空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)、UG三維模型】

空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)、UG三維模型】,含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)、UG三維模型,調(diào)用,渦旋式,壓縮機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單,ug,三維,模型 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(機(jī)械設(shè)計(jì)制造） 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師摘 要 本設(shè)計(jì)為空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要零部件包括動(dòng)渦盤(pán)、靜渦盤(pán)、支架體、偏心軸、防自傳機(jī)構(gòu)及平衡機(jī)構(gòu)，動(dòng)靜渦旋盤(pán)應(yīng)用圓的漸開(kāi)線及其修正曲線的線型。 首先，確定了渦旋壓縮機(jī)的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，其次確定了渦旋壓縮機(jī)的各個(gè)重要零件的結(jié)構(gòu)尺寸，然后確定了渦旋線圓的漸開(kāi)線線型并且對(duì)渦旋線進(jìn)行修正，而后選擇渦旋壓縮機(jī)的各種附件，最后利用UG8.0對(duì)渦旋壓縮機(jī)的主軸進(jìn)行有限元分析，最終說(shuō)明了渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有關(guān)問(wèn)題。在渦旋齒線型的設(shè)計(jì)中，不僅說(shuō)明了漸開(kāi)線的特征和渦旋線的成形過(guò)程，而且還對(duì)渦旋線線型進(jìn)行了修正。通過(guò)以上設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，最終得到了渦旋壓縮機(jī)。關(guān)鍵詞：渦旋壓縮機(jī)，動(dòng)渦盤(pán)，靜渦盤(pán)，偏心軸ABSTRACT The design is designing the structure of air conditioning scroll compressor , the main parts including moving vortex disc, static vortex disc, bracket dody, eccentric shaft ，anti rotation mechanism and balance mechanism,the application of static and moving vortex disc involve circle and linear correction curve.First of all, the important structural parameters of scroll compressor is determined, then determined the structure size of each important part of scroll compressor, and then determine the involute type vortex line round and the vortex line is modified, and then choose a variety of accessories of the scroll compressor, the UG8.0 spindle of scroll compressor for finite element analysis, the final show the problem in the design of structure of scroll compressor. In the design of scroll profile, not only describes the forming process of involute characteristics and vortex lines, but also to carry on the revision to the vortex line.Through the above design, we finally got the scroll compressor.KEY WORDS: scroll compressor, moving vortex disc, static vortex disc, eccentric shaft目 錄摘 要1目 錄1前 言2第一章 空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)及裝置系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)31.1 渦旋壓縮機(jī)動(dòng)靜渦盤(pán)及其工作原理31.2渦旋壓縮機(jī)的防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)41.3渦旋壓縮機(jī)的軸向徑向柔性機(jī)構(gòu)41.4渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)51.5渦旋壓縮機(jī)的研發(fā)方向5第二章 主要部件設(shè)計(jì)72.1渦旋壓縮機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的選擇72.2設(shè)計(jì)的已知條件82.3性能及結(jié)構(gòu)參數(shù)確定82.4確定渦旋壓縮機(jī)各重要零件的結(jié)構(gòu)尺寸9第三章 渦旋齒線型的選擇與繪制原理133.1渦旋型線構(gòu)成原則133.2圓的漸開(kāi)線的形成133.3漸開(kāi)線的特征133.4渦旋線的成形143.5渦旋線型的修正15第四章 壓縮機(jī)附件及密封細(xì)節(jié)174.1防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)174.2軸承及支承194.3壓縮機(jī)的性能194.4徑向密封204.5軸向間隙204.6潤(rùn)滑214.7結(jié)果21第五章 基于NX Nastran解算器的有限元分析22總 結(jié)29參考文獻(xiàn)30致 謝31前 言本設(shè)計(jì)以空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)為題，主要為了學(xué)習(xí)渦旋式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程，以及運(yùn)用和鞏固我們大學(xué)所學(xué)知識(shí)。目前在空調(diào)領(lǐng)域?qū)τ跍u旋式壓縮機(jī)的研究已越來(lái)越普遍也越來(lái)越熱門，渦旋式壓縮機(jī)的發(fā)展將會(huì)不僅僅為空調(diào)領(lǐng)域帶來(lái)飛躍，從而針對(duì)空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)的研究是非常有意義的。