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】
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畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
學(xué) 院
專 業(yè)
班 級(jí)
學(xué) 生
學(xué) 號(hào)
實(shí)習(xí)單位
實(shí)習(xí)時(shí)間
指導(dǎo)教師
前 言
重慶望江工業(yè)有限公司是中國(guó)兵器裝備集團(tuán)公司直屬的國(guó)有獨(dú)資大型一類企業(yè)，是國(guó)家軍品科研生產(chǎn)的重點(diǎn)保軍企業(yè)，是高新技術(shù)、高新產(chǎn)品“雙高”企業(yè)。作為國(guó)家大型骨干中央企業(yè)，其核心產(chǎn)業(yè)一直是國(guó)家和市場(chǎng)的主導(dǎo)方向，其核心技術(shù)來(lái)源于世界先進(jìn)國(guó)家，經(jīng)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新后，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。
公司一九三三年成立于廣東省清遠(yuǎn)縣，距今已有七十多年歷史。其前身系國(guó)民政府第五十兵工廠、國(guó)營(yíng)望江機(jī)器制造廠、望江機(jī)器制造總廠。重慶望江工業(yè)有限公司曾經(jīng)在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)、抗美援朝、抗美援越戰(zhàn)爭(zhēng)中立下了不朽功勛。在改革開(kāi)放新時(shí)期，重慶望江工業(yè)有限公司繼續(xù)肩負(fù)著國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)的神圣使命。公司堅(jiān)持“軍民結(jié)合”方針，經(jīng)過(guò)二十多年的經(jīng)營(yíng)和培育，已形成了民品主營(yíng)業(yè)務(wù)板塊。主要有風(fēng)電齒輪箱、摩托車及發(fā)動(dòng)機(jī)、專用汽車、汽車車身沖壓件、汽車轉(zhuǎn)向節(jié)、汽車車架和車橋、球墨鑄造、大型非標(biāo)設(shè)備制造、石油機(jī)械、礦山液壓支架等產(chǎn)品。同時(shí)，重慶望江工業(yè)有限公司經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)調(diào)研、技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品制造，已經(jīng)具備豐富的風(fēng)電齒輪箱研發(fā)制造和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)能力。
公司現(xiàn)有資產(chǎn)總額四十億元，資產(chǎn)負(fù)債率為20%。重慶望江工業(yè)有限公司有員工近四千人，有土地近一萬(wàn)六千畝，有高精大型技術(shù)裝備三千多臺(tái)套。建立了以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的產(chǎn)品研發(fā)體系，建有省級(jí)技術(shù)中心，聘請(qǐng)了12名國(guó)內(nèi)知名專家為高級(jí)顧問(wèn)。公司具有數(shù)字化的產(chǎn)品研發(fā)能力、綜合機(jī)械加工制造能力、理化計(jì)量檢測(cè)先進(jìn)手段和完善的售后服務(wù)體系。正在向“中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)”申請(qǐng)檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可，并正在申報(bào)國(guó)家級(jí)技術(shù)中心和博士后工作站。
1.實(shí)習(xí)目的
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)是涉及范圍很廣的專業(yè)，畢業(yè)實(shí)習(xí)是本科教學(xué)計(jì)劃中非常重要的一個(gè)教育環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間理論聯(lián)系實(shí)際、增長(zhǎng)實(shí)踐知識(shí)、培養(yǎng)自身實(shí)踐能力的重要手段和方法。通過(guò)此次在望江工業(yè)有限公司的實(shí)習(xí)，了解機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的生產(chǎn)工藝流程，以及在課堂中涉及到的刀具、模具、夾具、量具、輔具等在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，并且能夠了解到企業(yè)的管理方式和人際交流的益處，還能了解本專業(yè)發(fā)展前沿和我們的從業(yè)目標(biāo)，使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生擁有成為能夠進(jìn)行科學(xué)研究與解決工程實(shí)際問(wèn)題具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)應(yīng)用型人才的憧憬和向往。通過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)習(xí)后，使自己具備足夠的實(shí)際應(yīng)用技能的知識(shí)，應(yīng)付即將到來(lái)的就業(yè)挑戰(zhàn)并保持強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力。
2.實(shí)習(xí)要求
2.1明確實(shí)習(xí)任務(wù)，認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)習(xí)大綱，提高對(duì)實(shí)習(xí)的認(rèn)識(shí)，做好思想準(zhǔn)備；
2.2認(rèn)真完成實(shí)習(xí)內(nèi)容，按規(guī)定記實(shí)習(xí)日記，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告，收集相關(guān)資料；
2.3虛心向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)，尊重知識(shí)，敬重他人，勤學(xué)好問(wèn)。及時(shí)整理實(shí)習(xí)筆記、報(bào)告等。不斷提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；
2.4自覺(jué)遵守學(xué)校、實(shí)習(xí)單位的有關(guān)規(guī)章制度，服從指導(dǎo)教師的領(lǐng)導(dǎo)，培養(yǎng)良好的風(fēng)氣；
2.5尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)，做好相關(guān)的保密工作；
2.6安全生產(chǎn)。
3.實(shí)習(xí)內(nèi)容
3.1機(jī)械加工實(shí)習(xí)
機(jī)械加工實(shí)習(xí)在32、21、22、23、25、27、35車間進(jìn)行，這七個(gè)車間主要進(jìn)行機(jī)械切削加工。
