没有被拉大，而是在逐步逼近。自 20 世纪 80 年代以后，我国的压缩机制造技术和成撬技术得到了大幅提高，很多国营和民营企业都开展了往复压缩机的研发和制造以及成撬，整体上提高了我国的往复压缩机机械制造水平。然而，这些差距的存在仍然是不可否认的事实。由于企业在系统设计、系统集成和系统优化方面的能力比较薄弱，因此在国内承担重大技术装备研制任务时，其装备水平与国外企业相比并不低，但往往在国内重大工程招标的时候，国外企业中标成为总包商，而国内企业只能成为分包商，这也是为什么浙船的空压机都是进口的。 国外的研究比较早，技术对比中国来说也比较的成熟，中国的空压机的一些核心技术还是来源于国外，尤其是德国等那些工业强国，他们无论是从结构造型的设计上，还是从制造工艺上，都略胜于中国，中国的制造业也是在不断的发展，正努力追赶国外的技术水平，中国的更新发展的周期快，而国外的技术已经是比较成熟，因此更新发展的周期比较慢。我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 多家发展到第 1 章 绪论33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。 1961 年又研制成功了喷油螺杆制冷压缩机和螺杆工艺压缩机。过随后持续的基础理论研究和产品开发试验，通过对转子型线的不断改进和专用转子加工设备的开发成功，螺杆式空压机的优越性能得到了不断的发挥。自此以后，各种各样的螺杆式空压机不断面世。近二十年来，尤其是进入 21 世纪的这 11 年，螺杆式空压机的各种新技术不断出现，加工精度不断提高，而且辅助设备也日趋完善。这些因素让螺杆空压机的性能得到越来越多人的肯定，因此其使用范围也不断扩展，目前已经成为最受欢迎的一类空压机，并且在未来还可能取代活塞空压机，成为使用最广泛的一类空压机。 空压机按其工作原理不同可以分为容积式及速度式 2 种。而在于浙江的海工船上，除了有用于启动发电机外，还有一部分压缩空气用于各种设配开关的控制和空压机系统的自吸等。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、应用配套诸方宁波大红鹰学院毕业设计（论文）4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。第 2 章 NK 型新能源汽车空压机系统结构与工作原理5第 2 章 NK 型新能源汽车空压机系统结构与工作原理2.1 NK 型新能源汽车空压机系统结构该型空压机系统采用双吸式结构，螺杆两端处于同一压力腔中，轴向力可以自行平衡。两端轴承采用外装式，单独采用润滑油(脂)润滑，因而不受输送介质的影响。两螺杆间用一对同步齿轮驱动，螺杆齿面间并不接触，而留有一微小间隙，介质中的杂质并不能对螺杆齿面产生直接的磨损(除冲刷外)。 除一些小排量空压机系统外，一般在空压机系统体上都带有内流式安全阀，当排放压力超过额定值时，有一定的保护作用。 空压机系统体上的进出口方向有两种，一为水平进，水平出;二为水平进，垂直向上出;用户可根据自己需要选择。图 2-1 内部结构图 1图 2-2 内部结构图 2宁波大红鹰学院毕业设计（论文）6图 2-3 三维透视结构图2.2 螺杆空压机系统工作原理1.螺杆空压机系统是利用螺杆的回转来吸排空气的。中间螺杆为主动螺杆，螺钉，在有源元件的中间两个螺钉，所述螺钉是驱动螺杆，所述螺杆逆作为用户旋转。主动双头螺纹丝杠驱动的螺纹。螺丝接合螺钉和汽缸壁之间的配合，则端口和压缩机系统的空气排出口之间，它会被分成一个或多个空格。形成并保持在为了照顾的螺杆式压缩机系统具有无线接入的一部分，搜索并继续从沿螺杆轴的排出端推动水水，将被关闭，以达到和保持空气的空间，比如经济形势连续旋转和成本，这就是螺杆空压机系统的基本工作原理。2.螺杆空压机系统的工作原理是：螺杆空压机系统工作时，空气被吸入后就进入螺纹与空压机系统壳所围的密封空间，当主动螺杆旋转时，螺杆空压机系统密封容积在螺牙的挤压下提高螺杆空压机系统压力，并沿轴向移动。由于螺杆是等速旋转，所以空气出流流量也是均匀的。螺杆空压机系统特点为：螺杆空压机系统损失小，经济性能好。压力高而均匀，流量均匀，转速高，能与原动机直联。第 3 章 NK 型新能源汽车空压机系统的总体设计77第 3 章 NK 型新能源汽车空压机系统的总体设计3.1 直流电机的选择螺杆空压机系统空压机系统腔内无摩擦，可实现无油清洁的抽气过程。空压机系统的润滑部位仅限于轴承和齿轮，以及动密封处。螺杆空压机系统没有往复运动不见，故可实现良好的动平衡。因此，螺杆空压机系统运转平稳，转速高，尺寸小可获得大的抽速。