通過(guò)回顧渦旋式壓縮機(jī)的歷史，我們對(duì)其可以進(jìn)行初步的了解。渦旋式壓縮機(jī)最早由法國(guó)工程師Creux發(fā)明并于1905年在美國(guó)獲得專利，于國(guó)際上70年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)應(yīng)用的一種新型壓縮機(jī)，它以高效率，高可靠性，低能耗，低噪音，零件少，易損件少，結(jié)構(gòu)緊湊等突出優(yōu)點(diǎn)引起許多國(guó)家的重視，被稱為全新一代壓縮機(jī)，在1-705KW輸出功率的范圍內(nèi)，渦旋壓縮機(jī)已在單元式空調(diào)機(jī)及汽車空調(diào)器中得到相當(dāng)普遍的應(yīng)用，并很快牢固地占領(lǐng)了市場(chǎng)，由于渦旋壓縮機(jī)在較寬的頻率范圍內(nèi)（30-120hz）均有較高的容積效率與絕熱效率，適合采用變頻裝置，可進(jìn)一步降低空調(diào)器的耗能，提高舒適性，所以在空調(diào)領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展前景。為保證環(huán)保減少制冷劑泄露到空氣中，汽車空調(diào)領(lǐng)域中具有采用全封閉式渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展方向。70年代以前由于難以得到高精度的渦旋形狀，缺乏實(shí)用而可靠地驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，摩擦磨損的問(wèn)題不能妥善解決，因此渦旋壓縮機(jī)在將近70年的時(shí)間內(nèi)未得到普及應(yīng)用直到70年代初期，美國(guó)的ADL公司及日本，中國(guó)的幾家公司又相繼重新開(kāi)始渦旋壓縮機(jī)的研究開(kāi)發(fā)工作。因若干關(guān)鍵技術(shù)逐步得到解決，于80年代初就推出了空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)的系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品與相同容量的往復(fù)式壓縮機(jī)相比，體積小40%，重量輕15%，零件數(shù)減少85%，效率提高10%，扭距變化幅度小90%，噪音降低5db（A）.在供暖、空調(diào)與制冷應(yīng)用中，主要的能量都耗在壓縮機(jī)上，高效壓縮機(jī)對(duì)美國(guó)市場(chǎng)已成為頭等重要因素。在歐洲和日本市場(chǎng)，對(duì)低噪音，低振動(dòng)的壓縮機(jī)需求更為突出，因而，兼有高效低噪兩大優(yōu)勢(shì)的渦旋壓縮機(jī)成為換代產(chǎn)品已是必然局勢(shì)，雖然在完善密封機(jī)構(gòu)，減少機(jī)械摩擦耗功以及數(shù)控加工提高渦旋盤(pán)成產(chǎn)率等方面已經(jīng)進(jìn)行了廣泛有效地改進(jìn)，但作為技術(shù)密集程度很高的渦旋壓縮機(jī)，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和效益任存在很大的發(fā)展?jié)摿Αu旋壓縮機(jī)面臨的主要問(wèn)題應(yīng)屬由于加工精度和結(jié)構(gòu)問(wèn)題導(dǎo)致的徑向和軸向的泄露，但是隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，工業(yè)的日益壯大，設(shè)備的精度會(huì)得到提高，加工的技術(shù)會(huì)得到飛躍，渦旋式壓縮機(jī)將會(huì)隨著社會(huì)的發(fā)展慢慢挖掘出無(wú)限的潛能，它的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)會(huì)越來(lái)越突出，發(fā)展前景廣闊。通過(guò)借鑒前人研究的方式和方法，本論文旨在根據(jù)已知工作條件，通過(guò)各零部件的強(qiáng)度校核和受力分析對(duì)空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)完成這次設(shè)計(jì)達(dá)到我們所學(xué)的理論與實(shí)踐相結(jié)合，增加我們的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。第1章 空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)及裝置系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1.1 渦旋壓縮機(jī)動(dòng)靜渦盤(pán)及其工作原理 渦旋式壓縮機(jī)綜合了往復(fù)式壓縮機(jī)和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的工作特點(diǎn)，其借助于容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體壓縮與往復(fù)式壓縮機(jī)相同。其動(dòng)渦盤(pán)的運(yùn)動(dòng)是在偏心軸的直線驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的，這一點(diǎn)又與旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)相同。但是渦旋式壓縮機(jī)的壓縮腔，既不同于往復(fù)式的又不同于旋轉(zhuǎn)式，故把它稱作新一代容積式壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)的主要零件包括動(dòng)渦盤(pán)，靜渦盤(pán)，支架體，偏心軸及防自傳機(jī)構(gòu)。動(dòng)靜渦旋盤(pán)的最常用線型是圓的漸開(kāi)線及其修正曲線。下面以圓的漸開(kāi)線渦旋型線為例來(lái)說(shuō)明渦旋壓縮機(jī)的工作原理。把渦旋型線參數(shù)相同，相位差，基圓中心相距Ror的動(dòng)渦盤(pán)與靜渦盤(pán)組裝后，可形成數(shù)對(duì)月牙形的密封的容積腔，容積腔的軸隨偏心軸推動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)中心繞靜渦盤(pán)中心作半徑為Ror的圓周軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)相應(yīng)的擴(kuò)大縮小，由此實(shí)現(xiàn)氣體的吸入，壓縮和排氣的過(guò)程。低壓氣體從靜渦盤(pán)上開(kāi)設(shè)的吸氣孔口或動(dòng)靜渦盤(pán)的周邊縫隙進(jìn)入吸氣腔，經(jīng)壓縮后由靜渦盤(pán)中心處的排氣孔口排出。以三對(duì)壓縮腔為例說(shuō)明氣體壓縮過(guò)程,如圖1-1。