雙螺桿空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)最終版

1、 密級(jí)： 學(xué)號(hào)： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)學(xué) 院： 專 業(yè)： 機(jī)械工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)械工程本科 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的設(shè)計(jì)（論文）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，

2、同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江西科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于保 密 ， 在 年解密后適用本授權(quán)書。不保密 。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“” ）學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要雙螺桿壓縮機(jī)是一種比較新穎的壓縮機(jī)，因其可靠性高、操作維修方便、動(dòng)力平衡性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛地應(yīng)用于礦山、化工、動(dòng)力、冶金、建筑、機(jī)械、制冷等工業(yè)部門。雙螺

3、桿壓縮機(jī)已經(jīng)超過所有工業(yè)壓縮機(jī)的50 ，其市場份額超過80 ，今后其市場份額還將繼續(xù)擴(kuò)大。雙螺桿壓縮機(jī)可分為噴油螺桿空氣壓縮機(jī)、噴油螺桿制冷壓縮機(jī)、噴油螺桿工藝壓縮機(jī)、干式螺桿壓縮機(jī)、噴水螺桿壓縮機(jī)和其他螺桿機(jī)械裝置。由于油分離和氣體凈化技術(shù)的發(fā)展，噴油式螺桿壓縮機(jī)越來越多地被用到對(duì)空氣品質(zhì)要求非常高的場合，如食品、醫(yī)藥及棉紡企業(yè)，占據(jù)了許多原屬無油壓縮機(jī)的領(lǐng)域?？梢?，研究雙螺桿壓縮機(jī)具有十分重要的意義。本課題主要是設(shè)計(jì)通用的噴油雙螺桿空氣壓縮機(jī)，采用單邊不對(duì)稱擺線-銷齒圓弧型型線，陰、陽轉(zhuǎn)子齒數(shù)比為6：4。設(shè)計(jì)新型轉(zhuǎn)子型線，目的是使接觸線長度、泄漏三角形面積和封閉余隙容積3者達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)，

4、以進(jìn)一步提高雙螺桿壓縮機(jī)的機(jī)械性能。重點(diǎn)研究的是雙螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)、幾何特性、受力分析、熱力學(xué)計(jì)算。關(guān)鍵字：噴油雙螺桿空氣壓縮機(jī) 轉(zhuǎn)子型線 嚙合線 abstractdouble screw compressor is a kind of is new compressor, because of its high reliability, convenient operation and maintenance, good dynamic balance, the advantages of high adaptability and widely used in mining, ch

5、emical, power, metallurgy, construction, machinery, refrigeration and other industrial sectors. double screw compressor has more than 50% of all industrial compressor, the market share of more than 80%, its share of the market will continue to expand in the future. double screw compressor can be div

6、ided into the injection screw air compressor, injection screw refrigeration compressor, oil injection screw compressor, dry type screw compressor, screw compressor and other screw mechanism.thanks to the development of oil separation and purification technology of gas injection type screw compressor

7、 is increasingly used for air quality requirement is very high, such as food, medicine and cotton spinning enterprise, occupy a lot of the original belongs to the field of oil free compressor.visible, research is of great significance to double screw compressor. this topic is mainly the design gener

8、al spray double screw air compressor, the unilateral asymmetric cycloid - pin tooth line of circular arc type, yin and yang rotor gear ratio of 6:4. design a new type rotor line, the purpose is to make the contact line length, leakage and seal clearance volume 3 triangle area is to achieve optimal d

9、esign, in order to further improve the mechanical performance of double screw compressor. focus is the study of the double screw compressor rotor profile design, geometric characteristics, stress analysis, thermodynamic calculation.key words: injection type twin-screw air compressor rotor wire mesh

10、line目錄前 言1第1章 選題背景21.1 總設(shè)計(jì)要求21.2 壓縮機(jī)的特點(diǎn)21.3 工作原理2第2章 螺桿尺寸確定42.1 轉(zhuǎn)子直徑與長徑比42.2 導(dǎo)程和扭轉(zhuǎn)角42.3 確定轉(zhuǎn)子端面基本尺寸52.4 確定陽轉(zhuǎn)子螺桿尺寸62.4.1確定陽轉(zhuǎn)子各軸段直徑72.4.2確定陽轉(zhuǎn)子各軸段段長72.5 確定陰轉(zhuǎn)子螺桿尺寸72.5.1確定陰轉(zhuǎn)子各軸段直徑72.5.2確定陰轉(zhuǎn)子各軸段段長82.6 確定各標(biāo)準(zhǔn)件的型號(hào)82.6.1確定滾動(dòng)軸承型號(hào)82.6.2確定甩油環(huán)型號(hào)92.6.3確定鎖緊螺母型號(hào)92.6.4確定內(nèi)六角螺釘型號(hào)9第3章 轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)103.1 坐標(biāo)系建立及坐標(biāo)變換103.2 齒曲線及其共軛