假设设计数据为流量Q=3.5L/min 压力P=1.5Mpa由公式可知Pw=PQ/60把上面的数据带入公式计算可知（其中流量和压力均换为国际单位）：Pw=0.0875Kw螺杆空压机系统一般是 DC Z 系列直流电机型号，选择 Z4-100-1 电机。表 3-1 电机技术数据宁波大红鹰学院毕业设计（论文）83.2 螺杆参数计算螺杆衬套内孔的横截面面积A3A3=2R-R（2-sin2） 式中R-螺杆的外径 -两螺杆相啮合的区域的角度一根螺杆的螺旋横截面积A1A1=AQr+AQR其中:AQr=0.5r AQR=0.5R有效过流断面A A=A4-2A1=2R-R（2-sin2）-R（1+r/R）螺旋深度的选择在螺旋头数和导程相同时，r/R=0.4的空压机系统理论流量几乎比r/R=0.7的空压机系统大50%左右。当r/R接近0.8时，螺旋深度的减小使理论流量减小，却会造成相对泄露量的增大，也会使容积效率的下降。因此r/R取何种比例最佳是需要进行慎重考虑的。r/R的允许范围为0r/R1,但是根据经验通常选择比较合理的范围为r/R=0.450.7。较小的r/R值建议用于低压空压机系统和用来输送的介质为黏度较大的介质；较大的r/R值适用于水和黏度较小的介质以及排出压力相对较高的空压机系统。若仅仅从最高容积效率的角度看，较好的螺旋深度为r/R=0.60.7左右。现在所设计的空压机系统是高压力空压机系统因此选择r/R=0.6螺旋导程的选择论流量Q和螺旋导程T（螺距）的长度存在着线性关系，导程越大，每转的理论流量也越大。导程的增大也会引起螺旋面之间的间隙总量的增大，该间隙与导程之间也存在着近于线性的关系。工作长度相同时导程越小，密封腔数就越多。这样就有可能在相同的容积效率情况下，建立较高的压力，或在相同的压力下，泄漏减小，具有较高的容积效率，但理论流量也会随着导程的变小而减小，反之亦然。经验指出，用不同的螺旋深度和导程相配合得到相同的理论流量的方法，从获得第 3 章 NK 型新能源汽车空压机系统的总体设计99更高容积效率的观点，选择较小的螺旋深度和较大的导程构成螺旋的方法是较为有利得。常用的螺旋导程为T/R=0.51.25所以对设计的空压机系统选用T/R=1螺杆半径R和r的计算对于双螺杆空压机系统有：Q=2ATn又A=2R-R（2-sin2）-R（1+r/R） 其中 cos=r/R=0.6T=Rn=750r/min 把以上都换算成国际单位带入计算可知：R=53.5mm 由机械手册附表螺纹直径可知圆整后的直径为R=55mm由上可以得出：r=0.6R=33mmT=R=55mm3.3 螺杆空压机系统特性曲线螺杆空压机系统特性曲线是利用生产数据计算螺杆空压机系统的工作特性参数绘制而成的。利用得到的实际的螺杆空压机系统特性曲线，与螺杆空压机系统的水特性曲线或理论特性曲线进行比较来判断螺杆空压机系统井采油系统的工作状况。同时，还可以根据油井产量及螺杆空压机系统的工况点在特性曲线图上的位置，来判断螺杆空压机系统井采油系统与油层匹配的情况。螺杆空压机系统特性曲线主要包括：排量特性曲线、负载特性曲线、效率曲线三个方面。1.排量特性曲线宁波大红鹰学院毕业设计（论文）10螺杆空压机系统的排量特性具有一定的“硬特性”和“软特性”。所谓硬特性就是在一定工作压力范围，高性能空气压缩机系统的位移和压缩机系统的容积效率保持不变。当工作压力比橡胶定子“损害”的问题，容积效率逐渐减小。当容积效率小于50至60，以及快显著降低。容积效率增加的压力下降特性是就是软特性，如图4-2所示。100硬特性区60软特性0 区0 kpmaxp图 3-2 螺杆空压机系统排量特性的硬特性和软特性“击穿”压力和最大工作压力的大小取决于空压机系统的结构参数，工作kpmaxp参数和工况环境。而对于排量特性曲线，只要确定和，就可以确定螺杆空压机kpmaxp系统的排量特性。螺杆空压机系统的单级承压能力可表示为结构参数，工作参数及工况环境等影ikp响因素的函数，对模拟试验的数据进行分析，不同规格的螺杆空压机系统可用以下公式模拟 （2-15）08. 021. 025. 0ikknp螺杆空压机系统排量特性曲线可用以下公式模拟pV（）ppk1Vkpp （） （2-16）akpp)(015. 01Vkpp当时，可确定，即0Vmaxp第 3 章 NK 型新能源汽车空压机系统的总体设计1111（2-17）akmax015. 01pp式中，Z 为空压机系统的级数；n 为转子转速，r/min；为介质动力粘度，；smPa为定转子间初始过盈量，mm；t 为工况温度，；k、a 为与空压机系统有关的常数，取C值见表 2-2；是指同定子橡胶物性有关系的常数，值是 0.05。