三對(duì)容積腔分別用來(lái)表示，依次表示中心壓縮腔（排氣腔）、第二壓縮腔、第三壓縮腔。動(dòng)渦盤(pán)中心繞靜渦盤(pán)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)角，也就是偏心軸的曲柄轉(zhuǎn)角，用表示。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角=0時(shí)，剛好封閉，壓縮機(jī)的吸氣過(guò)程結(jié)束，這時(shí)中充入的氣體所占據(jù)的空間即為吸氣容積，相當(dāng)于往復(fù)式壓縮機(jī)的形成容積。隨著曲柄轉(zhuǎn)角增大，月牙形的面積逐漸減小。當(dāng)=360時(shí)，完成對(duì)氣體的壓縮過(guò)程，這時(shí)的壓縮腔容積就是的最大封閉容積，即充氣終了時(shí)的容積，其軸向投影面積最大。和中氣體容積變化規(guī)律與中相同。在壓縮氣體同時(shí)，壓縮機(jī)的吸氣過(guò)程也在進(jìn)行。和并不存在吸氣過(guò)程，只是在幾何關(guān)系上按2為一循環(huán)劃分時(shí)，分割為不同的壓縮腔而已。渦旋式壓縮機(jī)壓縮氣體的過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的需要主軸轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)圈而非一圈，但主軸每轉(zhuǎn)一周即可完成一次吸氣。需要指出的是，中的氣體并不受到壓縮，其容積減少是一個(gè)等壓過(guò)程，即排氣過(guò)程。中容積取得最大值時(shí)，不一定對(duì)應(yīng)于=0，而與開(kāi)始排氣角有關(guān)，圖1-2為壓縮機(jī)的工作過(guò)程。圖1-1.渦旋壓縮機(jī)壓縮腔示意圖 圖1-2.渦旋壓縮機(jī)工作示意圖1.2渦旋壓縮機(jī)的防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)渦盤(pán)在氣體作用下，有繞其中心自傳的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)破壞了渦旋壓縮機(jī)的正常工作，必須予以限制。防自傳機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)渦盤(pán)與支架體之間，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式有：十字聯(lián)接環(huán)：其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但是易磨損，加工困難；圓柱銷聯(lián)軸節(jié) ：在機(jī)座上開(kāi)孔板，動(dòng)渦旋體上連軸銷，當(dāng)動(dòng)渦旋體平動(dòng)時(shí)，銷在孔內(nèi)平動(dòng)。其受力好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但無(wú)支撐作用；球形聯(lián)軸節(jié)：兩幾何形狀相同孔板，分別安在機(jī)體動(dòng)渦旋體上，在孔板間設(shè)置鋼球連接孔板動(dòng)渦旋體平動(dòng)時(shí)，鋼球可在孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，可實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)支撐，減少磨損。1.3渦旋壓縮機(jī)的軸向徑向柔性機(jī)構(gòu) 渦旋壓縮機(jī)的動(dòng)渦盤(pán)被置于靜渦盤(pán)和支架體之間，可以沿軸向移動(dòng)。當(dāng)渦旋壓縮機(jī)工作時(shí)，動(dòng)渦盤(pán)在氣體力作用下，沿軸向與靜渦盤(pán)脫離，增大渦盤(pán)頂部的氣體泄漏通道面積，降低容積效率和熱效率，因此如何有效的平衡作用在動(dòng)渦盤(pán)上的軸向氣體作用力，成為渦旋壓縮機(jī)能否獲得良好性能的重要因素之一。常用軸向力平衡消除間隙減少泄漏的方式：采用推力軸承，減少軸向摩擦，保證密封；采用背壓推力機(jī)構(gòu)，泵壓力自動(dòng)補(bǔ)嘗間隙；在渦旋體背面加彈簧，自動(dòng)補(bǔ)嘗間隙；在渦旋體背面加油壓，補(bǔ)嘗間隙。徑向可采用偏心軸套式徑向密封機(jī)構(gòu)及滑動(dòng)襯套式機(jī)構(gòu)減少泄露。軸向和徑向柔性機(jī)構(gòu)提高了渦旋式壓縮機(jī)的生產(chǎn)效率，而且保證軸向間隙和徑向間隙的密封效果，不因摩擦和磨損而降低，即渦旋式壓縮機(jī)有可靠地密封性。動(dòng)渦盤(pán)上承受的軸向氣體作用力，隨主軸轉(zhuǎn)角發(fā)生變化，很難恰如其分的加以平衡，因此軸向氣體力往往帶來(lái)摩擦功率消耗。渦旋盤(pán)的加工精度，特別是渦旋體的形位公差有很高要求，端板平面的平面度，以及端板平面與渦旋體側(cè)壁面的垂直度，應(yīng)控制在微米級(jí)，因此，對(duì)加工方法，加工技術(shù)和加工設(shè)備要求很高。1.4渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 渦旋壓縮機(jī)在因其結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出以下優(yōu)點(diǎn)： 多個(gè)壓縮腔同時(shí)工作，相鄰壓縮腔的氣體壓差小，氣體泄漏量小，容積效率高，可達(dá)90%98% 。 驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)的運(yùn)動(dòng)的偏心軸可以高速旋轉(zhuǎn)，因此，渦旋式壓縮機(jī)體積小，重量輕。 動(dòng)渦盤(pán)與主軸等運(yùn)動(dòng)件的受力變化小，整機(jī)振動(dòng)小。 沒(méi)有吸，排氣閥，渦旋壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，且特別適應(yīng)于變速運(yùn)轉(zhuǎn)和變頻調(diào)速技術(shù)。 由于吸排氣過(guò)程幾乎連續(xù)進(jìn)行，整機(jī)噪聲很低。1.5渦旋壓縮機(jī)的研發(fā)方向 目前發(fā)展較迅速的應(yīng)屬數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)，谷輪公司向中國(guó)空調(diào)市場(chǎng)提供其最有革命性的新技術(shù)產(chǎn)品數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)Copeland Digital Scroll，作為下一代變?nèi)萘靠照{(diào)器的心臟。目前，數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)和與之配套的電器控制板均向客戶供應(yīng)，以方便開(kāi)發(fā)多聯(lián)式變?nèi)萘靠照{(diào)系統(tǒng)。 