11、曲線113.3 嚙合線方程133.4 單邊不對(duì)稱擺線銷齒圓弧型線13第4章 熱力學(xué)計(jì)算224.1內(nèi)壓力比224.2 容積流量及容積效率224.2.1.理論容積流量224.2.2.容積效率224.3 軸功率及絕熱效率234.3.1.指示功w234.3.2.軸功率244.3.3.絕熱效率ad244.3.4.絕熱指示效率i244.4 電動(dòng)機(jī)功率244.4.1.傳動(dòng)效率244.4.2電動(dòng)機(jī)功率244.4.3 電動(dòng)機(jī)型號(hào)確定25第5章 力學(xué)計(jì)算265.1 軸向力的計(jì)算265.1.1端面軸向力265.1.2氣體軸向力275.1.3齒輪軸向力275.2 徑向力的計(jì)算275.2.1.坐標(biāo)系275.2.2.計(jì)算

12、工況285.2.3.齒輪徑向力285.3 軸承支撐反作用力28第6章 主要零部件選材296.1 機(jī)體296.2 轉(zhuǎn)子296.3 軸承296.4 密封29第7章 結(jié)束語30參考文獻(xiàn)31附表一32附圖片33致謝37前 言經(jīng)過多位科學(xué)家及全世界各國的機(jī)械工程師的不斷研發(fā)和實(shí)踐，螺桿式的空氣壓縮能夠在很多場合使用，而且無論是功率的范圍也特別大。小型的壓縮機(jī)一般質(zhì)量輕，可以配上裝置，使其可移動(dòng)；而大型的壓縮機(jī)一般是組合式，同時(shí)并聯(lián)多個(gè)或多組中型的空氣壓縮機(jī)，已達(dá)到功率要求和功能的滿足。當(dāng)前，最先進(jìn)的螺桿式壓縮機(jī)技術(shù)當(dāng)屬雙螺桿空氣壓縮，它在單螺桿的基礎(chǔ)上，做了很多改進(jìn)，提高了工作效率、提升了節(jié)能效果、降低

13、了噪音等等。第1章 選題背景1.1 總設(shè)計(jì)要求本論文是設(shè)計(jì)一個(gè)小型的螺桿空氣壓縮機(jī)。主要目的是了解壓縮機(jī)的特點(diǎn)和發(fā)展情況，理解壓縮機(jī)工作原理，結(jié)構(gòu)及其作用。并進(jìn)行結(jié)構(gòu)和零件校核。設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)子公稱直徑為100mm。1.2 壓縮機(jī)的特點(diǎn)1）可靠性高：結(jié)構(gòu)簡單，零部件較少。設(shè)計(jì)中不存在易損件，提升了運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。2)操作維護(hù)方便：本體自動(dòng)化程度高、結(jié)構(gòu)簡單、零部件較少。故操作簡單、維護(hù)方便。 3）適應(yīng)性強(qiáng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)制輸氣的功能，不受排氣壓力的影響，能夠在任何工況下保持高效率。1.3 工作原理圖1.1如上圖1.1所示，在壓縮機(jī)的主機(jī)箱中，裝著一對(duì)相互嚙合的轉(zhuǎn)子，一個(gè)是陽轉(zhuǎn)子，一個(gè)是陰轉(zhuǎn)子。另外在

14、機(jī)體2端各開了2個(gè)口，一個(gè)吸氣口，供吸氣用的；一個(gè)是排氣口，供排氣用的。工作循環(huán)過程可以分為吸氣、封閉、壓縮和排氣，4個(gè)過程。 圖1.2 吸氣過程圖1.3 封閉過程 吸氣過程如圖1.2所示，空氣進(jìn)入，開始吸氣。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣吸入量增加。到下個(gè)開口封閉式，吸氣階段結(jié)束。如圖1.3所示，齒峰、機(jī)殼封閉。氣體被包圍在這個(gè)封閉的空間中。即封閉過程。 圖1.4壓縮過程 圖1.5 排氣過程壓縮過程如圖1.4所示，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，氣體壓縮。即為壓縮過程。排氣過程如圖1.5所示，當(dāng)齒頂達(dá)排氣口時(shí)，壓縮氣體排出機(jī)體。即為排氣過程。第2章 螺桿尺寸確定2.1 轉(zhuǎn)子直徑與長徑比轉(zhuǎn)子直徑是螺桿壓縮機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。確定