表 3-2k、a、的取值mk空压机系统型GLB120GLB500GLB800k0.130.120.11a2.50.40.3mk0.82.64.22.负载特性曲线螺杆空压机系统负荷特性显示出工作压力具有良好的线性关系。从液压压力参数施加转子扭矩，环境条件的影响，所述定子和所述定子和转子之间的干扰的转子之间的摩擦扭矩，是一个敏感的工作。考虑实验数据分析，转子负担扭矩可用如下经验公式模拟： （2-18）Znk10peDT4T23. 063. 0m3-r式中，为转子负载扭矩，；rTmN e 为转子偏心距，mm； D 为转子截面直径，mm； T 为转子导程，mm；为工作压力，MPa；p为结构参数，取值见表 4-2。mk3.效率曲线螺杆空压机系统的效率曲线定义为有功功率与转子输入功率的比值： （2-19）pTeDT4Vr螺杆空压机系统特性曲线的主要应用是计算出螺杆空压机系统的工作参数，然后宁波大红鹰学院毕业设计（论文）12绘制其在典型的螺杆空压机系统性能曲线图中的工作点，确定该点在螺杆空压机这个预定位置的螺杆式压缩机系统特性系统。总体而言，整个螺杆压缩机系统特性系统分为三个主要的工作最好在这里，在这里工作一般都较差，在这里工作。周围的空气压缩机系统是最有效的时候（一般为80，最高效率点）和画两连败，这里最好的工作，在最好的两条直线之间的区域工作区的培训，在工作区的右侧是这里最好的工作。由于生产过程中，以及在螺杆压缩机系统的工作将保持最大的工作场所。一个常见的操作系统螺杆压缩机的系统分区就同下图3-3：图 3-3 典型螺杆空压机系统性能曲线螺杆压缩机系统工作良好泵送系统，光杆杆轴向的功率和扭矩，并在很长的线的光学稳定性，但它是在正常的位置的限制; 当不同的故障情况下，轴杆和一个光条扭矩达不同程度的波动的发生，这是正常的范围的范围内时执行的。根据有效螺杆式空气压缩机系统的分析描述系统。只要测试的现场经验和统计生产，正常工作压力螺杆空气压缩机压力系统对生产系统被设定在最大升程值与压力和 65之间的容积效率的第 3 章 NK 型新能源汽车空压机系统的总体设计131330，并计算光杆轴向功率和转矩杆光的物理条件附近的轴杆的动力和扭矩中的相应一个的中心，在及间且 F 是对应的轴向杆功率和扭矩。正常的，关杠杆，蜡或3 . 0P65. 0P定子溶胀过大，过小过：螺杆式压缩机系统的特性的系统，其已经被分成的螺杆式压缩机系统和工艺阶段。就同图 3-4。下图为螺杆空压机系统井的光杆扭矩和轴向力分析：maxP为最大扬程 为容积效率为 65%时的压力65. 0P 为最大扬程的 30%时的压力3 . 0P 为最大扬程下的扭矩maxM 为空压机系统工作压力为时的扭矩65. 0M65. 0P 为空压机系统工作压力为时的扭矩3 . 0M3 . 0P 为初始扭矩1M第 4 章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计14第 4 章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计4.1 齿轮传动设计按设计计算公式 1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）71009588GB运输机为一般工作机器，速度不高，选用级精度（）。3）材料选择由表(10-1)选：小齿轮选 40Cr，硬度 280HBS，大齿轮选 45 钢，硬度 240HBS。4）初选，选122Z 小齿轮的齿数2111 22=22ZiZ 222Z 2 按齿面接触强度设计由设计公式（注: :脚标 t 表示试选或试算值,下2131212.32()tHtdHK TZudu同.）1（）确定公式内各计算数值1）试选1.3tK 载荷系数2）计算小齿轮转矩55411195.5 1095.5 102.24.202 10750PTN mn3）由表 10-7 选设：齿宽：1.0d 4）由表 10-6 查取：12189.8EaZMp5）由图 10-21d 按齿面硬度设：小齿轮：；lim1600HaMp大齿轮：lim2550HaMp6）由式 10-13 计算应力循环次数9116060 1460 1 (2 8 300 8)3.364 10hNn jl 第 4 章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计1515（j 为齿轮转一圈，同一齿面啮合次数；为工作寿命）8126.469 105.2NN hl7）由图 10-19 取：120.93,0.96HNHNKK接触疲劳寿命系数：8）计算接触疲劳许用应力为 S=1，由式 10-12 得1%取失效概率为，安全系数1lim112lim22558528HNHaHNHaKMpSKMpS（2）计算1）试算，代入较小值1td小齿轮分度圆直径H 