數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)不同于常見(jiàn)的變頻壓縮機(jī)，與變頻壓縮機(jī)通過(guò)變頻器控制改變制冷劑循環(huán)量相比，數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)： 更寬廣的制冷制熱容量調(diào)節(jié)范圍(10%-100%)；更精確的容量控制。與變頻系統(tǒng)存在制冷量階梯相比，數(shù)碼渦旋系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)任何一點(diǎn)的冷量要求； 在任何負(fù)荷點(diǎn)都具備出色的除濕性能-在低負(fù)荷范圍使室內(nèi)達(dá)到濕度70%以下的舒適要求； 低噪音與低振動(dòng)，壓縮機(jī)保持恒速運(yùn)行，避免產(chǎn)生高頻噪音與振動(dòng)； 極高的可靠性：通過(guò)谷輪公司極其嚴(yán)格的測(cè)試條件，并保證15 年以上運(yùn)行壽命； 極佳的回油特性，壓縮機(jī)定速運(yùn)行，即使在小負(fù)荷冷量時(shí)也無(wú)回油問(wèn)題，并保證系統(tǒng)可以配備長(zhǎng)聯(lián)管； 極其簡(jiǎn)單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不需要制冷劑熱氣旁通，不需要制冷劑液體旁通，不需要油分離器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，更可靠； 無(wú)電磁兼容問(wèn)題。通過(guò)機(jī)械式加載及卸載，不需要變頻控制器。 數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)Copeland Digital Scroll 可以全方位滿足以下系統(tǒng)應(yīng)用：?jiǎn)握舭l(fā)器多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，風(fēng)管送風(fēng)系統(tǒng)，冷水機(jī)組系統(tǒng)及機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)。 我國(guó)從開(kāi)始研發(fā)渦旋式壓縮機(jī)至今已經(jīng)過(guò)了11個(gè)春夏秋冬，如今已經(jīng)形成了比較成熟的渦旋式空調(diào)與制冷壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，很多大學(xué)如西安交通大學(xué)，甘肅工業(yè)大學(xué)在渦旋壓縮機(jī)技術(shù)，生產(chǎn)方面在國(guó)內(nèi)具有頂尖的水平。綜觀國(guó)內(nèi)外渦旋壓縮機(jī)的研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，生產(chǎn)制造水平以及市場(chǎng)需要趨勢(shì)，今后一段時(shí)間內(nèi)，有關(guān)渦旋壓縮機(jī)的研究動(dòng)向可歸納為;降低生產(chǎn)制造成本被列為研究工作的首要任務(wù)之一。提高渦旋盤(pán)的生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)出更加緊湊與更加適宜于工業(yè)化生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)都是直接的措施。通過(guò)壓縮過(guò)程模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用新的材料與新的機(jī)構(gòu)來(lái)減少機(jī)械摩擦損失，氣體泄漏損失，傳熱損失，氣流阻力損失，提高渦旋壓縮機(jī)的工作效率和工作可靠性。擴(kuò)寬應(yīng)用范圍和適用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化。擴(kuò)大變頻調(diào)速技術(shù)和熱泵技術(shù)的應(yīng)用。 第2章 主要部件設(shè)計(jì)2.1渦旋壓縮機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的選擇本設(shè)計(jì)采用的是立式全封閉低壓殼體腔結(jié)構(gòu)如圖2-1。低壓殼體腔渦旋壓縮機(jī)的吸氣管道不是直接接入壓縮機(jī)的吸氣腔中，而是接入殼體腔中，因此進(jìn)入吸氣腔的氣體的過(guò)熱比高壓殼體腔的大。立式全封閉低壓殼體腔渦旋壓縮機(jī)在制冷與空調(diào)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。最明顯的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的環(huán)境溫度較低，有利于提高電動(dòng)機(jī)的工作效率。當(dāng)吸氣管道中的氣體帶有液滴時(shí)，不會(huì)直接導(dǎo)致壓縮腔液擊。圖2-1.立式低壓殼體腔渦旋式壓縮機(jī)1-底座 2-上油板 3-磁環(huán) 4-軸向擋圈 5-油升壓器 6-定位銷 7-下支承 8-軸向擋圈 9-下軸承 10-下平衡重 11-電動(dòng)機(jī)定子 12-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 13-主軸 14-上軸承（主軸承） 15-殼體 16-偏心調(diào)節(jié)塊 17-吸氣管 18-滑動(dòng)軸承 19-動(dòng)渦盤(pán) 20-靜渦盤(pán) 21-排氣管 22-限位板 23-止回閥 24-封頭 25-排氣孔口 26、28-橡膠密封圈 27-背壓室端蓋 29-背壓室 30-背壓孔 31-軸向定位套 32-十字環(huán) 33-支架 34-上平衡塊 35-逆轉(zhuǎn)限制器2.2設(shè)計(jì)的已知條件理論排氣量0.6m/min；進(jìn)口壓力0.1Mpa（絕對(duì)）；出口壓力0.6Mpa（絕對(duì)）。2.3性能及結(jié)構(gòu)參數(shù)確定2.3.1渦旋圈數(shù)N、渦旋齒厚t、渦旋齒高h(yuǎn)的確定 根據(jù)有關(guān)資料確定: N=4； t=6mm； h=45mm 2.3.2排氣量Vs和渦旋節(jié)距P的確定設(shè)計(jì)理論排氣量0.6m/min，轉(zhuǎn)速為2840rpm則每轉(zhuǎn)排氣量：= 211267.6056mm/r渦旋節(jié)距為： 圓整P=22mm。2.3.3基圓半徑 因節(jié)距P由基圓半徑?jīng)Q定則重取 ,得到 。則設(shè)計(jì)排氣量為： 考慮泄漏等因素的儲(chǔ)備因數(shù),對(duì)于渦旋壓縮機(jī), 其泄漏系數(shù)應(yīng)不大于8% 2.3.4回轉(zhuǎn)半徑Ror 2.3.5漸開(kāi)線的初始角 2.3.6理論壓力比 ，其中=3.87rad2.3.7實(shí)際工作容積 2.3.8壓縮機(jī)指示功P1=0.1,P2=0.6指示功2.3.9壓縮機(jī)的指示功率 選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速n=2840r/min，功率2.2kw2.4確定渦旋壓縮機(jī)各重要零件的結(jié)構(gòu)尺寸2.4.1動(dòng)渦盤(pán)利用基圓繪制漸開(kāi)線渦盤(pán)得到最大外徑尺寸為192mm，取動(dòng)渦盤(pán)外徑尺寸為210mm，渦旋體高45mm，考慮到十字環(huán)的鍵槽深5mm，取渦旋底盤(pán)厚15mm，本設(shè)計(jì)采用的主軸形式為曲柄銷式，因此動(dòng)渦盤(pán)上需有與曲柄銷配合的凸臺(tái)，取其尺寸內(nèi)徑50mm，外徑70mm，高40mm。