15、轉(zhuǎn)子直徑的原則是：最高速度在最佳齒，轉(zhuǎn)子直徑規(guī)格盡可能少，以滿足體積流量盡可能廣泛的范圍內(nèi)。除了制造成本相對(duì)較高以外，采用多個(gè)小容量的壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，有更多優(yōu)點(diǎn)。在每個(gè)轉(zhuǎn)子直徑，通常是多個(gè)的縱橫比，改變體積流量范圍內(nèi)，相鄰的體積流量系列交錯(cuò)相轉(zhuǎn)子直徑。列于下表2.1中，螺桿式壓縮機(jī)的幾何特征長度直徑比的影響。表2.1長徑比接觸線長度mm泄漏三角形面積mm軸向排氣孔口面積mm總排氣孔口面積mm1.04680.158088881.254600.1636967821.54610.1746177091.754660.1825576532.04740.1885096102.54960.206438547

16、2.2 導(dǎo)程和扭轉(zhuǎn)角圖2.1如圖2.1所示。體積大，如適當(dāng)增加排氣口面積和提高轉(zhuǎn)子剛性，經(jīng)常用較大的扭轉(zhuǎn)角和短引線轉(zhuǎn)子。 如下表2.2列出扭轉(zhuǎn)角不同時(shí)的轉(zhuǎn)子幾何特性。從表中可以看出，當(dāng)扭轉(zhuǎn)角增大時(shí)，一方面可以使排氣孔口面積增大，減少排氣過程中的能量損失；它也可以使接觸線長度、泄漏三角形面積的增加，導(dǎo)致增加的泄漏；此外，隨著扭轉(zhuǎn)角的增加也使得扭轉(zhuǎn)角系數(shù)降低，導(dǎo)致機(jī)器的尺寸增大。表2.2扭轉(zhuǎn)角/扭角系數(shù)接觸線長度/mm泄漏三角/mm排氣孔口面積/mm2001.03600.2453132500.997524090.1964933000.973734600.1637663250.950344860.1

17、519233500.919655130.14010922.3確定轉(zhuǎn)子端面基本尺寸圖2.2 端面尺寸圖轉(zhuǎn)子公稱直徑 do陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓直徑 d1=0.64do陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓直徑 d2=0.96d中心距 a=0.8d齒高半徑 r=0.205d陽轉(zhuǎn)子外徑 d1=1.05d陰轉(zhuǎn)子外徑 d2=0.96d陰轉(zhuǎn)子直線段 de=0.005d陽轉(zhuǎn)子導(dǎo)程 t1=1.2d陰轉(zhuǎn)子導(dǎo)程 t2=1.8d陰轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角 2=1/i 陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（r/min） n1=60u1/de1陰轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（r/min） n2=n1/i節(jié)圓螺旋角 =arctan（b1/2）轉(zhuǎn)子長度l=d1本設(shè)計(jì)中的幾何尺寸選用標(biāo)準(zhǔn)系列，具體見附表1（國標(biāo)螺桿尺寸

18、表格）。取do=100mm，陽轉(zhuǎn)子圓周速度u1=20m/s，查表得1=300，=1.5，b1=0.5mm，b2=1.5mm則陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓直徑 d1=0.64do=0.64100=64mm陰轉(zhuǎn)子節(jié)圓直徑 d2=0.96d=0.96100=96mm中心距 a=0.8d=0.8100=80mm齒高半徑 r=0.205d=0.205100=20.5mm陽轉(zhuǎn)子外徑 d1=1.05d=1.05100=105mm陰轉(zhuǎn)子外徑 d2=0.96d=0.96100=96mm陰轉(zhuǎn)子直線段 de=0.005d=0.005100=0.5mm陽轉(zhuǎn)子導(dǎo)程 t1=1.2d=1.2100=120mm陰轉(zhuǎn)子導(dǎo)程 t2=1.8d=1.