32車間主要是加工齒輪，擁有立式加工中心、龍門刨銑中心、龍門數(shù)控鏜銑床、數(shù)控主軸復(fù)合磨床等大型加工設(shè)備。員工們都專心致志的及其熟練的操作機(jī)床加工產(chǎn)品。車間內(nèi)的一位老師一一為我們講解了機(jī)床的工作原理以及每個(gè)機(jī)床加工的產(chǎn)品的工藝及其用途。
21車間主要從事炮管的深孔加工，機(jī)床的床身都顯得很長(zhǎng)，并且中部有個(gè)支架可固定支撐炮管，最初的坯料是一根根黑色鋼柱，在進(jìn)行車外圓車端面鉆孔鏜孔之后就成了一根根銀白光亮的炮管。
22車間以大型環(huán)類零件加工為主，加工炮的小型零件、制動(dòng)機(jī)等。其銑削能力較強(qiáng)，在實(shí)習(xí)過(guò)程中老師為我們講述了許多機(jī)床知識(shí)，零件旋轉(zhuǎn)刀具進(jìn)給的是車床，刀具旋轉(zhuǎn)零件進(jìn)給的是銑床。而車床銑床又分為立式臥式，各有不同。還介紹了如今很普遍的數(shù)控系統(tǒng)，日本的FANUC和德國(guó)的西門子。而由于FANUC系統(tǒng)的兼容性好，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，車間的數(shù)控設(shè)備多采用FANUC系統(tǒng)。
23車間主要加工汽車轉(zhuǎn)向件。該車間的加工方式很有特點(diǎn)，根據(jù)零件需要加工的部位選擇最有效率的加工手段，如在銑削零件端面時(shí)采用雙排銑同時(shí)銑削出兩個(gè)平行的平面，鉆孔時(shí)采用雙軸鉆孔，能同時(shí)加工出兩個(gè)軸線平行的孔。隨著一道道工序的進(jìn)行，零件的一次次轉(zhuǎn)移，從毛坯到成品包裝，車間內(nèi)形成一條生產(chǎn)線。
25車間主要從事齒輪及花鍵軸的加工。在車間里我們認(rèn)識(shí)了立式拉床，主要用于加工內(nèi)孔，其加工精度可達(dá)2到5絲，定位精度可達(dá)6級(jí)，但是其刀具成本太高，因此適合民用大批量生產(chǎn)。還有大型的滾齒機(jī)床，在其旋轉(zhuǎn)的圓形工作臺(tái)上我們只看見(jiàn)一片扇形零件，理論上而言，同時(shí)裝上兩個(gè)扇形零件加工會(huì)更加有效率，正在迷惑時(shí)帶隊(duì)老師解釋到正在進(jìn)行的是精加工，為了讓刀具得到冷卻時(shí)間保證加工精度就只能一次加工一個(gè)零件，如果的粗加工就可以同時(shí)加工兩個(gè)零件。在25車間我們親眼目睹了齒輪的加工過(guò)程以及加工好的各種零件，并且了解了多種零件的加工工藝。
27車間屬于精密加工車間，加工的零件精度高。車間內(nèi)含有多種車床銑床、磨床以及加工中心，還有加工三棱形孔軸的設(shè)備。在炮的連接中，三棱形孔軸配合擁有高精度高耐久性的特點(diǎn)，在擊發(fā)炮彈的過(guò)程中便不會(huì)過(guò)快的失效。
35車間是公司的工裝制造車間，主要加工刀具、夾具、量具、模具和輔具，主要采用磨削加工，加工精度很高。車間擁有鉆頭刃磨床、拉刀刃磨床、工具曲線磨床等多種磨床。
在這些車間內(nèi)實(shí)習(xí)時(shí)看到師傅們老練的操作看起來(lái)很復(fù)雜的機(jī)床，并且時(shí)不時(shí)看到有的工人向前輩虛心請(qǐng)教，而我們卻只知道理論，這讓我們明白了理論實(shí)際結(jié)合和人際交往團(tuán)隊(duì)合作的重要性，我相信只要我們有著校長(zhǎng)說(shuō)的“望江自強(qiáng)不息”的精神和虛心的向前輩學(xué)習(xí)心態(tài)定會(huì)成為可用之才。
3.2風(fēng)電車間的實(shí)習(xí)
公司的風(fēng)電車間主要從事風(fēng)電齒輪箱的裝配工作。里邊的零件都按照裝配順序井然有序的擺放著，老師說(shuō)這樣排序可以有效提高裝配效率，風(fēng)電齒輪箱的每一個(gè)零件都非常有分量，即使是看起來(lái)很小的零件。雖然帶隊(duì)老師說(shuō)在這個(gè)車間做事技術(shù)要求不是很高，但是需要豐富的裝配經(jīng)驗(yàn)才能完成裝配任務(wù)。最后老師帶著自豪的表情為我們介紹了公司自主研發(fā)的5兆瓦風(fēng)電齒輪箱，驚嘆箱體的龐大之余也贊嘆其工藝之繁雜，也意識(shí)到我們所學(xué)的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上我們所需的，我們要走的路還很長(zhǎng)，要學(xué)的知識(shí)還很多。
3.3焊接及沖壓的實(shí)習(xí)
公司的29車間是焊接車間，我們?cè)诖诉M(jìn)行焊工實(shí)習(xí)。焊接就是用熱能或壓力，或兩者同時(shí)使用，并且用或不用填充材料，將兩個(gè)工件連接在一起的方法。車間內(nèi)的焊接方式有點(diǎn)焊、氬弧焊、手弧焊和二氧化碳保護(hù)焊。老師提醒我們說(shuō)電焊的電弧光含有大量的紫外線和紅外線以及強(qiáng)烈的可見(jiàn)光，我們不要直視弧光，否則容易灼傷我們的眼睛。在強(qiáng)調(diào)過(guò)安全之后，老師便帶領(lǐng)我們對(duì)焊接設(shè)備一一介紹，最先看到的是點(diǎn)焊機(jī)，點(diǎn)焊機(jī)的電流不大焊接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生太高溫度以至于焊穿薄板，從而常用于薄板的焊接及搭接。其次為我們介紹了氬弧焊和二氧化碳保護(hù)焊，氬弧焊以氬氣當(dāng)保護(hù)氣隔絕空氣，由于其是惰性氣體因此可適用于所有金屬的焊接，特別是活潑金屬。而二氧化碳保護(hù)焊的原理也不盡相同，但是其成本相對(duì)很低廉。
我們?cè)?5車間進(jìn)行沖壓實(shí)習(xí)。15車間主要從事長(zhǎng)安面包車門的沖壓制造。車間內(nèi)有很多切割機(jī)床和沖壓機(jī)床都很有節(jié)奏的不停運(yùn)轉(zhuǎn)著，工作人員也有節(jié)奏的向機(jī)床內(nèi)送入板料，切割機(jī)切出小片板料沖壓機(jī)壓出成形的零件。沖壓機(jī)旁有很多形狀不同的模具，通過(guò)不同的模具就可以沖壓出不同的零件。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。雖然對(duì)于沖壓和電焊我們并不陌生，但是沒(méi)有實(shí)際的動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)就看不出理論的缺陷，通過(guò)實(shí)習(xí)，我對(duì)電焊和沖壓的工作性質(zhì)有了一定的理解并且鞏固了電焊和沖壓的知識(shí)。
3.4熱處理及表面處理的實(shí)習(xí)
公司的第16車間是熱處理車間。熱處理是將金屬或合金在固態(tài)狀態(tài)下不改變其形狀通過(guò)加熱處理、保溫、冷卻來(lái)改變其性能的一種加工手段。金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。車間的熱處理方式有毛坯熱處理、光坯熱處理、化學(xué)熱處理、高頻熱處理等。在實(shí)際中應(yīng)用的最多的還得是正火和調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)不同的材料要求進(jìn)行不同的熱處理得到最優(yōu)的材料性能。
我們?cè)诠镜?7車間進(jìn)行表面處理的實(shí)習(xí)。17車間主要進(jìn)行零件的表面的化學(xué)處理，在零件表面鍍鋅、銅、鉻等起到保護(hù)作用，在充滿刺激性氣味的廠房?jī)?nèi)有很多槽，鎳鹽封閉槽、水冷槽、黑色染色槽、瓷質(zhì)氧化槽、鉻酸洗槽等等。通過(guò)實(shí)習(xí)，對(duì)材料的熱處理有了更加深刻的理解，也對(duì)表面處理有了一定的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)。