動(dòng)渦旋與十字環(huán)配合以達(dá)到防自轉(zhuǎn)的目的，因此動(dòng)渦盤(pán)的背面需設(shè)置一對(duì)鍵槽，槽的尺寸為30105mm，槽的位置由圖給出，材料為CuCrMo合金鑄鐵。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-1。 圖2-2.動(dòng)渦盤(pán)2.4.2靜渦盤(pán)靜渦盤(pán)的渦旋體與動(dòng)渦盤(pán)的渦旋體結(jié)構(gòu)尺寸相同，相位差為，考慮到動(dòng)渦盤(pán)的回轉(zhuǎn)半徑Ror=5mm以及動(dòng)渦盤(pán)的外徑尺寸210mm，動(dòng)渦盤(pán)處支架體的內(nèi)圓直徑需大于220mm才不會(huì)發(fā)生干涉，則支架體內(nèi)徑取為230mm，支架體需要與靜渦盤(pán)螺釘連接，取支架體外徑280mm，由此可確定與支架體連接的靜渦盤(pán)的最大外徑為280mm。查相關(guān)資料,選擇連接螺釘為M8的六角頭螺釘12顆，則設(shè)置12個(gè)9mm螺紋通孔均布于靜渦盤(pán)上，根據(jù)螺釘?shù)某叽?，以及結(jié)構(gòu)不干涉原則可確定放置通孔的臺(tái)階尺寸。靜渦盤(pán)中心開(kāi)5mm的排氣孔，選擇靜渦盤(pán)壁厚15mm，可得到靜渦盤(pán)的總高度60mm，其他具體的結(jié)構(gòu)及尺寸于圖上作出，材料為CuCrMo合金鑄鐵。 圖2-3.靜渦盤(pán)2.4.3十字環(huán)根據(jù)動(dòng)渦盤(pán)上的鍵槽位置以及鍵槽尺寸，確定十字環(huán)的外徑為160mm，內(nèi)徑為140mm，4個(gè)凸臺(tái)高8mm寬10mm，對(duì)稱布置，材料為QT600。具體結(jié)構(gòu)如圖2-2。圖2-4.十字環(huán)2.4.4滑動(dòng)軸承及偏心調(diào)節(jié)塊偏心調(diào)節(jié)塊主要起到調(diào)節(jié)主軸偏心量的作用，在偏心調(diào)節(jié)塊與動(dòng)渦盤(pán)間還需要一滑動(dòng)軸承聯(lián)結(jié)，根據(jù)動(dòng)渦盤(pán)的凸臺(tái)尺寸選擇滑動(dòng)軸承外徑50mm，內(nèi)徑45mm，寬42mm。由此可確定偏心調(diào)節(jié)塊的外徑為45mm，具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-3。圖2-5.偏心塊2.4.5主軸 主軸結(jié)構(gòu)尺寸的確定主軸的材料選用渦旋壓縮機(jī)常采用的主軸材料40Cr。渦旋壓縮機(jī)機(jī)械效率取，則軸傳遞的功率。40Cr材料的,主軸設(shè)有5mm通油孔，為空心軸，取=0.5則主軸的最小軸徑。曲柄銷軸段a直徑取30mm，并沿偏心方向磨出兩對(duì)稱平面距離24mm，長(zhǎng)40mm；軸環(huán)b直徑取56mm，長(zhǎng)12mm；c段軸為安裝主軸承軸承的軸，初選軸承為6208深溝球軸承，則可確定c段軸徑為40mm長(zhǎng)16mm；取d段軸直徑36mm，長(zhǎng)66mm；e段軸裝有電機(jī)轉(zhuǎn)子，根據(jù)所選電機(jī)確定軸段e直徑24mm，長(zhǎng)115mm；取f段軸直徑22mm，長(zhǎng)56mm；g段軸為安裝副軸承的軸，選擇6204深溝球軸承，軸徑為20mm，長(zhǎng)30mm。具體結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖2-6.主軸 第3章 渦旋齒線型的選擇與繪制原理3.1渦旋型線構(gòu)成原則 渦旋型線的構(gòu)成應(yīng)符合如下原則： 對(duì)于壓縮腔內(nèi)的任一給定點(diǎn)，在靜渦盤(pán)或動(dòng)渦盤(pán)上，必有一點(diǎn)并且只有一點(diǎn)與之相嚙合，并且內(nèi)側(cè)壁面上的點(diǎn)與外側(cè)壁面上的點(diǎn)相嚙合。 當(dāng)渦旋型面上一對(duì)共軛點(diǎn)相嚙合時(shí)，動(dòng)、靜渦旋盤(pán)渦旋型線特征形狀幾何中心之間的距離，不隨主軸角變化。這里的特征形狀，是指能夠反映渦旋型線類型的幾何形狀，對(duì)于圓漸開(kāi)線漩渦線型，是指基圓。 一對(duì)嚙合點(diǎn)相嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)所在漩渦型面的切向平行，并且與通過(guò)渦旋型線特征性狀幾何中心之間連線方向相垂直。 構(gòu)成渦旋體的型線，可采用線段，正多角形及圓的漸開(kāi)線，除了圓的漸開(kāi)線外，它們都是由圓弧連接而成的渦線，而圓的漸開(kāi)線則可以理解為有限多圓弧連接而成曲率連續(xù)變化的曲線，一般常用圓的漸開(kāi)線作為渦旋體的型線。3.2圓的漸開(kāi)線的形成 如圖3-1所示，當(dāng)一直線Bk沿一圓做純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)k的軌跡Ak就是該圓的漸開(kāi)線，這個(gè)圓稱為漸開(kāi)線的基圓，其半徑為基圓半徑a。圖3-1.圓的漸開(kāi)線形成 3.3漸開(kāi)線的特征 根據(jù)漸開(kāi)線的形成的過(guò)程，可知漸開(kāi)線具有下列特征： 發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度，等于基圓上被滾過(guò)的圓弧長(zhǎng)度； 因發(fā)生線Bk即為漸開(kāi)線在點(diǎn)k的法線。又因?yàn)榘l(fā)生線恒切于基圓，故可得出結(jié)論：漸開(kāi)線上任意點(diǎn)的法線恒與其基圓相切； 發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)B也就是漸開(kāi)線在k點(diǎn)的曲率中心，而線段Bk是漸開(kāi)線在點(diǎn)k的曲率半徑。 漸開(kāi)線形狀取決于基圓的大小，在相同展角處，基圓的大小不同，其漸開(kāi)線的曲率也不同。