19、8100=180mm陰轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角 2=1/i =300/1.5=200節(jié)圓螺旋角 =arctan（b1/2r1）= arctan（52.45/2）=83.17轉(zhuǎn)子長度l=d1=1051.5=157.5 mm陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1=60u1/(3.14d1)=6020/(3.140.105)= 3639.67 r/min.陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2=n1/i=3639.67/1.5=2426.45 r/min.2.4確定陽轉(zhuǎn)子螺桿尺寸圖2.3 陽轉(zhuǎn)子草圖2.4.1確定陽轉(zhuǎn)子各軸段直徑如上圖2.3所示：段d1=35mm 估算。段d2=40mm 與圓柱滾子軸承n208e和甩油環(huán)配合。段d3=55mm 由軸肩估算出。段d

20、4=105mm 陽轉(zhuǎn)子外徑由公式計(jì)算得出。段d3=55mm 同段。段d6=40mm 與角接觸軸承7208b和圓柱滾子軸承n208e配合。段d7=30mm 與鎖緊螺母配合。2.4.2確定陽轉(zhuǎn)子各軸段段長段=60mm 估算。段=12+23=35mm 與圓柱滾子軸承n208e和甩油環(huán)配合。段=25+2=27mm 吸氣端蓋厚度25mm，內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子間隙2mm。段=157.5mm 轉(zhuǎn)子長度由公式計(jì)算得出。段=27mm 排氣端蓋25mm，內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子間隙2mm。段=23+18-1=40mm 與圓柱滾子軸承n208e和角接觸軸承7208b配合， 留間隙1mm段=21mm 與鎖緊螺母配合。2.5確定陰轉(zhuǎn)子螺桿尺寸

21、圖2.4 陰轉(zhuǎn)子草圖2.5.1確定陰轉(zhuǎn)子各軸段直徑如上圖2.4所示：段d1=30mm 與圓柱滾子軸承n2206e配合段d2=45mm 由軸肩估算出。段d3=96mm 陰轉(zhuǎn)子外徑由公式計(jì)算得出。段d4=45mm 同段。段d3=30mm 與角接觸軸承7306b和圓柱滾子軸承n2206e配合。段d6=20mm 與鎖緊螺母配合 2.5.2確定陰轉(zhuǎn)子各軸段段長段=20+1=21mm 與圓柱滾子軸承n2206e配合段=25+2=47mm 吸氣端蓋25mm，內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子間隙2mm。段=157.5mm 轉(zhuǎn)子長度由公式計(jì)算得出。段=27mm 排氣端蓋25mm，內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子間隙2mm。段=20+19-1=38mm 與

22、角接觸軸承7306b和圓柱滾子軸承n2206e配合。段=21mm 與鎖緊螺母配合。2.6確定各標(biāo)準(zhǔn)件的型號(hào)圖2.5 裝配草圖2.6.1確定滾動(dòng)軸承型號(hào)經(jīng)過計(jì)算出的軸徑，對(duì)照國標(biāo)表格，確定滾動(dòng)軸承型號(hào)列于下表2.3中。表2.3編號(hào)類型d/mmd/mm b/mm軸承代號(hào)3、7圓柱滾子軸承408023n208e8單列角接觸軸承4080187208b15、18圓柱滾子軸承306220n2206e14單列角接觸軸承3062167306b2.6.2確定甩油環(huán)型號(hào)經(jīng)過計(jì)算出的軸徑，對(duì)照國標(biāo)表格，確定甩油環(huán)型號(hào)列于下表2.4中。表2.4編號(hào)d/mmd1/mmd2/mmb/mmb1/mmc/mm14075501

23、250.52.6.3確定鎖緊螺母型號(hào)經(jīng)過計(jì)算出的軸徑，對(duì)照國標(biāo)表格，確定鎖緊螺母型號(hào)列于下表2.5中。表2.5編號(hào)鎖緊方式螺紋和螺距d/mmh/mmg/mmt/mmd/mmn-m扭緊力矩max.nm9am301.5451852.0403-m44.513am201.5381642.0333-m44.52.6.4確定內(nèi)六角螺釘型號(hào)按照設(shè)計(jì)的箱體壁厚與吸氣端蓋壁厚，對(duì)照國標(biāo)表格，確定內(nèi)六角螺釘號(hào)列于下表2.6中。表2.6編號(hào)個(gè)數(shù)螺紋db/mmdk/mmds/mmk/mm/mm168m164424161645174m624106625第3章 轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)3.1 坐標(biāo)系建立及坐標(biāo)變換坐標(biāo)系建立，如下圖3