由计算式得，2131212.32()tHtdHK TZudumm148.51td 2）计算113.655760 1000td nmVs圆周速度3）b计算齿轮11 48.5148.51dtbdmmmm 4)计算齿宽与齿高比bh模数1148.512.0212524ttdmz齿轮高*(2)2.02125 2.254.5478ahhc mmm齿高比48.5110.674.5478bh5）K计算载荷系数根据，7 级精度，由图 10-8 3.98mVs查得动载系数 1.12vK 由表 10-2 查得 1AK 由表 10-4 用插值法，7 级精度,小齿轮相对轴承为非对称布置宁波大红鹰学院毕业设计（论文）16查得 1.420Hk由 查图 10-13 得1.4,10.67Hbkh1.34FK故载荷系数=1.562AVHHKKKKK6）按实际的载荷系数纠正分度圆直径，由式（10-10a）得 31151.57ttkddmmk7）计算模数1151.572.14924dmZ 3 按齿根弯曲强度设计由式（10-5） 13212FasaFdY YK TmZ （1）确定计算参数1)图 10-20C 查得小齿轮，大齿轮弯曲疲劳1500FEaMp弯曲疲劳强度极限强度极限为2380FEaMp2)由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数120.90,0.92FNFNKK3)算弯曲疲劳许用应力取由公式(10-12)得1.4s 弯曲疲劳安全系数111314.29FNFNFaKMPS222244.29FNFNFaKMPS4) =AVFFKKKKK算载荷系数1 1.12 1 1.341.50 5)取齿形系数，应力校正系数由表 10-5 查得 11222.65,1.582.16,1.81FSFSYYYY6)比较大小齿轮的大小FaSaFYY第 4 章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计17171110.01332FaSaFYY2220.01600FaSaFYY。大齿轮的数值大（2）设计计算 322 1.562 42020 0.0154981.521 24mmm 对比计算结果，终合考虑，满足两方面，对模数就近取整，则 m=24 几何尺寸计算 （1）计算中心距 =44mm122ZZma (2)分度圆直径11224444dz mmmdz mmm齿轮Z1Z2齿数2222模数22分度圆直径4444齿顶圆直径4848齿根圆直径39394.2 轴的结构设计计算轴的强度计算（1）轴的受力分析由轴的初步结构图可知轴为一简支梁结构，在主动齿轮输入转矩，被动齿轮处输出转矩，其受力分析图如下宁波大红鹰学院毕业设计（论文）18（2）由前面计算知 414.202 10TN mm 411122 4.202 10127461.84tTFNdNFFntr478365913cos20tan1274cos/tan 11NFFntr2071365913cos20tan5520cos/tan 33NFFta317365913tan1274tan 11NFFta1376365913tan5520tan 33（3）求支座反力铅直面支座反力：031rrBVAVFFFF01865 .4423431rrBVFFF解联立方程得： , NFAV92.811NFBV08.1737水平面支座反力：031BHttAHFFFF01865 .4423431ttBHFFF解联立方程得： , NFAH59.100NFBH41.4145（4）计算弯矩和扭矩铅直面弯矩：，mmNFMAVCV361305 .44mmNFMBVDV8338048第 4 章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计1919水平面弯矩：，mmNFMAHCH44765 .44mmNFMBHDH19898048总弯矩：mmNMC3640644763613022mmNMD2157441989808338022宁波大红鹰学院毕业设计（论文）20扭矩：mmNTT1776702当量弯矩：单向旋转，转矩为脉动循环，取6 . 0mmNT1066021776706 . 0mmNTMMcec11264722mmNTMMDeD24064422第 4 章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计2121（5）分别校核 C 点和 D 点截面 mmMdbcec36.27551 . 01126471 . 0331 mmMdbDeD24.35551 . 02406441 . 