3.4渦旋線的成形 當(dāng)圓的漸開(kāi)線起始角為，基圓半徑為a，其展角為時(shí)，應(yīng)用變端點(diǎn)矢量來(lái)表示，x軸方向的單位矢量為，y軸方向的單位矢量為 ，則有： 以參數(shù)方程表示為 當(dāng)漸開(kāi)線初始角為-時(shí)其參數(shù)方程 當(dāng)漸開(kāi)線初始角為零時(shí) 由于渦旋體作為壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子或定子，必須具有一定得壁厚，這可利用不同的初始角的漸開(kāi)線，來(lái)構(gòu)成渦旋體的內(nèi)外壁，可知，其漸開(kāi)線A點(diǎn)坐標(biāo) 其斜線的斜率為 而點(diǎn)P處的斜率為 由和相乘得 由可知，漸開(kāi)線的發(fā)生線與漸開(kāi)線的切線正交，故漸開(kāi)線的發(fā)生線即為該點(diǎn)的法線；以初始角與-所形成的渦旋體各點(diǎn)的法向厚度即為展開(kāi)線矢徑的長(zhǎng)度差： 式中a為基圓半徑，t為渦旋壁厚，是常量漸開(kāi)線的節(jié)距為：節(jié)距p也是一個(gè)常量，由此可見(jiàn)渦旋體處處等壁厚等節(jié)距，其可用同一銑刀加工，銑刀直徑。3.5渦旋線型的修正 設(shè)計(jì)動(dòng)、靜渦旋盤(pán)時(shí)，常對(duì)原始渦旋型線進(jìn)行修正，以實(shí)現(xiàn)不同的目的，為了減少渦旋壓縮機(jī)的幾何尺寸，可以將渦旋體偏置于渦旋低端板上，也可以通過(guò)改變渦旋型線的布置來(lái)獲得比較小的壓縮機(jī)體積。當(dāng)其它幾何參數(shù)相同時(shí)，為獲得較大的幾何壓縮比，在漸開(kāi)線的起始段用圓弧代替，從而減輕刀具對(duì)漸開(kāi)線的干涉程度，增大了開(kāi)始排氣角。因?yàn)閳A弧曲線是共軛曲線，因此，在漸開(kāi)線的氣勢(shì)段用圓弧曲線進(jìn)行修正是合適的。3.5.1修正型線方程當(dāng)圓的漸開(kāi)線上點(diǎn)A的展開(kāi)角為時(shí)，對(duì)其進(jìn)行修正，則點(diǎn)A、B、D、E 的坐標(biāo)分別為： 直線方程為 圓心O1的坐標(biāo)由下式?jīng)Q定 圓心O2的坐標(biāo)由下式?jīng)Q定 則兩圓心距離 這種情況下，兩個(gè)修正圓相切型線是光滑連續(xù)的一種理想的曲線，常稱為PMP型線。3.5.2圓弧修正后渦旋壓縮機(jī)的特點(diǎn) 充分減少了漸開(kāi)線起始段構(gòu)成的無(wú)用容積，即無(wú)修正時(shí)形成的余隙容積。提高了渦旋壓縮機(jī)的壓力比。在相同壓力比時(shí)，經(jīng)圓弧修正后的渦旋壓縮機(jī)可設(shè)計(jì)成更加緊湊的結(jié)構(gòu)。改善了漸開(kāi)線起始段的切削工作狀態(tài)的受力特性。經(jīng)過(guò)圓弧修正后的旋壓縮機(jī)，可獲得較高的工作效率，圖3-2即為排氣孔處的圓弧修正。 圖3-2.渦旋體的修正修正后的渦旋修正前的渦旋渦旋體第4章 壓縮機(jī)附件及密封細(xì)節(jié)4.1防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)十字環(huán) 結(jié)構(gòu)：十字環(huán)防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是十字連接環(huán)一種是十字滑塊。十字聯(lián)接環(huán)上兩對(duì)凸臺(tái)分別與支架體和動(dòng)渦盤(pán)可滑動(dòng)槽連，如圖4-1。 原理：使動(dòng)渦旋體繞主軸中心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，十字環(huán)的凸臺(tái)分別在滑動(dòng)槽中滑動(dòng)，動(dòng)渦盤(pán)與支架體上的4個(gè)滑動(dòng)槽分別對(duì)稱布置，運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到旋轉(zhuǎn)效果。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，易裝配，體積小，但是易磨損。圖4-1.十字環(huán)防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)滾珠軸承 結(jié)構(gòu)：兩幾何形狀相同孔板分別安在機(jī)體和動(dòng)渦旋體上，在孔板間設(shè)置鋼球連接孔板。原理：動(dòng)渦旋體平動(dòng)時(shí)，鋼球可在孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。要求：平動(dòng)半徑為R時(shí)， 孔板孔為2R，鋼球半徑為R。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，可實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)支撐，減少磨損。注：當(dāng)滾軸承設(shè)計(jì)成特殊結(jié)構(gòu)型式時(shí)，滾環(huán)不僅可以承受動(dòng)渦旋盤(pán)上的軸向作用力，而且可以防止動(dòng)渦旋盤(pán)的自轉(zhuǎn)，動(dòng)渦盤(pán)與支架上的滾槽有很高的位置精度要求，而且采用特殊滾環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)，主軸偏心是不能自動(dòng)調(diào)整， 特殊結(jié)構(gòu)滾珠的個(gè)數(shù)沒(méi)有特殊要求，滾珠少則每個(gè)滾珠的受力會(huì)增大，滾珠太多，滾槽位置精度及尺寸精度將難以保證。一般情況下，滾珠的個(gè)數(shù)以8-20個(gè)為宜，如圖4-2。 圖4-2.滾動(dòng)軸承防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圓柱銷 結(jié)構(gòu)：在機(jī)座上安裝孔板，動(dòng)渦旋體上裝入圓柱銷，圓柱銷插入孔板的孔內(nèi)。 原理：當(dāng)動(dòng)渦旋體平動(dòng)時(shí)，銷在孔內(nèi)平動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑R。 要求：銷半徑2R,孔徑4R特點(diǎn)：受力好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但無(wú)支撐作用。與十字環(huán)結(jié)構(gòu)相比,圓柱銷防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1.十字環(huán)結(jié)構(gòu)允許主軸偏心量發(fā)生變化,圓柱銷結(jié)構(gòu)要求主軸偏心量取定值。2.十字環(huán)結(jié)構(gòu)要求不同方向的鍵垂直即可,圓柱銷結(jié)構(gòu)對(duì)銷及槽的位置精度有嚴(yán)格要求。注：圓柱銷不是單個(gè)使用,而是三個(gè)同時(shí)工作。它們的一端與動(dòng)渦盤(pán)或支架過(guò)盈配合，另一端則在支架或動(dòng)禍盤(pán)的圓柱槽中作平面運(yùn)動(dòng)，如圖4-3。 圖4-3.圓柱銷防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)小曲柄銷結(jié)構(gòu)：小曲柄銷的軸頭部分位于支架上的軸孔中,曲柄銷位于動(dòng)渦盤(pán)的曲柄銷孔中,同時(shí)使用的小曲柄銷有l(wèi)-3個(gè),最常見(jiàn)的布置方式為圓周均布型。原理：小曲柄銷具有與偏心主軸相等的偏心量,其工作過(guò)程也與偏心主軸相類似。