24、.1所示：圖3.1 坐標(biāo)系關(guān)系1）陽轉(zhuǎn)子的動(dòng)坐標(biāo)系2）陰轉(zhuǎn)子的動(dòng)坐標(biāo)系。3）陽轉(zhuǎn)子的靜坐標(biāo)系。4）陰轉(zhuǎn)子的靜坐標(biāo)系。傳動(dòng)比是: （1）式中:2、1為陰、陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角； n2、n1為陰、陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； 2、1 為陰、陽轉(zhuǎn)子角速度； r2t、r1t為陰、陽轉(zhuǎn)子節(jié)圓半徑； z2、z1為陰、陽轉(zhuǎn)子齒數(shù)； i為傳動(dòng)比； a為陰、陽轉(zhuǎn)子中心距。2）坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)子型線的每一點(diǎn)都可在四坐標(biāo)表示。這些坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：a) 動(dòng)坐標(biāo)與靜坐標(biāo)的關(guān)系式，如下： （2）b) 動(dòng)坐標(biāo)與靜坐系的關(guān)系式，如下： （3）c) 靜坐標(biāo)與靜坐系的關(guān)系式，如下： （4）d) 動(dòng)坐標(biāo)與動(dòng)坐標(biāo)的關(guān)系式，如下; （5）e) 動(dòng)坐標(biāo)與動(dòng)坐

25、標(biāo)的關(guān)系式，如下; （6）3.2齒曲線及其共軛曲線（1）齒曲線方程型線通常是由齒曲線連接的多個(gè)節(jié)段。設(shè)計(jì)時(shí)，先在陽轉(zhuǎn)子上給定齒曲線，再用參數(shù)方程在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子動(dòng)坐標(biāo)中表示： （7）在式（7）中，和的t決定了組成曲線的b和e的坐標(biāo)和。（2）齒曲線的共軛曲線方程假定已在陰轉(zhuǎn)子上給定了一段組成齒曲線2，共軛曲線的組成是由轉(zhuǎn)子齒和曲線網(wǎng)格，為 （8）1）將方程代入坐標(biāo)變換式（5），通過動(dòng)坐標(biāo)o1x1y1與動(dòng)坐標(biāo)o2x2y2之間的坐標(biāo)變換式求得。 （9）1是表示曲線簇中某一條曲線位置的參數(shù)。2） 找出曲線簇的包絡(luò)條件。把包絡(luò)條件代入曲線簇方程，得到曲線簇方程，即 （10）將其微分上式。包絡(luò)線上任一點(diǎn)的切線

26、斜率。得 （11）其斜率為與包絡(luò)線共切于該點(diǎn)的曲線簇中的一條曲線。 （12）整理式（11）的右邊和式（12）右邊，令其相等（13） 或 （14）從上面的計(jì)算式可以看出，求共軛曲線時(shí)的必要條件是包絡(luò)條件。 （15）將方程（15）代入式（6）。得到方程。求共軛曲線為 （16）可得其包絡(luò)條件為 （17）3）求共軛曲線方程。若已在陰轉(zhuǎn)子上給定曲線的2為 （18）其共軛曲線方程，補(bǔ)充條件聯(lián)立表示，即 （19）同樣，若已在陽轉(zhuǎn)子上給定曲線1為 （20）其共軛曲線方程，補(bǔ)充條件聯(lián)立表示，即 （21）3.3嚙合線方程轉(zhuǎn)子共軛曲線嚙合點(diǎn)的集合即為嚙合線?？梢袁F(xiàn)想象，齒曲線可被動(dòng)坐標(biāo)o2x2y2上任一點(diǎn)的坐標(biāo)表示

27、，點(diǎn)在靜坐標(biāo)o2x2y2就能夠代表任意一個(gè)嚙合點(diǎn)。即嚙合線的方程。方程為 （22）3.4 單邊不對(duì)稱擺線銷齒圓弧型線圖3.2如上圖3.2所示。其組成如下表。表3.1陰轉(zhuǎn)子陽轉(zhuǎn)子嚙合線齒曲線曲線性質(zhì)齒曲線曲線性質(zhì)ab直線gh擺線12bc圓弧hi圓弧23cd擺線i點(diǎn)34d點(diǎn)ij擺線45de直線jk擺線51ef圓弧kl圓弧1正如上面提到的，轉(zhuǎn)子共軛曲線嚙合點(diǎn)的集合即為嚙合線。徑向直線ab和de倒角校正，去除原非對(duì)稱輪廓外擺線形成的點(diǎn)，并且使擺線ij形成點(diǎn)向內(nèi)移動(dòng)。此外，圓弧齒曲線擴(kuò)張的角度，形成保護(hù)的角度，使我在擺線轉(zhuǎn)子陽氣內(nèi)光盤外圈的形成，擺線的保護(hù)，是形成點(diǎn)嚙合性能非常敏感。圖3.3（1）ab與

