活塞式压气机设计说明书

1学号2016成绩课程设计说明书课程名称机械原理题目名称活塞式气机专业机械设计与制造及自动化姓名张亚指导老师毕平2014年12月26日2前言活塞式压气机在国民经济各部门占有重要的地位，在各工业部门都活得广泛的应用。往复式压缩机是工业上使用量大、面广的一种通用机械。立式压缩机是往复活塞式压缩机的一种，属于容积式压缩机，是利用活塞在气缸中运动对气体进行挤压，使气体压力提高。热力计算、动力计算是压缩机设计计算中基本，又是最重要的一项工作，根据任务书提供的介质、气量、压力等参数要求，经过计算得到压缩机的相关参数，如级数、列数、气缸尺寸、轴功率等，经过动力计算得到活塞式压缩机的受力情况。活塞式压缩机热力计算、动力计算的结果将为各部件图形以及基础设计提供原始数据，其计算结果的精确程度体现了压缩机的设计水平。3目录一曲柄滑块机构的运动分析………………………………………4二曲柄滑块机构的动态静力分析…………………………………9三齿轮机构的设计………………………………………………11四凸轮机构的设计………………………………………………13五飞轮的设计…………………………………………………14六设计感想………………………………………………………15参考文献4一、曲柄滑块机构的运动分析已知：活塞冲程H，连杆与曲柄的长度比λ，曲柄平均角速度ω1。要求：选取曲柄位置φ=120º和φ=240º，画出机构运动简图和该机构在该位置时的速度和加速度多边形。1.画出机构运动简图如图1（φ=120º）错误!未指定书签。由已知条件可求得OA图1LOA=75mmLAB=375mVA=ω1lOA=50*75mm/s=3750mm/s有VA+VBA=VB大小:√？？方向:⊥OA⊥AB∥OB取适当比例尺u做速度多边形如图2可求得VBA=uLAB=3375mm/sω2=VBA/LAB=9.1s-1aBA=ω2^2LAB=30375.45mm/s^25aμ由BtBAnBAAaaaa大小：√√？？方向：∥OA∥AB⊥AB∥OB选适当的比例尺做加速度多边形如图3aapbp图2图3由22/1.290sradLaABBANgaGFsI1800222NJMSI75.24468222由此得mmFMhII45221已知构件的重量G，重心S的位置和绕重心轴的转动惯量J，示意如图，数据见表1.对2、3组成的基本杆组受力分析如图46图4各需量加上计算所得，对B点取矩有则求得======-980.3N由于大小：？√√√√√？方向：√√√√√√√作受力多边形如图5n12RFt12RF2G'2IF43RF3IF0Gμ/1'22212hFhLFIABTR04333'221212RIItRnRFGFFGFF2S0ΣBM3GB7Ce图5可以求出各个平衡力，其中如图所示对构件1作受力分析如图6对O点取矩，即：得Md=61.3NoA图62.做机构的运动简图（φ=240º）0ΣOM8aμAO图7有已知条件得LOA=75mmLAB=375mVA=ω1lOA=50*75mm/s=3750mm/s对机构做速度分析得有VA+VBA=VB大小:√？？方向:⊥OA⊥AB∥OB做速度多边形如图8则mmVBA5.206322/5.5sradw222/18375ωsmmlaABnBA对其做加速度分析BtBAnBAAaaaa大小：√√？？方向：∥OA∥AB⊥AB∥OB选适当的比例尺做加速度多边形如图904333'221212RIItRnRFGFFGFF图8图9由加速度多边形求出各力分别为NgaGFsI84023322/180sradLaABBANJMSI25.12656222NgaGFsI1660222mmFMhII69221对B点取矩得可得NFtR146012图10大小：？√√√√√？