由此,偏心主軸與小曲柄銷構(gòu)成了一個(gè)平面連桿機(jī)構(gòu),從而限制了動(dòng)渦盤(pán)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、易裝配、無(wú)慣性力、工藝性較好、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、不易磨損、適合于大小偏心距的渦旋機(jī)械,但是制造精度較高,滑潤(rùn)比較困難。只能承受徑向力,不能承受軸向力,不具有止推軸承的作用是它的不足之處。此種此種機(jī)構(gòu)主要用于大渦旋盤(pán)流體機(jī)械中。 本設(shè)計(jì)中的渦旋壓縮機(jī)選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，易裝配，體積小的十字環(huán)防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)其淬火以及表面磷化處理后達(dá)到使用要求。4.2軸承及支承由于本設(shè)計(jì)的渦旋壓縮機(jī)的氣壓值并不高，于是選擇兩個(gè)深溝球軸承。軸承是渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)中不可或缺的一部分。曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還需要支承，支承的效果會(huì)影響軸承的受力狀況和曲軸的工作狀態(tài)，在本設(shè)計(jì)中利用支架體的軸承座作為支承部分，本設(shè)計(jì)中有上下支承，用于安裝軸承并支撐主軸，上支架體如圖4-4,用于支撐十字環(huán)和主軸承。 圖4-4.上支架體4.3壓縮機(jī)的性能壓縮機(jī)能否得到高的工作性能，在很大程度上取決于密封及潤(rùn)滑的有效性。由于加工精度、裝配精度以及動(dòng)渦盤(pán)受力等影響，渦旋壓縮機(jī)的壓縮腔會(huì)有一定的徑向和軸向間隙，這些間隙必須采取有效的密封措施。潤(rùn)滑是保證渦旋壓縮機(jī)可靠工作的重要環(huán)節(jié)，潤(rùn)滑油除了潤(rùn)滑軸承外還起到導(dǎo)熱及密封作用。4.4徑向密封 徑向密封主要靠控制動(dòng)渦盤(pán)與靜渦盤(pán)渦旋體側(cè)壁面之間的徑向間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)的。理論上講，動(dòng)靜渦盤(pán)的側(cè)壁面沿徑向并不接觸，而是形成一個(gè)很小的間隙值，由于潤(rùn)滑油及高速主軸旋轉(zhuǎn)的雙重作用，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)徑向間隙的切向氣體泄露受到了限制。實(shí)際上由于形位精度及裝配精度的影響，動(dòng)靜渦盤(pán)渦旋體的側(cè)壁面之間會(huì)有輕微的接觸。由于是滑動(dòng)接觸，所以造成的功耗是比較小的。當(dāng)主軸偏心量Ror，動(dòng)靜渦旋體的壁厚t和節(jié)距p不滿足時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下情況：在時(shí)，動(dòng)靜渦盤(pán)的渦旋體側(cè)壁面之間有很大的接觸力，嚴(yán)重時(shí)渦旋壓縮機(jī)無(wú)法裝配或不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在時(shí)，徑向間隙值很大，渦旋壓縮機(jī)工作時(shí)，沿徑向間隙的切向氣體泄漏量明顯增加，容積效率下降，排氣溫度提高，渦旋壓縮機(jī)也不能正常工作。 解決以上兩種異常情況的方法之一，就是渦旋壓縮機(jī)的回轉(zhuǎn)半徑能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)Ror，使實(shí)際偏心量滿足p和t的要求，解決了渦旋壓縮機(jī)的徑向間隙密封和可靠性運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題。4.5軸向間隙軸向間隙的泄漏線長(zhǎng)度比徑向泄漏線長(zhǎng)度大得多，因此，軸向間隙的密封效果就比徑向間隙的密封效果重要得多。當(dāng)動(dòng)渦盤(pán)背壓施加一定的作用力來(lái)限制壓縮腔中的氣體對(duì)動(dòng)渦盤(pán)的作用力，而導(dǎo)致動(dòng)靜渦盤(pán)沿軸向脫離時(shí)，渦旋體高度及頂部與底部平面的平面度、平行度就是軸向間隙密封的重要因素了，即依照渦旋盤(pán)的加工精度來(lái)保證軸向間隙的有效密封，背壓腔平衡機(jī)構(gòu)就是采用這種方法。如果動(dòng)渦盤(pán)上受到的軸向氣體作用力，傳遞到支架上安裝的軸承，則壓縮機(jī)工作時(shí)，其壓縮腔頂部留有一定間隙，造成徑向氣體泄漏。在這種情況下，密封軸承間隙的有效方法之一就是設(shè)立密封條，其材料常采用聚四氟乙烯，即優(yōu)質(zhì)的PTFE樹(shù)脂。采用聚四氟乙烯材料時(shí)密封條采用整體結(jié)構(gòu)。4.6潤(rùn)滑渦旋壓縮機(jī)的軸承、各個(gè)相對(duì)滑動(dòng)摩擦表面都需要潤(rùn)滑，油怎樣到達(dá)各個(gè)摩擦面就成為了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。高壓渦旋壓縮機(jī)主要靠壓差供油，即潤(rùn)滑油在壓縮氣體的一定壓差下，從油池將潤(rùn)滑油壓入背壓腔，到達(dá)各個(gè)接觸表面，達(dá)到潤(rùn)滑目的。而本設(shè)計(jì)為低壓渦旋壓縮機(jī)，通過(guò)在主軸鉆通油孔，并在主軸底部安裝油泵，潤(rùn)滑油通過(guò)油泵的壓縮從主軸的油孔進(jìn)入曲柄銷與動(dòng)渦盤(pán)的裝配處，而后通過(guò)縫隙向下流到主軸承潤(rùn)滑主軸承，而后繼續(xù)沿著主軸與支架體的縫隙經(jīng)過(guò)副軸承最終回到油池，而少許的油霧隨著制冷劑進(jìn)入到渦旋體中對(duì)渦旋體進(jìn)行潤(rùn)滑。4.7結(jié)果通過(guò)對(duì)渦旋壓縮機(jī)主要零部件及其附件設(shè)計(jì)裝配完成后得到本次設(shè)計(jì)的渦旋壓縮機(jī)裝配圖，如圖4-5,利用UG建模得到渦旋壓縮機(jī)的三維模型如圖4-6,圖4-7。圖4-5.渦旋式壓縮機(jī)裝配圖1-底座 2-磁環(huán) 3-油泵 4-上油管 5-下支撐 6-副軸承 7-機(jī)殼 8-電動(dòng)機(jī)定子 9-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 10-主軸 11-大平衡鐵 12-主軸承 13-上支撐 14-偏心塊 15-滑動(dòng)軸承 16-十字環(huán) 17-動(dòng)渦盤(pán) 18-六角螺栓19-彈簧墊圈 20-靜渦盤(pán) 21-上殼蓋 22-排氣管 23-止回閥 24-排氣管座 25-進(jìn)氣管座 26-濾網(wǎng) 27-進(jìn)氣管 28-小平衡鐵 油泵下支撐圖4-6.渦旋壓縮機(jī)零部件UG模型深溝球軸承上支撐靜渦盤(pán)主軸動(dòng)渦盤(pán) 圖4-7.