28、gh1）陰轉(zhuǎn)子上的ab段為徑向直線，ab方程為: （23）參數(shù)2的變化范圍為 （24）由rto2bp,有 （25）式中r為齒高半徑，在國家標(biāo)準(zhǔn)壓縮機(jī)手冊(cè)中，規(guī)定r=0.205d，=0.48d。得2） gh方程，將方程（23）代入（5），得方程為 （26） 故有 將上述計(jì)算式代入式（14），得關(guān)系式為 （27）聯(lián)立（26）和（27）得到gh的方程，參數(shù)變化范圍由式24確定。3） 嚙合線方程ab和gh嚙合時(shí)的嚙合線方程。通過把方程（24）代入式（3）。并與式（27）聯(lián)立得到，即 （28）（1）bc與hi1）bc方程。曲線bc為一圓心在節(jié)點(diǎn) p。半徑為r的圓弧。如下： （29） 參數(shù)t為 （30）由

29、rto2bp，有 式中a 1為保護(hù)角，在國標(biāo)中通常為510，在本設(shè)計(jì)中取a 1=5。2）hi方程。曲線hi是陰轉(zhuǎn)子上銷齒圓弧bc的共軛曲線。將bc方程代入式（5。得到方程。如下： （31）故有 將上述計(jì)算式，代入式（14），得： 即（32）不難看出，bc與hi僅在的位置嚙合。把式（31）代入式（30）。簡化后得到hi方程。如下： （33）其參數(shù)變化范圍是由式（30）確定。3)嚙合線方程。把bc方程。代入式（3）。并與式（31）聯(lián)立。得到方程，如下： （34）其參數(shù)變化范圍是由式（30）確定。式（34）表明。銷齒圓弧的嚙合線是與銷齒圓弧一樣的圓弧。（3）i點(diǎn)與cd1）i點(diǎn)方程。陽轉(zhuǎn)子上的i點(diǎn)為一

30、固定點(diǎn)。在坐標(biāo)系中。為 （35）而由o1ip可知：2）cd方程。陰轉(zhuǎn)子上的cd曲線是與陽轉(zhuǎn)子上。i點(diǎn)共軛的曲線。將方程（36）代入式（6）。如下： （36）參數(shù)變化范圍為 （37）可用下式表示： （38）將式（36）代入式（38），整理得即 （39）故 （40） （41）其中 （42） e為徑向直線修正長度。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定e=0.005d。得e=0.5mm。3）嚙合線方程。將方程（36）代入式（2）。得到嚙合線方程。為 （43）（4）d點(diǎn)與ij1)d點(diǎn)方程。 陰轉(zhuǎn)子上的d點(diǎn)為一固定點(diǎn)。在o2x2y2坐標(biāo)中為 （44）其中，由曲線cd方程（36）。有 （45）式中由式（41）確定。2)ij方程。

31、陰轉(zhuǎn)子上的d點(diǎn)與陽轉(zhuǎn)子的ij是相嚙合的共軛曲線。將方程（45）代入式（5）。即得ij方程。為 （46）參數(shù)變化范圍為 （47）陰轉(zhuǎn)子ij曲線上?？捎孟率奖硎荆?（48）將式（46）代入（48）中，得 即（49） （50） （51）其中 圖3.4pj的求法如下：陽轉(zhuǎn)子上擺線ij的終點(diǎn)j與陰轉(zhuǎn)子徑向直線de的始點(diǎn)d的嚙合位置如上圖所示。根據(jù)嚙合定律，嚙合點(diǎn)的公法線必須通過節(jié)點(diǎn)p，即pd(pj)是de及jk的公法線，于是在直角三角形o2dp中得在直角三角形o2dp中， （52）在直角三角形o1o2j中，（53）3） 嚙合線方程將方程（45）代入式（3）中?？紤]包絡(luò)條件自然滿足。得到嚙合線方程。為 （