3.5 參觀國(guó)防知識(shí)教育中心
重慶市國(guó)防知識(shí)教育中心位于江北區(qū)風(fēng)景秀麗的鐵山坪國(guó)家森林公園，是望江機(jī)器制造總廠于1998年投資400多萬(wàn)建成的集科研、生產(chǎn)、普及國(guó)防科技教育為一體的多功能中心，占地1000多畝，展出各種武器裝備100多種。該中心由五大部分組成：1、武器展示廳；2、多功能廳；3、廳前廣場(chǎng)有飛機(jī)、火炮、坦克；4、射擊體育場(chǎng)；5、餐飲、娛樂(lè)服務(wù)設(shè)施。建成4年來(lái)，共接待國(guó)防工業(yè)系統(tǒng)各專業(yè)學(xué)會(huì)、各基層科協(xié)、中小學(xué)生、社會(huì)公眾、學(xué)術(shù)交流等10萬(wàn)多人，取得了良好的社會(huì)效益。為了加強(qiáng)國(guó)防教育，提高全民國(guó)防意識(shí)，充分發(fā)揮教育基地的作用，江北區(qū)人民武裝部與望江機(jī)器制造總廠協(xié)商，合辦國(guó)防知識(shí)教育中心，由人武部進(jìn)一步提供國(guó)防教育的資料，并組織區(qū)內(nèi)大、中、小學(xué)生和人民群眾到中心開(kāi)展國(guó)防教育活動(dòng)，增強(qiáng)全民國(guó)防觀念。?
該“中心”被中央宣傳部、國(guó)家科技部、教育部、中國(guó)科協(xié)聯(lián)合評(píng)審為“全國(guó)青少年科技教育基地”，被中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)首批命名為“全國(guó)科普教育基地”。先后有黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人劉華清、遲浩田、來(lái)金烈等先后到此參觀，劉華清副主席為本中心題詞“加強(qiáng)國(guó)防知識(shí)教育，培養(yǎng)國(guó)防科技人才”，軍委副主席遲浩田題詞“軍民結(jié)合、平戰(zhàn)結(jié)合”。
4.總結(jié)
經(jīng)過(guò)一系列工種的磨練，我學(xué)到了很多東西，不是熟練的技術(shù)而是對(duì)于工作應(yīng)該持有的態(tài)度。這段時(shí)間內(nèi)，我們不斷的在寢室與車間中穿梭，雖然很累但是過(guò)的充實(shí)，持有這份態(tài)度對(duì)我們的事業(yè)將會(huì)有意想不到的收獲。
在實(shí)習(xí)期間我學(xué)習(xí)的技術(shù)知識(shí)雖然不是很多，但通過(guò)這次實(shí)習(xí)讓我明白了我們需要學(xué)習(xí)掌握的技能還有很多。社會(huì)需要的是擁有動(dòng)手能力的技術(shù)人才，而我們大學(xué)生相比技術(shù)工人只不過(guò)是“小學(xué)生”，唯有不斷學(xué)習(xí)不斷實(shí)踐，增長(zhǎng)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能保證在未來(lái)的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中有自己的位置。
即使我們不能在實(shí)習(xí)期間完全地掌握所有工種的技術(shù)操作，但是最起碼我們了解了一些機(jī)械制造的一般工藝過(guò)程以及機(jī)械零件的常用加工方法。我很慶幸我們能夠有機(jī)會(huì)進(jìn)行這樣的實(shí)習(xí)。
畢業(yè)實(shí)習(xí)讓久在課堂的我們切身的感受到作為一名工人的苦與樂(lè)，同時(shí)檢驗(yàn)了自己所學(xué)的知識(shí)。轉(zhuǎn)眼間實(shí)習(xí)就結(jié)束了。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的實(shí)習(xí),讓我真正體會(huì)到了工作和在學(xué)校生活的區(qū)別，在大學(xué)里面,我們是很自由的,休息時(shí)間很多，很容易顯得懶散。但是工作了就不一樣了，我們必須拿人錢財(cái)替人辦事，否則是得不到回報(bào)的。而且每年也只有很短假期了。所以說(shuō)從學(xué)校到社會(huì)是一個(gè)大環(huán)境的轉(zhuǎn)變，身邊接觸的人也完全換了角色，老師變成老板，同學(xué)變成同事，相處之道完全不同。在這巨大的轉(zhuǎn)變中，我們可能彷徨，迷茫，無(wú)法馬上適應(yīng)新的環(huán)境。我們剛進(jìn)入工作崗位可能很多時(shí)候會(huì)覺(jué)得自己沒(méi)有受到領(lǐng)導(dǎo)重用，所做的事業(yè)沒(méi)發(fā)展前景，所干的只是一些無(wú)關(guān)緊要的雜活，面對(duì)那些工作經(jīng)驗(yàn)豐富的同事也許會(huì)顯得自卑，面對(duì)工作會(huì)有很大的壓力，但是，只要我們自強(qiáng)不息，虛心學(xué)習(xí)，多加實(shí)踐，積累經(jīng)驗(yàn)，我們便不會(huì)顯得那么不堪，我們便可以施展我們積累的知識(shí)和才華。
在實(shí)習(xí)過(guò)程中我明白了做任何事不能單蠻干，不懂的地方就應(yīng)該虛心討教，應(yīng)注重團(tuán)隊(duì)合作。人多力量大，團(tuán)隊(duì)合作可以解決許多問(wèn)題，現(xiàn)在的企業(yè)對(duì)員工都有那么一個(gè)要求，那便是團(tuán)隊(duì)精神。任何一個(gè)廠都有一套嚴(yán)格緊密的生產(chǎn)體系，在體系中每個(gè)環(huán)節(jié)都是緊緊相扣，每個(gè)環(huán)節(jié)的工作人員都應(yīng)該嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，并且需要懂得團(tuán)隊(duì)精神。
我是學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的，在書(shū)本上學(xué)過(guò)很多理論知識(shí)，似乎通俗易懂，覺(jué)得與實(shí)際工作沾不上邊，但等到真正需要用這些知識(shí)時(shí)，才會(huì)體會(huì)到我們所學(xué)的東西還是大有用處。我們學(xué)習(xí)書(shū)本知識(shí)似乎輕而易舉，以為自己學(xué)到的夠多了，然而當(dāng)需要我們親自上陣時(shí)，才意識(shí)到自己能力的欠缺和知識(shí)的匱乏。實(shí)習(xí)期間，拓寬了我的視野，增長(zhǎng)了我的見(jiàn)識(shí)，也讓我體驗(yàn)到了社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的殘酷。作為我在踏出社會(huì)之前的為數(shù)不多的幾次實(shí)踐中，這次的實(shí)踐的確給予了我很多。今后，我將以這次實(shí)習(xí)學(xué)到的認(rèn)真工作的態(tài)度和虛心學(xué)習(xí)的精神不斷充實(shí)自己完善自我，努力使自己成為社會(huì)所需的技術(shù)型人才。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開(kāi)題報(bào)告
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)
學(xué) 生
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
1、 選題目的與意義