渦旋壓縮機(jī)UG模型第五章 基于NX Nastran解算器的有限元分析本設(shè)計(jì)采用的是UG8.0自帶的Nastran解算器進(jìn)行有限元分析，從而可以校核主軸或者其他重要零件的受力變形和使用壽命。這里主要對(duì)渦旋壓縮機(jī)的主軸進(jìn)行有限元分析。建立一個(gè)主軸的三維模型，其尺寸由計(jì)算部分給出 圖5-1.主軸模型已知主軸材料為40Cr，從UG的仿真界面的材料庫(kù)可以找到改材料，即Iron_40，在建立高級(jí)仿真后對(duì)主軸指派材料 圖5-2.指派材料材料的具體屬性如圖5-3 圖5-3.材料屬性在指派材料后，采用3D四面體10結(jié)點(diǎn)網(wǎng)格對(duì)主軸進(jìn)行網(wǎng)格劃分 圖5-4.網(wǎng)格劃分 圖5-4.網(wǎng)格劃分有限元網(wǎng)格劃分正確后，在仿真導(dǎo)航器中的約束容器中為主軸添加約束，約束點(diǎn)為主軸承和副軸承的安裝位置，選擇柱坐標(biāo)系，約束x、y、z移動(dòng)，其余自由。圖5-5.添加約束 按照計(jì)算手稿為有限元模型添加載荷，紅色為載荷分布，藍(lán)色為約束，如圖5-6 圖5-6.添加載荷表5-1.仿真報(bào)告結(jié)果匯總用Nastran解算器求解以上模型，進(jìn)入后置處理，生成報(bào)告并導(dǎo)出仿真報(bào)告，得到結(jié)果匯總。Subcase - Static Loads 1 : Number of Iterations = 1 位移 (mm)應(yīng)力 (mN/mm2(kPa)XYZMagnitudeVon-MisesMin PrincipalMax PrincipalMax Shear靜態(tài)步長(zhǎng) 1Max2.098e-0031.877e-0031.994e-0037.959e-0031.579e+0042.781e+0031.617e+0048.458e+003Min-2.221e-003-1.872e-003-7.642e-0030.000e+0001.228e-001-1.718e+004-3.255e+0036.994e-002從結(jié)果匯總中可知最大位移為0.007959mm，最大應(yīng)力為15.79Mpa遠(yuǎn)小于材料的135Mpa，符合要求。在后置處理導(dǎo)航器中雙擊結(jié)果，展開(kāi)結(jié)果便可得到位移-節(jié)點(diǎn)、應(yīng)力-單元節(jié)點(diǎn)、應(yīng)力-節(jié)點(diǎn)等的仿真圖A. 位移節(jié)點(diǎn)圖圖5-7.位移節(jié)點(diǎn)圖B. 應(yīng)力單元節(jié)點(diǎn)圖 圖5-8.應(yīng)力單元圖C. 應(yīng)力單元節(jié)點(diǎn)圖 圖5-9.應(yīng)力單元節(jié)點(diǎn)圖D. 應(yīng)力單元節(jié)點(diǎn)圖圖5-10.反作用力節(jié)點(diǎn)圖至此，完成了基于NX Nastran解算器的主軸的有限元分析。總 結(jié) 近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我在大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)再一次得到了綜合運(yùn)用，同時(shí)也涉及到了許多過(guò)去沒(méi)接觸過(guò)的知識(shí)，如本次設(shè)計(jì)的主題空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)，雖然平時(shí)對(duì)空調(diào)已經(jīng)司空見(jiàn)慣，但是當(dāng)我開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)空調(diào)的真實(shí)面目，通過(guò)老師的幫助并且查閱了許多資料后，才對(duì)渦旋式壓縮機(jī)有了粗略的了解；還有在本次設(shè)計(jì)其間所用的繪圖軟件的很多以前沒(méi)用過(guò)的功能也得到了運(yùn)用，使得我更加了解和熟悉所用的繪圖軟件。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，通過(guò)查閱及搜集相關(guān)資料，我了解到了渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，熟悉了與我們專業(yè)息息相關(guān)的繪圖軟件和辦公軟件，學(xué)會(huì)了查閱各種資料及如何運(yùn)用所查到的資料。學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，明白了有針對(duì)性的學(xué)習(xí)更有效率。本設(shè)計(jì)中采用的繪圖工具有AUTOCAD、UG8.0、CAXA等，提高了繪圖質(zhì)量縮短了繪圖時(shí)間，通過(guò)UG的Xastran解算器的有限元分析大大減少了我的計(jì)算量、工作量，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造在未來(lái)的機(jī)械領(lǐng)域的重要性可見(jiàn)一斑。因所學(xué)知識(shí)以及參考資料有限，外加設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，本次設(shè)計(jì)或多或少存在一些缺點(diǎn)與不足。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我更加清醒地認(rèn)識(shí)到，要得到一套合格的設(shè)計(jì)方案，沒(méi)有一定的理論知識(shí)，沒(méi)有一定的軟件使用能力，沒(méi)有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有耐心細(xì)心的計(jì)算是不行的?？偟恼f(shuō)來(lái)，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我對(duì)所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)有了更深刻的理解，對(duì)機(jī)械制圖有了更多的實(shí)踐，通過(guò)利用所學(xué)理論知識(shí)和所學(xué)軟件的操作，完成了本次的設(shè)計(jì)任務(wù)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1劉振全. 渦旋式流體機(jī)械與渦旋壓縮機(jī)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009年2王宗明. 壓縮機(jī)M. 北京：中國(guó)石化出版社，2012年3李連生. 渦旋壓縮機(jī)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998年4中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：全封閉渦旋式制冷壓縮機(jī). 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