32、54）其參數(shù)變化范圍仍由式（48）確定。其嚙合先就是d點(diǎn)。在靜坐標(biāo)系中，即以o2為圓心。以d點(diǎn)到o2的距離為半徑的圓弧。（5）de與jk1）de方程。陰轉(zhuǎn)子上的de為一徑向直線。其方程為（55）參數(shù)2的變化范圍為（56）2）jk方程。陽轉(zhuǎn)子上的jk曲線。為陰轉(zhuǎn)子上徑向直線de的共軛曲線。將方程（56）代入式（5）。得方程。為（57）故有 將上述諸式代入式（14）。得到曲線轉(zhuǎn)角參數(shù)1與參數(shù)2的關(guān)系式為 （58）聯(lián)立方程58、57，即得jk的方程。參數(shù)變化范圍由式（56）確定。式（57）表明jk的性質(zhì)是一擺線。3）把方程（55）代入式（3）。與式（58）聯(lián)立。即得到其方程為 （59）其參數(shù)變化范圍

33、由式（56）確定。（6）ef與kl1）ef方程。陰轉(zhuǎn)子上ef曲線為一圓心在o2。半徑為r2 t的圓弧。其方程為 （60）參數(shù) t和變化范圍為 （61）2）kl方程。陽轉(zhuǎn)子上kl為陰轉(zhuǎn)子上ef的共軛曲線。將方程（60）代入式（5）。得 （62） 故有 將上述諸式代入式（14），可得包絡(luò)條件為 （63）把式（63）代入式（62），整理后得 （64）其參數(shù)變化范圍仍由式（61）確定。從式（64）不難看出。kl是圓心在o1。半徑為r1 t的圓弧。這說明這一段共軛曲線仍為圓弧。3）嚙合線方程。把方程（60）代入式（3）。得 （65）上式表明節(jié)圓圓弧的嚙合線為一固定點(diǎn)。即節(jié)點(diǎn)p。第4章 熱力學(xué)計(jì)算熱力學(xué)計(jì)

34、算是為了求出在壓力、溫度的變化等因素，并算出機(jī)器所需要的理論功率。轉(zhuǎn)子的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，在工作過程中，相同體積的先后進(jìn)行多個(gè)齒。因此，在螺桿式的壓縮過程中，只需要討論的一個(gè)齒槽的全過程，就能夠理解整個(gè)機(jī)器的工作。4.1 內(nèi)壓力比如果被壓縮的氣體視為理想氣體，壓縮過程與被假定為一個(gè)可逆絕熱過程，牙齒體積壓縮壓力比之間的范圍為達(dá)到的壓縮終了內(nèi)壓比為 （66）式中，pt = 0.8mpa為內(nèi)壓縮終了的壓力； = 0.1mpa(大氣壓),為吸氣終了壓力；vt為壓縮結(jié)束時(shí)的容積值；vo為吸氣結(jié)束時(shí)的容積值；為壓縮機(jī)的內(nèi)容積比；m為多方壓縮過程指數(shù)。將已知數(shù)據(jù)代入上式得=8。4.2 容積流量及容積效率4.2.1

35、.理論容積流量容積流量，為單位時(shí)間里轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的齒間容積之和。它的大小取決于壓縮機(jī)的幾何尺寸與轉(zhuǎn)速。若令=l/d1，則 （67）查手冊(cè)得： =0.4696；查手冊(cè)得： =0.971（陽轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角為300）；長徑比=1.5；d1=105mm；陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1=3639.67r/min。將已知數(shù)據(jù)代入式（67），得4.2.2.容積效率容積效率，是實(shí)際容積流量和理論容積流量之間的比值，計(jì)算式為 （68）式中v是容積效率, 已知=2.5m3/min，代入式（68），得4.3 軸功率及絕熱效率4.3.1.指示功w氣體看作理想氣體，其狀態(tài)方程如下所示： （69）(1)吸氣過程看作等壓過程吸進(jìn)的空氣質(zhì)量m為，=

36、pa，= t0=t1s=298k，空氣分子量m = 29.27，氣體常數(shù)r=8.314（j.mol-1.k-1）。（70）吸氣過程指示功w1為 （71）（2）壓縮過程看作絕熱過程壓縮結(jié)束時(shí)，齒間容積總的減少值為= = （72）壓縮結(jié)束時(shí)，齒間容積為 = = （73）排氣溫度td為,有熱量傳出，1nk=1.4，取n=1.10=360.078（k） （74）壓縮指示功w2為，空氣的絕熱系數(shù)k=1.4（75)（3）排氣過程看作等壓過程排氣過程指示功w3 （76）總的指示功w為 (77)4.3.2.軸功率（1）指示功率pi pi= （78）w為指示功，n為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,n=3000r/min。 （79）