0331因为实际轴径远大于计算轴径，且两轴承跨度也不大，所以刚度满足要求。4.2.1 按扭转强度条件计算1（）电机功率 2.2Pkw2（）轴传扭矩 2.29550955036.22750PTN mn3（）轴的直径计算 T 4-523302.212640750PdAmmn4.2.2 按刚度条件计算 max经查表得铸铁剪切弹性模量 所以PaG91045 5 . 04-53265 . 014. 3104918011.18321803242942GTd宁波大红鹰学院毕业设计（论文）22最小直径取 D=35所以转子轴4.2.3 精确校核轴的疲劳强度1（）判断危险截面通过对这些建议的疲劳强度应力集中的效果。应力干涉配合所引起的最严重的截面浓度;从受载的情况来看，截面和之间上的应力大，但应力集中不打，而且这里轴的直径最大，所以不检查，因此建议仅检查一个横截面的左侧和右侧。2（）截面的左侧 抗弯截面系数 4-543336400401 . 01 . 0mmdW 抗扭截面系数 4-5533312800402 . 02 . 0mmdWT 弯矩 M 及弯曲应力为 4-56mNM1729715 .885 .56270938 4-57MPaWMb02.276400172971 扭矩 T 及扭转切应力为 mmNT18112 4-58MPaWTTT41. 11280018112 45轴的材料为，正火处理。查得，MPaB700MPa2301MPa1871截面上由于轴肩而形成的理论及，因，a应力集中系数a031. 0652dr，经查得，：08. 16570dD2a1.31a可得轴的材料的敏感系数为，82. 0q85. 0q：3.16k过盈配合处的值，由表查出取4-5953. 216. 38 . 0k第 4 章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计2323 0.92轴按磨削加工，表面质量系数为： 故综合系数为 4-6025. 3192. 0116. 311kK 4-6162. 2192. 0153. 211kK :所以轴在截面左侧的安全系数为 4-6204.1801 . 089. 325. 32301maKS 4-63005.10705. 0762. 21871maKS 4-6475. 801.1004.1801.1004.182222SSSSSca 5 . 1 SSca 所以截面 左侧强度足够。 2（）截面右侧： 抗弯截面系数 4-5433312500501 . 01 . 0mmdW 抗扭截面系数 4-5533325000502 . 02 . 0mmdWT截面 右侧的弯矩为 4-56mmNM1729715 .885 .56270938截面 右侧的弯矩为mmNT18112 截面上的弯曲应力 4-57MPaWMb83.1312500172971切应力截面上的扭转 4-65MpaWTTb72. 02500018112宁波大红鹰学院毕业设计（论文）24系数为故有效应力集中4-6682. 11282. 0111aqk 4-6726. 1131. 185. 0111aqk轴表面：1q未经表面强化处理，即，得综合系数值为4-688 . 2192. 0167. 082. 111kK4-6962. 1192. 0182. 026. 111kK：计算安全系数为4-7079.1601 . 086. 48 . 22301maKS 4-7181.1274. 805. 074. 862. 11871maKS 4-7218.1081.1279.1681.1279.162222SSSSSca 5 . 1 SSca 故该截面右侧的强度也足够。4.3 轴承选取设计计算4.3.1 轴承的设计参数 630420 36 8dmmDmmB T轴承类型深沟球轴承轴承型号轴承内径轴承外径 47500 35600 7500 /()CNCoNr min基本额定动载荷基本额定静载荷极限转速油4.3.2 轴承的当量动载荷计算 轴承类型：深沟球轴承第 4 章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计25251（）计算径向载荷和轴向载荷 4-732.2Pkw750 / minnr20dmm4-742.2950000955000018112750PTN mmn 4-75NdTFt48.7245018112224-76NFFntr54.268982. 0364. 048.724costan4-77NFFta55.140194. 048.724tan 268.54 140.552 35600 0.4FrNFaNCoNX径向载荷轴向载荷（）计算当量动载荷额定静载荷径向载荷系数 4-780039. 