在現(xiàn)代社會(huì)，空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用正變得越來(lái)越廣泛。作為空調(diào)設(shè)備的核心部件，壓縮機(jī)的各項(xiàng)性能，如運(yùn)行穩(wěn)定性、耐用性、噪聲、能耗等，都會(huì)成為其重要的考核指標(biāo)。而渦旋式壓縮機(jī)相比其他壓縮機(jī)具備了噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn)、耐用、能耗低等諸多優(yōu)點(diǎn)很符合當(dāng)今社會(huì)的低能耗高效率的要求，因此渦旋式壓縮機(jī)的研究對(duì)未來(lái)空調(diào)領(lǐng)域甚至是其他領(lǐng)域都有著重大深遠(yuǎn)的意義。
本課題以渦旋式空調(diào)壓縮機(jī)為研究對(duì)象，進(jìn)行主要零件包括動(dòng)渦盤、靜渦盤、支架體、偏心軸及防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)鞏固所學(xué)知識(shí)拓展新知識(shí)，為以后可能的相關(guān)設(shè)計(jì)工作做準(zhǔn)備，同時(shí)加深對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新性的重要性的認(rèn)識(shí)。
2、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
渦旋壓縮機(jī)最早誕生于1905年，由法國(guó)工程師 Leon Creux 發(fā)明。渦旋式壓縮機(jī)擁有很多優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，零部件少；運(yùn)動(dòng)部件受力變化小，振動(dòng)小， 噪聲低；絕熱效率、容積效率、機(jī)械效率高等。這些特點(diǎn)使渦旋壓縮機(jī)相對(duì)其他類型壓縮機(jī)而言發(fā)展空間更加廣闊。國(guó)際上，幾乎70%研究渦旋壓縮機(jī)的文獻(xiàn)都偏向渦旋式壓縮機(jī)的研究。
盡管渦旋式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)多，但是需要高精度的加工設(shè)備和精確的裝配技術(shù)，
限制了它的普遍制造和應(yīng)用，目前還僅限于功率在1~15kw的空調(diào)器中應(yīng)用。最初是從70年代開(kāi)始，由于能源危機(jī)的加劇和高精度數(shù)控銑床的出現(xiàn)，為渦旋機(jī)械的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇，80年代初開(kāi)始批量生產(chǎn)。1973年美國(guó)ADL．公司首次提出了渦旋氮?dú)鈮嚎s機(jī)的研究報(bào)告，并證明了渦旋壓縮機(jī)所具有其他壓縮機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，從而渦旋壓縮機(jī)的大規(guī)模的工程開(kāi)發(fā)和研制走上了迅速發(fā)展的道路。 1982年，日本三電公司拉開(kāi)了汽車空調(diào)渦旋式壓縮機(jī)批量生產(chǎn)的序幕，其后日立公司、三菱電氣、大金、松下、美國(guó)的考普蘭和特靈也開(kāi)始了渦旋壓縮機(jī)的批量生產(chǎn)。
Danfoss—Maneurop和谷輪已經(jīng)宣布研制成功了20KW的大容量渦旋式壓縮機(jī)。谷輪在世界渦旋式壓縮機(jī)市場(chǎng)處于絕對(duì)主導(dǎo)地位。到2002年初，谷輪累計(jì)生產(chǎn)的渦旋式壓縮機(jī)總量已達(dá)2800萬(wàn)臺(tái)。它的年總產(chǎn)量超過(guò)600萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)品型號(hào)有230多種，采用的制冷劑包括R22、R407C、R410A、R404A和R134a。
我國(guó)1983 年以后才開(kāi)始渦旋壓縮機(jī)的研制工作。先后有西安交通大學(xué)、甘肅工業(yè)大學(xué)、合肥通用機(jī)械研究所及一些其他院、所和工廠對(duì)渦旋技術(shù)進(jìn)行了有規(guī)模的研究開(kāi)發(fā),并研制出渦旋式壓縮機(jī)不同型號(hào)的樣機(jī)。然而由于生產(chǎn)加工設(shè)備相對(duì)落后、科研工作主要集中在微、小型壓縮機(jī)上，至今仍未實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
目前渦旋壓縮機(jī)的研究制造主要集中在美國(guó)、日本、中國(guó)和韓國(guó)。近年來(lái)研究渦旋壓縮機(jī)的論文不斷增多, 研究?jī)?nèi)容主要集中在渦旋壓縮機(jī)的幾何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工藝及材料、型線修正及通用型線、整體優(yōu)化等方面。
目前渦旋式壓縮機(jī)的整體研究方向可綜合為下面幾點(diǎn)：
1. 降低渦旋壓縮機(jī)的加工成本,主要是渦旋盤的加工。
2.研究新的環(huán)保型制冷劑對(duì)渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的新要求。
3. 增大渦旋壓縮機(jī)的功率范圍,拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域,
4.改進(jìn)壓縮機(jī)的平衡機(jī)構(gòu),減少氣體的泄漏,減少機(jī)械摩擦損失,
5.加強(qiáng)對(duì)實(shí)際運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)研究,
6.建立系統(tǒng)的包括壓縮機(jī)油冷卻、供油、電機(jī)等外部系統(tǒng)在內(nèi)的模塊化數(shù)學(xué)模型,
7.擴(kuò)大渦旋式壓縮機(jī)機(jī)型,
8.提高對(duì)渦旋式壓所機(jī)的加工工藝,
9.增強(qiáng)渦旋式壓縮機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
3、 主要研究?jī)?nèi)容
本課題以渦旋式空調(diào)壓縮機(jī)為研究對(duì)象，進(jìn)行主要零件包括動(dòng)渦盤、靜渦盤、支架體、偏心軸及防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
主要內(nèi)容包括：
1. 壓縮機(jī)及裝置系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)；
2. 主要零部件結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)；
3. 渦旋齒線型的選擇；
4. 壓縮機(jī)附件及密封細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)；
5. 基于Nastran解算器的有限元分析；
6. 材料選擇和強(qiáng)度校核。
4、 研究方法與實(shí)施方案
1. 研究方法：本設(shè)計(jì)主要借助計(jì)算機(jī)和MATLAB、二維或三維制圖軟件（AutoCAD、CATIA等）以及相關(guān)的參考書(shū)籍、參考手冊(cè)對(duì)壓縮機(jī)的主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)建模分析以及理論計(jì)算校核。
2. 實(shí)施方案：
2.1.第1周：參考文獻(xiàn)收集與查閱；