37、軸功率 （80）m為機(jī)械效率，一般m =0.90-0.98，取m =0.90。 （81）4.3.3.絕熱效率ad絕熱效率ad反映了能量利用程度，其數(shù)值會(huì)根據(jù)不同的機(jī)型、不同的工況、及其他因素，取得適當(dāng)?shù)闹?。pd=0.8mpa, 取絕熱效率had=0.78。4.3.4.絕熱指示效率i （82）4.4 電動(dòng)機(jī)功率4.4.1.傳動(dòng)效率因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的理論轉(zhuǎn)速，因此采用增速齒輪傳動(dòng)。國標(biāo)中，效率為t=0.97-0.99。本設(shè)計(jì)中取t=0.98。4.4.2電動(dòng)機(jī)功率選取電動(dòng)機(jī)功率一般均大于軸功率，電動(dòng)機(jī)動(dòng)余度為：=1.05-1.15，本設(shè)計(jì)中取=1.10，電動(dòng)機(jī)功率 （83） 4.4.3

38、 電動(dòng)機(jī)型號(hào)確定本設(shè)計(jì)中采用三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)是y160m1-2，額定功率11kw，其轉(zhuǎn)速n=2930r/min，其效率d=0.88，則電能總消耗為： （84）第5章 力學(xué)計(jì)算高速旋轉(zhuǎn)的螺桿式壓縮機(jī)，運(yùn)行穩(wěn)定的機(jī)械系統(tǒng)，可以考慮轉(zhuǎn)子的陰陽都外力和力矩的平衡狀態(tài)下。這些力和力矩的氣體力，支座反力，轉(zhuǎn)子的重量，齒輪的受力，推力平衡活塞和輸入扭矩，氣體的扭矩，摩擦力矩5.1 軸向力的計(jì)算轉(zhuǎn)子上的軸向力fa為 fa=-+- （85）5.1.1端面軸向力軸向力端包括的軸向力和吸入端的軸向力的排氣端，并分別等于各部分和其上的產(chǎn)品氣體壓力區(qū)的作用。在轉(zhuǎn)子吸氣端面上作用的氣體壓力為吸氣壓力，氣體作用面積為，

39、 =（） （86） 其中 式中 轉(zhuǎn)子端面面積 端面處的軸頸面積 d轉(zhuǎn)子外直徑 z轉(zhuǎn)子齒數(shù) 轉(zhuǎn)子齒面面積 d轉(zhuǎn)子端面處的軸頸直徑得=（） =（-） =在轉(zhuǎn)子排氣端面，不同的氣體在排氣口端面面積的作用，排氣壓力的影響，廢氣從開口端的表面面積，吸入壓力的影響。此外，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，氣體壓力亦在一定范圍內(nèi)周期性變動(dòng)，致使總的排氣端軸向力也隨之改變。因此，一般可以假設(shè)對(duì)半氣壓放電區(qū)域的端面的算術(shù)平均值的進(jìn)氣壓力和排氣壓力。于是 =（+）（）+（） （87） =5.1.2氣體軸向力 氣體壓力作用于轉(zhuǎn)子螺旋齒面上的軸向分力即為氣體軸向力。對(duì)每一齒面間容積來說，氣體軸向力只能在被稱為接觸區(qū)槽段的有接觸線槽段中

40、產(chǎn)生。 = (88)式中所討論的第i個(gè)齒間容積內(nèi)，被壓縮氣體在該轉(zhuǎn)角位置時(shí)的氣體壓力 齒面a-1-5-a的軸向投影面積 齒面1-5-5-1的軸向投影面積 齒面3-4-5-5-3的軸向投影面積 = =721.9n (89)5.1.3齒輪軸向力的方向由吸氣端指向排氣端。 （90）式中 p齒輪傳遞功率（kw） n齒輪轉(zhuǎn)速（r/mim） 齒輪節(jié)圓直徑（cm）齒傾角（rad）綜上所述： fa=-+-=1656.6-602.4+721.9-514.4=1261.7n （91）5.2徑向力的計(jì)算5.2.1.坐標(biāo)系參考下圖5.1所示，轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系：圖5.1o1z1-陽轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)軸；o2z2-陰轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)軸；x1o1y1位于陽轉(zhuǎn)子吸氣端面；x2o2y2位于陰轉(zhuǎn)子吸氣端面。5.2.2.計(jì)算工況取基元容積與排氣孔連通時(shí)作為計(jì)