0Gμ/1'22212hFhLFIABTR1012RF方向：√√√√√√√作力多边形如图11图11如图求得各平衡力，其中如图所示杆1的受力多边形如图12所示，由得NMb75.50三、齿轮机构尺寸设计0ΣOM11因为z1=22，z2=22，m=6，ɑˊ=135所以，标准中心距ɑ=m(z1+z2)/2=132通过查看“系数界限图”和计算的两齿轮的变位系x1=0.28，x2=0.24且ɑɑˊ，所以应采用变位齿轮正传动方式传动∵ɑˊˊ=ɑ∴αˊ=23.15°ˊ=23.15°分度圆离系数：y=(ɑˊ-ɑ)/m=0.5ɑ)/m=0.5ɑ)/m=0.5齿顶降低系数：σ=x1+x2－y=0.02分度圆直径：d=mz=132mm=132mm=132mm=132mm基圆直径：db1=db2=mz=124mm∵节圆直径：dˊ=d/ˊ∴d1ˊ=d2ˊ=135mmˊ=135mmˊ=135mm齿顶高：hɑ1=(hɑ*+x1-σ)m=7.56mmhɑ2=(hɑ*+x2-σ)m=7.32mmm齿根高：hf1=(hɑ*+c*-x1)m=5.82mm=5.82mm=5.82mmhf2=(hɑ*+c*-x2)m=6.06mm全齿高：h=(2hɑ*+c*-σ)m=13.38齿顶圆直径：dɑ1=(z1+2hɑ*+2x1)m=147.36mmdɑ2=(z2+2hɑ*+2x2)m=146.88齿根圆直径：df1=(z1-2hɑ*-2c*+2x1)m=120.36df2=(z2-2hɑ*-2c*+2x2)m=119.88分度圆齿厚：s1=πm/2+2x=πm/2+2x=πm/2+2x1mtanα=10.51mms2=πm/2+2x=πm/2+2x=πm/2+2x2mtanα=10.36mm12分度圆槽宽：e1=πm/2=πm/2-2x1mtanα=8.33e2=πm/2=πm/2-2x2mtanα=8.48mm依据以上计算，可画出齿轮简图，以及两齿轮啮合图，见附图2四、凸轮机构设计13（1）由mmin≤ɑ=30°，和机械原理图盘形凸轮基圆半径诺模图查得又因为h=10mm，所以，h/rb=0.36，rb=27.78mm根据要求机构被设计成中速低载机构，本着降低成本原则和制造简单等因素取rb=28mm（2）利用计算机采用图解法作出从动件ѕ―ϕ曲线，（3）由rb=28mm和从动件运动规律设计凸轮轮廓，利用计算机并采用图解法作出凸轮理论轮廓线（4）求出凸轮理论轮廓线外凸部分最小曲率半径。（5）设计滚子半径：欲保证滚子与凸轮正常接触，滚子半径小于等于凸轮理论轮廓线外凸部分最小曲率半径，通常设计滚子半径rT≤0.8mm，所以根据各方面因素考虑取rT≤6.5mm。（6）经检验αmin≤α=30°，所以同理可求得排气凸轮的上述数据（7）完成凸轮设计。五、飞轮设计14m.3.7ΔωmaxN22nmax0.12kg.m[δδ/ΔωWJPbTDYHGA有各角度的平衡力矩，用MATLAB拟合出组抗力矩图驱动力矩为30N.m由图求得由选取H/b=0.2得H=12mmb=60mmD=300mm作图见附图3六、设计感想15回顾此次活塞式压气机课程设计，至今我仍有许多想法，收获感慨都挺多的。一周的日子，短暂充实，我这组学会了很多很多东西，同时这周的课程设计，不仅可以巩固我们以前学习通过的东西，而且学过很多实践的知识。通过本次的课程设计使我们懂得理论与知识相互结合是很有必要的，只有理论上的知识是不够的，只有相互理论和实际动手能力和独立的思考的能力。在此一周，我感觉应自己体系的不牢固，有很多问题没有自己好好的解决，通过这一次课程设计之后一定要把上面用到速度分析，加速度分析，动态静力平衡，飞轮，凸轮。齿轮的有关知识重新学习一遍。此次课程设计能够顺利完成，要感谢组成员和毕老师。在我们组成员精诚团结，合作，讨论，分析得以完成任务。感谢成员的合作，贡献智慧解决设计中遇到一切问题，把我们设计完成。七参考文献16[1]孙恒陈作模机械原理【m】6版北京高等【m】育出版社2001[2]吕仲文机械创新设计【m】北京机械工业出版社2004[3]孟宪源现代机械手册[m]北京机械工业出版社1998