2.2.第2-3周：學(xué)習(xí)參考文獻(xiàn)、編寫開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯；
2.3.第4-6周：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)，通過(guò)給定條件確定具體的設(shè)計(jì)方案；
2.4.第7-9周：壓縮機(jī)主要零部件如動(dòng)渦盤、靜渦盤、支架體、偏心軸及防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
2.5.第10-12周：繪制壓縮機(jī)主要零部件的零件圖和整體裝配圖；
2.6.第13-14周：撰寫畢業(yè)論文；
2.7.第15-16周：準(zhǔn)備答辯相關(guān)資料。
5、 主要參考文獻(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). GB/T18429-2001
[5]吳業(yè)正. 制冷壓縮機(jī)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009年
[6]樊靈,曹巨江,賀煒,彭國(guó)勛. 渦旋壓縮機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的探討[J]. 西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 1997(04)
[7]徐雄冠．渦旋壓縮機(jī)及其設(shè)計(jì)[J］．工程科技，1996（01）
[8]劉振全,趙嫚,李超.渦旋壓縮機(jī)曲柄銷防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分析[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào).2006(04)
六、指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師：
時(shí) 間：
七、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)小組意見(jiàn)
負(fù) 責(zé) 人：
時(shí) 間：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
文獻(xiàn)綜述
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)
學(xué) 生
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
1.渦旋式壓縮機(jī)的發(fā)展歷史
渦旋式壓縮機(jī)雖然發(fā)展歷史不長(zhǎng)但是其發(fā)展速度之快，對(duì)于空調(diào)領(lǐng)域顯出寬廣的前景。渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)80年代才發(fā)展起來(lái)的一種新型容積型壓縮機(jī)，其機(jī)理最早由法國(guó)人寇克絲(Leon Creux)提出并于1905年在美國(guó)取得專利，由于渦旋體加工困難、軸向力不能穩(wěn)定平衡、防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不靈活、軸向和徑向密封機(jī)構(gòu)不完善等原因，在當(dāng)時(shí)沒(méi)得以實(shí)用化。直至20世紀(jì)70年代美國(guó)對(duì)渦旋式流體機(jī)械的基本理論進(jìn)行了潛心研究，開(kāi)發(fā)了He冷凍用壓縮機(jī)、膨脹機(jī)，顯示其卓越性能。
日本在渦旋式流體機(jī)械的研制上也不甘示弱。從1975年開(kāi)始，根據(jù)“新容積式壓縮機(jī)開(kāi)發(fā)”進(jìn)行了預(yù)備研究。特研77B06“渦旋壓縮機(jī)開(kāi)發(fā)”從1978年3月開(kāi)始，圍繞空調(diào)用1.5kw、3kw冰箱用300W等機(jī)種進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。當(dāng)前，渦旋式壓縮機(jī)它已經(jīng)成為功率在1~15kw范圍內(nèi)甚受青睞的制冷壓縮機(jī)，并逐步向大容量機(jī)型擴(kuò)展。
我國(guó)1983 年以后才開(kāi)始渦旋壓縮機(jī)的研制工作, 1987 年試制出第1 臺(tái)渦旋空氣壓縮機(jī)。目前渦旋壓縮機(jī)的研究制造主要集中在美國(guó)、日本、中國(guó)和韓國(guó)。近年來(lái)研究渦旋壓縮機(jī)的論文不斷增多, 研究?jī)?nèi)容主要集中在渦旋壓縮機(jī)的幾何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工藝及材料、型線修正及通用型線、整體優(yōu)化等方面。
2.渦旋式壓縮機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
2.1.容積效率高
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%；動(dòng)渦旋體上的所有點(diǎn)均以幾毫米的回轉(zhuǎn)半徑做同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)速度低，摩擦損失??；沒(méi)有吸氣閥，也可以不設(shè)置排氣閥，所以氣流的流動(dòng)損失小。渦旋式壓縮機(jī)的效率比往復(fù)式約高10%。
2.2.力矩變化小、振動(dòng)小、噪聲低
渦旋式壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程較慢，因一對(duì)渦旋體中幾個(gè)月牙形空間可同時(shí)進(jìn)行壓縮過(guò)程， 故使曲軸轉(zhuǎn)矩變化小，渦旋式轉(zhuǎn)矩僅為滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式和往復(fù)式的1/10，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；又因?yàn)闇u旋式壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣是連續(xù)進(jìn)行的，所以進(jìn)排氣的壓力脈動(dòng)很小，于是振動(dòng)和噪聲都小。
2.3.可靠性高
有軸向、徑向間隙可調(diào)的柔性機(jī)構(gòu)，能避免液擊造成的損失及破壞，故渦旋式壓縮機(jī)的運(yùn)行可靠性高，渦旋式壓縮機(jī)即使在高轉(zhuǎn)速下與也保持高效率和高可靠性，其轉(zhuǎn)速可達(dá)13000r/min。
2.4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕
渦旋式壓縮機(jī)構(gòu)成壓縮室的零件數(shù)目與滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式以及往復(fù)式的零件數(shù)目之比為1：3：7，所以渦旋式的體積比往復(fù)式小40%，質(zhì)量輕15%；又由于沒(méi)有吸氣閥和排氣閥，易損零件少
3.渦旋式壓縮機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