03560055.1400CFA 4-79523. 054.26855.140rAFF 4-80NYFXFfPArd402 4-81NnLfPCht513810120002900604021060363610 所以 故符合要求。CC 3 47500 402 29()00/ 20CNPNnr minT（）寿命校核额定动载荷当量动载荷轴承转速工作温度ft = 1要求寿命 Lh = 4500(h)计算寿命 Lh = =16122(h) 4-82PCfnt60106所以 轴承寿命合格hhLL 宁波大红鹰学院毕业设计（论文）264.4 键的选择、键的校核查机械设计手册表 6-1 选择轴 上的键，根据轴的直径，键的尺寸3022d选择，键的长度 L 取 22。主轴处键的选择同上，键的尺寸为78取键高键宽hb，键的长度 L 取 100。1628取键高键宽hb7.传动轴的校核需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验算传动轴中点处挠度（误差%3） 。当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，计算花键轴传动轴一般只验算弯曲刚度，花键轴还应进行键侧挤压验算。1d弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径或当量直径。一般将轴化为集中载荷下1d2d的简支梁，其挠度和倾角计算公式见金属切削机床设计表 7-15.分别求出各载荷作用下所产生的挠度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核NdTFmNnPTr21011201260602/2126060800/96. 031055. 9/1055. 966最大挠度：mmEIlllF4492222max1016.202643010210481004400325210148)4(434;6 .39740643014. 364;101 . 24449mmdIIMPaEE轴的；材料弹性模量；式中；第 4 章 NK 型新能源汽车空压机系统主要零部件的设计2727查机械制造装备设计表 4-12 许用挠度； mmy12. 0403. 0。 所以合格,yYB 轴、轴的校核同上。键和轴的材料都是钢，由机械设计表 6-2 查的许用挤压应力,取其中间值，。键的工作长度MPap120100MPap110，键与轮榖键槽的接触高度mmmmmmbLl16822。由机械设计式（6-1）可得mmmmhk5 . 375 . 05 . 0MPaMPaMPakldTpp1103 .10230165 . 31086210233式中：；键机械设计表，弱材料的许用挤压应力键、轴、轮毂三者中最；键的直径，；为键的宽度，为键的公称长度，圆头平键键的工作长度，为键的高度此处度键与轮毂键槽的接触高传递的转矩26,5 . 0,;,pMPammdmmbmmLbLlmmlmmhhkkmNT可见连接的挤压强度足够了，键的标记为：20031096810TGB键总结28总结 通过此次毕业设计，让我能将自己这四年来所学的专业知识重新拾起整理，并且在心中有了一个知识体系，知道如何去调用所学的知识，对于自己不了解的、不曾接触过的专业知识，知道可以通过查阅资料区学习并掌握它。记得刚开始接触到毕业设计的题目(对于这个题目觉得无从下手，这个题目范围很广。最后在老师的指导下，才知道原来这个题目的用意就是在于让学生深入了解一个机械产品的整个设计过程，将自己所学的专业知识重新收拾一遍，为以后走向工作岗位打下扎实的基础。有了这次毕业设计的经历，我深刻理解了一台数控回转工作台的整个设计过程，也学会如何将所学的专业知识应用于实际设计中。 我们都知道，每一套设备都经过不断地改进和完善，它的性能变得越来越好的，所以不是简简单单的一份课程设计说明书就完了，需要做的事情还有很多。任何的设计都不可能时完美的，总存在一定的不足之处。因此本次毕业设计也不可避免的存在缺陷: 数控系统设计还不完善。我会再接再厉，尽可能的完善数控系统。参考文献29参考文献1 李立主编， 制冷空压机 ，中国商业出版社，1997 2 苏：M.N.弗廉克尔著,活塞式空压机 ，化学工业出版社，1960 3 成大先主编， 机械设计手册第四版，化学工业出版社，20024 国家机械工业委员会编， 气体压缩机产品样本 ，机械工业出版社，1989 5 陈立德主编， 机械设计基础 ， 高等教育出版社，2000 年 8 月第
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