渦旋式壓縮機(jī)的歷史相對(duì)較短，但是它在空調(diào)器中的使用卻在與日俱增。由于該類型壓縮機(jī)中，氣體壓縮引起的力矩波動(dòng)較小，所以同往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)相比，它的振動(dòng)可維持在一個(gè)較低的水平。市場(chǎng)上有售的渦旋式壓縮機(jī)容量范圍為0.75～15KW（不包括特殊型號(hào)），并且多數(shù)在3～5KW之間，應(yīng)用最多是在小型PAC中。
Danfoss—Maneurop和谷輪已經(jīng)宣布研制成功了20KW的大容量渦旋式壓縮機(jī)。谷輪在世界渦旋式壓縮機(jī)市場(chǎng)處于絕對(duì)主導(dǎo)地位。到2002年初，谷輪累計(jì)生產(chǎn)的渦旋式壓縮機(jī)總量已達(dá)2800萬(wàn)臺(tái)。它的年總產(chǎn)量超過(guò)600萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)品型號(hào)有230多種，采用的制冷劑包括R22、R407C、R410A、R404A和R134a。
谷輪在美國(guó)有四家工廠，國(guó)內(nèi)年產(chǎn)量超過(guò)350萬(wàn)臺(tái)，其中位于北卡羅萊那洲謝爾比（Shelby）的工廠政致力于生產(chǎn)“Glacier”品牌的適應(yīng)型渦旋機(jī)。此外，谷輪還有一家專門生產(chǎn)渦旋式壓縮機(jī)核心零部件的工廠。谷輪在泰國(guó)Rayong的工廠生產(chǎn)1.5～6.75hp的渦旋機(jī)，年產(chǎn)量100萬(wàn)臺(tái)。它在中國(guó)蘇州的工廠1999年底投產(chǎn)后，截止2001年底已累計(jì)生產(chǎn)渦旋式壓縮機(jī)50萬(wàn)臺(tái)，而年生產(chǎn)能力也在100萬(wàn)臺(tái)以上。
縱觀目前渦旋壓縮機(jī)研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況,對(duì)今后幾年渦旋壓縮機(jī)的研究發(fā)展方向歸納為:
①降低渦旋壓縮機(jī)的加工成本,主要是渦旋盤的加工。尋找加工復(fù)雜但具有良好性能型線的簡(jiǎn)單方法。
②研究新的環(huán)保型制冷劑對(duì)渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的新要求。
③增大渦旋壓縮機(jī)的功率范圍,拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域,特別是研究其變頻特性以及在空調(diào)熱泵中的應(yīng)用。
④改進(jìn)壓縮機(jī)的平衡機(jī)構(gòu),特別是軸向氣體力的平衡。減少氣體的泄漏,減少機(jī)械摩擦損失,從而提高渦旋壓縮機(jī)的工作效率和可靠性。
⑤加強(qiáng)對(duì)實(shí)際運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)研究, 建立起關(guān)于渦旋壓縮機(jī)理論和實(shí)驗(yàn)相應(yīng)發(fā)展的統(tǒng)一體系, 保證渦旋式壓縮機(jī)在借鑒其他類型壓縮機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展方向的準(zhǔn)確性;
⑥建立系統(tǒng)的包括壓縮機(jī)油冷卻、供油、電機(jī)等外部系統(tǒng)在內(nèi)的模塊化數(shù)學(xué)模型, 使之具有通用性; 并在原有基礎(chǔ)上強(qiáng)化對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)部熱力學(xué)特性、動(dòng)力學(xué)特性的研究, 更完善地分析壓縮機(jī)各種運(yùn)行工況下的工作過(guò)程;
⑦擴(kuò)大渦旋式壓縮機(jī)機(jī)型, 打破渦旋壓縮機(jī)在大容量( > 2 L/ min) 上的空白;
⑧提高對(duì)渦旋式壓所機(jī)的加工工藝, 保證壓縮機(jī)性能和品質(zhì);
⑨增強(qiáng)渦旋式壓縮機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在保證性能和品質(zhì)的基礎(chǔ)上降低生產(chǎn)成本、運(yùn)行成本, 從而降低產(chǎn)品價(jià)格, 并實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
4.總結(jié)
隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的騰飛，空調(diào)已經(jīng)越來(lái)越普遍，而空調(diào)的核心部件——壓縮機(jī)的性能將會(huì)決定空調(diào)產(chǎn)品在該領(lǐng)域內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力，無(wú)疑，渦旋式壓縮機(jī)的優(yōu)越性能將會(huì)讓其在空調(diào)的發(fā)展中嶄露頭角，各界已經(jīng)廣泛重視渦旋壓縮機(jī)的研究與開(kāi)發(fā),變頻調(diào)速技術(shù)在渦旋空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用使其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得以充分體現(xiàn)。今后一個(gè)時(shí)期, 渦旋壓縮機(jī)將逐步向高壓和大功率方向發(fā)展, 其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大, 特別適合于環(huán)保要求高的特定應(yīng)用場(chǎng)合。在空調(diào)系統(tǒng)中, 新的制冷工質(zhì)對(duì)渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)提出新的要求, 經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn),渦旋壓縮機(jī)將會(huì)更加適應(yīng)此種應(yīng)用場(chǎng)合?？梢灶A(yù)測(cè),渦旋壓縮機(jī)的研究和制造將會(huì)在我國(guó)有一個(gè)較大的飛躍,其在空調(diào)領(lǐng)域也將會(huì)占有越來(lái)越重要的地位，其前景相當(dāng)樂(lè)觀。
5.參考文獻(xiàn)
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空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,,1.空調(diào)壓縮機(jī)的作用和種類,1.1空調(diào)壓縮機(jī)的作用 空調(diào)壓縮機(jī)是在空調(diào)制冷劑回路中起壓縮驅(qū)動(dòng)制冷劑的作用。 1.2空調(diào)壓縮機(jī)的種類 制冷壓縮機(jī)種類和形式很多，根據(jù)原理可分容積型和速度型兩其中容積式是最為普遍的。 容積型壓縮機(jī)又分為往復(fù)活塞式和回轉(zhuǎn)式兩種： 往復(fù)活塞式是通過(guò)活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)改變氣體工作容積；活塞式壓縮機(jī)歷史悠久，生產(chǎn)技術(shù)成熟。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)包括刮片（滑片）旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的空調(diào)器多數(shù)采用旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)； 確切的說(shuō)，容積型壓縮機(jī)還有一種，那便是如今在飛速發(fā)展的渦旋式壓縮機(jī)。,2.渦旋壓縮機(jī)的特點(diǎn)及發(fā)展前景,2.1渦旋壓縮機(jī)的特點(diǎn) 效率高 力矩變化小、振動(dòng)小、噪聲低 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、可靠性高 對(duì)加工設(shè)備精度和裝配技術(shù)精確度要求高 2.2渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展前景 渦旋壓縮機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)已受到各界的廣泛重視, 其發(fā)展極其迅速, 變頻調(diào)速技術(shù)在渦旋空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用使其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得以充分體現(xiàn)。今后一個(gè)時(shí)期, 渦旋空氣壓縮機(jī)將逐步向高壓和大功率方向發(fā)展, 其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大, 特別適合于環(huán)保要求高的特定應(yīng)用場(chǎng)合。在空調(diào)系統(tǒng)中, 新的制冷工質(zhì)對(duì)渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)提出新的要求, 經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn),渦旋壓縮機(jī)將會(huì)更加適應(yīng)此種應(yīng)用場(chǎng)合。可以預(yù)測(cè),渦旋壓縮機(jī)的研究和制造將會(huì)在我國(guó)有一個(gè)較大的飛躍, 其前景相當(dāng)樂(lè)觀。,3.渦旋壓縮機(jī)的工作原理,圖A為三圈渦旋的三對(duì)壓縮腔示意圖。 可見(jiàn)壓縮機(jī)的容積腔是成對(duì)的，在 中心壓縮腔壓縮完畢時(shí)壓縮腔吸氣 完畢；中心壓縮腔吸氣完畢時(shí)壓縮腔 壓縮完畢，壓縮腔同時(shí)在吸氣壓縮， 氣體的壓力從到逐漸增大。 圖B為渦旋壓縮機(jī)工作過(guò)程示意圖。 在主軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間內(nèi)，進(jìn)氣、壓 縮、排氣三個(gè)工作過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的， 外部空間與吸氣口相通，始終處于吸 氣過(guò)程，內(nèi)側(cè)空間與排氣口相通，始終 處于排氣過(guò)程。,4.1根據(jù)要求和相關(guān)資料確定渦 旋齒的相關(guān)參數(shù) 渦旋圈數(shù)N=4；渦旋齒厚t=6mm； 齒高h(yuǎn)=45mm； 渦旋節(jié)距P=22mm； 基圓半徑a=3.5mm； 回轉(zhuǎn)半徑Ror=5mm； 漸開(kāi)線的初始角=0.857rad； 壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)功率P=2.2KW, 轉(zhuǎn)速2840r/min。,,4.2根據(jù)相關(guān)參數(shù)和資料設(shè)計(jì)動(dòng)渦盤 的結(jié)構(gòu)，得到動(dòng)渦盤。,4.3由于動(dòng)靜渦盤的渦旋體相差為 結(jié)構(gòu)相同，加之靜渦盤與上支撐的 螺栓連接，由此可確定靜渦盤的渦 旋體、螺栓凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)。并由此可 確定渦旋壓縮機(jī)的最大外徑為280 加2倍外殼壁厚。,4.4根據(jù)動(dòng)渦盤，電動(dòng)機(jī)和相關(guān)資料和軸段間的關(guān)系確定主軸的結(jié)構(gòu)。,4.5根據(jù)主軸的結(jié)構(gòu)尺寸可確定偏心塊、滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、上下支撐等附件。,,,,,,,4.6最終將各個(gè)零部件和附件裝配起來(lái)就得到了渦旋式壓縮機(jī)。,5.總結(jié),本次設(shè)計(jì)的空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)的零部件總的說(shuō)來(lái)結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，毛坯件容易制造，簡(jiǎn)化了許多結(jié)構(gòu)，零部件設(shè)計(jì) 成對(duì)稱形式，加工更加容易，裝配更加簡(jiǎn)單。 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，雖然對(duì)于空調(diào)渦旋壓縮機(jī)的認(rèn)識(shí) 只是冰山一角，然而最大的收獲就是學(xué)會(huì)了如何查閱自 己需要的資料，學(xué)會(huì)了繪圖軟件的更多的功能，同時(shí)對(duì) ug、cad、caxa等軟件也更加熟悉，為工作打好了堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ)，也讓我在學(xué)校最后的兩個(gè)月痛并快樂(lè)著的度過(guò)， 成為一生美好的回憶！,,謝 謝！,
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、靜渦盤、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，靜渦盤，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) 3
1.1 渦旋壓縮機(jī)動(dòng)靜渦盤及其工作原理 3
1.2渦旋壓縮機(jī)的防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 4
1.3渦旋壓縮機(jī)的軸向徑向柔性機(jī)構(gòu) 4
1.4渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 5
1.5渦旋壓縮機(jī)的研發(fā)方向 5
第二章 主要部件設(shè)計(jì) 7
2.1渦旋壓縮機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的選擇 7
2.2設(shè)計(jì)的已知條件 8
2.3性能及結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 8
2.4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 13
3.1渦旋型線構(gòu)成原則 13
3.2圓的漸開(kāi)線的形成 13
3.3漸開(kāi)線的特征 13
3.4渦旋線的成形 14
3.5渦旋線型的修正 15
第四章 壓縮機(jī)附件及密封細(xì)節(jié) 17
4.1防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 17
4.2軸承及支承 19
4.3壓縮機(jī)的性能 19
4.4徑向密封 20
4.5軸向間隙 20
4.6潤(rùn)滑 21
4.7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?
渦旋壓縮機(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，靜渦盤，支架體，偏心軸及防自傳機(jī)構(gòu)。動(dòng)靜渦旋盤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π，基圓中心相距Ror的動(dòng)渦盤與靜渦盤組裝后，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)渦盤中心繞靜渦盤中心作半徑為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。低壓氣體從靜渦盤上開(kāi)設(shè)的吸氣孔口或動(dòng)靜渦盤的周邊縫隙進(jìn)入吸氣腔，經(jīng)壓縮后由靜渦盤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①②③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)渦盤中心繞靜渦盤中心的轉(zhuǎn)動(dòng)角，也就是偏心軸的曲柄轉(zhuǎn)角，用θ表示。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角θ=0時(shí)，③剛好封閉，壓縮機(jī)的吸氣過(guò)程結(jié)束，這時(shí)③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)θ=360°時(shí)，③完成對(duì)氣體的壓縮過(guò)程，這時(shí)的壓縮腔容積就是②的最大封閉容積，即②充氣終了時(shí)的容積，其軸向投影面積最大。①和②中氣體容積變化規(guī)律與③中相同。
③在壓縮氣體同時(shí)，壓縮機(jī)的吸氣過(guò)程也在進(jìn)行。②和①并不存在吸氣過(guò)程，只是在幾何關(guān)系上按2π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，①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。①中容積取得最大值時(shí)，不一定對(duì)應(yīng)于θ=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)渦盤與支架體之間，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式有：
①十字聯(lián)接環(huán)：其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但是易磨損，加工困難；
②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；
③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)渦盤被置于靜渦盤和支架體之間，可以沿軸向移動(dòng)。當(dāng)渦旋壓縮機(jī)工作時(shí)，動(dòng)渦盤在氣體力作用下，沿軸向與靜渦盤脫離，增大渦盤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：
①采用推力軸承，減少軸向摩擦，保證密封；
②采用背壓推力機(jī)構(gòu)，泵壓力自動(dòng)補(bǔ)嘗間隙；
③在渦旋體背面加彈簧，自動(dòng)補(bǔ)嘗間隙；
④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)：
①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% 。
②驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦盤的運(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。
③動(dòng)渦盤與主軸等運(yùn)動(dòng)件的受力變化小，整機(jī)振動(dòng)小。
④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)。
⑤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)：
①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；
②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；
③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)；
④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；
⑤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；
⑥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；
⑦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。
⑧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 20-靜渦盤 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0.6m3/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0.6m3/min，轉(zhuǎn)速為2840rpm
則每轉(zhuǎn)排氣量：= 211267.6056mm3/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)λ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θ=3.87rad
2.3.7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2.2kw
2.4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
利用基圓繪制漸開(kāi)線渦盤得到最大外徑尺寸為Φ192mm，取動(dòng)渦盤外徑尺寸為Φ210mm，渦旋體高45mm，考慮到十字環(huán)的鍵槽深5mm，取渦旋底盤厚15mm，本設(shè)計(jì)采用的主軸形式為曲柄銷式，因此動(dòng)渦盤上需有與曲柄銷配合的凸臺(tái)，取其尺寸內(nèi)徑Φ50mm，外徑Φ70mm，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)渦盤的背面需設(shè)置一對(duì)鍵槽，槽的尺寸為30×10×5mm，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
2.4.2靜渦盤
靜渦盤的渦旋體與動(dòng)渦盤的渦旋體結(jié)構(gòu)尺寸相同，相位差為π，考慮到動(dòng)渦盤的回轉(zhuǎn)半徑Ror=5mm以及動(dòng)渦盤的外徑尺寸Φ210mm，動(dòng)渦盤處支架體的內(nèi)圓直徑需大于φ220mm才不會(huì)發(fā)生干涉，則支架體內(nèi)徑取為φ230mm，支架體需要與靜渦盤螺釘連接，取支架體外徑φ280mm，由此可確定與支架體連接的靜渦盤的最大外徑為φ280mm。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)φ9mm螺紋通孔均布于靜渦盤上，根據(jù)螺釘?shù)某叽纾约敖Y(jié)構(gòu)不干涉原則可確定放置通孔的臺(tái)階尺寸。靜渦盤中心開(kāi)φ5mm的排氣孔，選擇靜渦盤壁厚15mm，可得到靜渦盤的總高度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
2.4.3十字環(huán)
根據(jù)動(dòng)渦盤上的鍵槽位置以及鍵槽尺寸，確定十字環(huán)的外徑為φ160mm，內(nèi)徑為φ140mm，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)渦盤間還需要一滑動(dòng)軸承聯(lián)結(jié)，根據(jù)動(dòng)渦盤的凸臺(tái)尺寸選擇滑動(dòng)軸承外徑φ50mm，內(nèi)徑45mm，寬42mm。由此可確定偏心調(diào)節(jié)塊的外徑為φ45mm，具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-3。
圖2-5.偏心塊
2.4.5主軸
①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φ5mm通油孔，為空心軸，取β=0.5則主軸的最小軸徑
。
曲柄銷軸段a直徑取φ30mm，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φ56mm，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φ40mm長(zhǎng)16mm；取d段軸直徑φ36mm，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φ24mm，長(zhǎng)115mm；取f段軸直徑φ22mm，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φ20mm，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：
①對(duì)于壓縮腔內(nèi)的任一給定點(diǎn)，在靜渦盤或動(dòng)渦盤上，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。
②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。
③一對(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。
④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：
①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；
②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；
③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。
④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α，基圓半徑為a，其展角為Φ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
①當(dāng)漸開(kāi)線初始角為-α?xí)r其參數(shù)方程
②當(dāng)漸開(kāi)線初始角為零時(shí)
③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，①可知，其漸開(kāi)線A點(diǎn)坐標(biāo)
④其斜線的斜率為
⑤而點(diǎn)P處的斜率為
⑥由④和⑤相乘得
⑦由⑥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α與-α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α?xí)r，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)
①十字環(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)
②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)渦旋盤上的軸向作用力，而且可以防止動(dòng)渦旋盤的自轉(zhuǎn)，動(dòng)渦盤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)
③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)渦盤或支架過(guò)盈配合，另一端則在支架或動(dòng)禍盤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)
④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)渦盤與靜渦盤渦旋體側(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：
①在時(shí)，動(dòng)靜渦盤的渦旋體側(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)。
②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)渦盤的作用力，而導(dǎo)致動(dòng)靜渦盤沿軸向脫離時(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 18-六角螺栓19-彈簧墊圈 20-靜渦盤 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
主軸
動(dòng)渦盤
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。
①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
②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
③材料的具體屬性如圖5-3
圖5-3.材料屬性
④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
⑤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
⑥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
⑦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/mm^2(kPa))
X
Y
Z
Magnitude
Von-Mises
Min Principal
Max Principal
Max Shear
靜態(tài)步長(zhǎng) 1
Max
2.098e-003
1.877e-003
1.994e-003
7.959e-003
1.579e+004
2.781e+003
1.617e+004
8.458e+003
Min
-2.221e-003
-1.872e-003
-7.642e-003
0.000e+000
1.228e-001
-1.718e+004
-3.255e+003
6.994e-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。
⑧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。
總的說(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)。
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致 謝
首先，非常感謝孫鵬飛老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中給我的悉心指導(dǎo)和莫大幫助。在繁忙之中也會(huì)抽時(shí)間和我們進(jìn)行問(wèn)題探討以及難題解答，并且對(duì)我設(shè)計(jì)中遇到的種種難處他都不厭其煩的給予指導(dǎo)和鼓勵(lì)，這讓我順利的完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。
其次，我要感謝大學(xué)四年里教會(huì)我們課本知識(shí)的老師們，一點(diǎn)一滴傳授我們理論知識(shí)，讓我們有了應(yīng)對(duì)實(shí)踐的理論根基，老師們的敬職敬業(yè)的精神恰是我們工作需要的態(tài)度。
最后，我要感謝學(xué)校給我們的良好的硬件條件和學(xué)習(xí)環(huán)境，我們?cè)谄渲袑W(xué)到了知識(shí)學(xué)到了態(tài)度，完成了跨入社會(huì)的準(zhǔn)備工作，讓我們?nèi)諠u成熟，讓我們敢于挑戰(zhàn)，讓我們順利的步入社會(huì)的海洋，回報(bào)家人回報(bào)社會(huì)回報(bào)國(guó)家。
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