机械毕业设计26常州轻工职业技术学院活塞与气缸毕业设计

毕业设计用纸 第 1 页 共 22 页 第一章 活塞部件的概述 活塞与气缸构成了压缩容积。活塞须有良好的密封性，此外还要求： 1活塞与活塞杆（或活塞销）的连接和定位要可靠。 2有足够的钢度和强度。 3重量轻。两列以上的压缩机中，应根据惯性力平衡的要求配置各列活塞的重量。 4造工艺性好。 1.1 活塞的基本结构形式 活塞式压缩机采用的活塞基本结构形式有：筒形，盘形，级差式，组合式，柱塞式。 (1)筒形活塞 ： 用于小型无十字头压缩机，通过活塞销与连杆连接。压缩机工作时，侧向力将活塞压向气缸表面，活塞主要由裙部来承受侧向力。在 侧向力作用下，活塞销座附近的裙部壁面，发生局部扩张，可能磨坏，为避免发生这一情况，在活塞销座上应加筋，同时使销座附近的裙部略向内凹。为使活塞的磨损比较均匀，活塞销的中心线应通过支承表面的中心位置。在确定支承面的中心位置时，应除去活塞环的高度。用来装活塞的部分称为环部。靠近压缩容积的活塞环是密封环，靠曲轴箱侧的一道或两道装的是刮油环。 高速压缩机力求减轻活塞重量，除采用铝合金活塞外还采用轻型筒形活塞。活塞销座通过加强筋与活塞筒体以及顶部相连，为了防止因热膨胀造成不圆整面减小承压面的磨损，在销座与承压面间的筋 上开孔。活塞的侧面开切口，既可减轻活塞重量，又可减小摩擦功。 铝制活塞为了增加耐磨性和销座的承载能力，常在销座中压入磷青铜寸套。 活塞销可以用弹簧圈或用铝制端塞来保证它的轴向定位。 活塞与连杆的连接也可采用球形关节连接。优点是活塞在气缸内可以自动定心，而且不存在气体沿活塞销和销座间隙泄露的问题，缺点是结构复杂，加工困难。 (2)盘型活塞 用于低压、中压气缸中。为了减轻重量，一般铸成空心的。两个端面用加强筋互相连结，以增加钢性，根据活塞的直径，筋 数可取 3 8 条，为避免铸造应力和缩孔，以及防止工作中因受热而造成不规则变形，铸铁活塞的筋不能与彀部和外壁相连。 在活塞端面每两条筋之间开轻砂孔，清砂后用螺塞封闭，但须采取防漏防松措施。 转数较高的压缩机为了减轻活塞重量，采用铝制活塞或焊接活塞，有时也采用组合式铝制盘形活塞。直径较大的活塞，采用焊接结构，为了提高纲度和强度，除了布置数目较大的加强筋外，还须合理选择筋的形状和连接方式。筋不仅与端面焊接，也与彀部焊接。 毕业设计用纸 第 2 页 共 22 页 为了消除焊接应力，焊接活塞在机械加工前需经 650 700的退火处理。 (3)级差式活塞 ： 在串联两个以上压缩级的级差式气缸中，在某些有平衡容积的级差气缸中，为了降低活塞的重量，在平衡容积的一侧开启。 级差式活塞大都制成滑动式的，为了易于磨合和减小气缸镜的磨损，一般都在活塞的支承面上铸有轴承合金，为使离曲轴较远的活塞能够沿气缸表面自动定位，末级活塞与前面级活塞可以采取滑动连结。在串联三级以上的级差式活塞中，采用球形关节连接，末级活塞相对于前面级的活塞既能作径向的移动，又能转动。高压活塞有可能发生弯曲，为了避免活塞与汽缸摩擦，高压级活塞的直径应当比气缸直径小 0.8 1.2mm.。 经常向同一方向作用 的高压活塞上的活塞力，在它的连结关节中引起很大的摩擦力，这就使径向的自动调节发生困难，因此采用双球形关节连结。这样，通过球形关节中心线的 两次曲折，可以不需要很大的力即可得到径向移动，但结构不紧凑，用的不多。 (4)距环组合型活塞 ： 高压级中，活塞环径向厚度与它的直径的比值，比较后取得大些，以提高活塞环弹力和它对气缸表面的比压。这种活塞环若扳开锁口装入活塞槽，则在活塞环中发生不能容许的装配应力，使活塞环扳断。为了安装这种活塞环，我们制成了有隔距环的组合活塞。为了防止高压气体沿活塞过大的泄露，隔距环组合 式活塞端面应经研磨。 (5)柱塞 ： 活塞直径很小时，采用活塞环密封，在制造上有困难。因此采用不带活塞环的柱塞结构，它的密封作用有两种方式：一种靠柱塞和气缸间的细小间隙（在冷态下，相当于 2级精度的滑配合）和柱塞上的环槽所造成的曲折密封，来达到密封气体的目的。另一种是不带环槽的柱塞，气体的密封靠填料完成。填料的布置在气缸的一端，柱塞通过填料滑动，达到应有的压缩作用。柱塞的加工要求较高，但易达到；而难于加工的气缸深孔，可适当降低要求。 柱塞工作表面应经精磨，椭圆度和锥形度应在 2 级精度公差之半的范围内。柱塞的连结应有自动调整的措施，有平面移动连结，双球形关节，其作用都是使柱塞与气缸中心线自动对中。 1.2 活塞杆结构与活塞的连结 1.2.1 活塞杆的结构 活塞杆的一端与十字头相连，另一端与活塞相连。在几级串联的列中，活塞杆起着连结相邻活塞的作用，在级差活塞或高压活塞中，活塞杆也起活塞的作用。 活塞杆有贯穿和不贯穿两种。不贯穿活塞杆由十字头和活塞支承并导向，带悬挂活塞的贯穿活塞杆由两端的十字头导向。有时在填料近气腔处设衬套作为活塞杆的辅助导向， 毕业设计用纸 第 3 页 共 22 页 可使活塞杆在密封处的径向偏离得到适当的限制，保证填料工作的可靠性。 在 悬挂活塞中，由于活塞杆承受的重量较大和支承距离较长，所以工作时的弯曲较大。为了保证调料工作的可靠性，以及活塞与汽缸不接触，有的将活塞杆加工成上凸的形状。 在无油润滑压缩机中，为了防止油进入填料和气缸，活塞杆要适当增长，使进入刮油器的部分不进入填料，而且在杆上还设有挡油器。 1.2.2 活塞杆和活塞的连结 活塞与活塞杆的连结，通常采用圆柱凸肩和锥面连结两种。 在圆柱凸肩连结中，活塞与活塞杆的同心性靠圆柱面的精加工来达到。活塞力的传 分别由活塞杆上的凸肩和螺母来承担。 为使凸肩不致比活塞杆直径大太多，凸肩端 面上的许用支承力取得较高。因此，活塞与支承表面须经研磨，以增大有效的接触表面，同时也可以改善密封性能。 如果活塞没有完整的彀部，螺母要有严格的气密性，否则活塞内部容积在一定程度上成为气缸余隙容积，这在高压级别中特别显著。 由于活塞杆承受交变载荷，所以活塞杆的连结螺纹应制成细牙螺纹，螺纹根部倒圆，一减少应力的集中。 受了载荷后，活塞杆被拉长而活塞被压缩，另外活塞杆和活塞材料的线膨胀，从而使活塞与活塞杆之间可能产生轴向间隙，而造成活塞与支承凸肩或螺母与活塞间的间隙变大，因此，活塞禁锢在活塞杆上， 必须有防松措施。 活塞与活塞杆连结螺母常用的锁紧方法是加开口销。 锥面连结的优点是使用方便，活塞与活塞杆之间不需要定位销。缺点是加工复杂，锥度的加工要精确，否则活塞不能压紧而且不容易保证活塞与活塞杆之间的垂直度。 毕业设计用纸 第 4 页 共 22 页 第二章 活塞的强度校核 2.1 活塞的主要技术要求 1活塞在机械加工前的处理：铸造活塞应进行时效处理，焊接活塞应经过 650 700的退火处理。 2活塞的椭圆度和锥形度： 1）无十字头压缩机，不大于 2级精度直径公差 80%； 2）有十字头活塞压缩机，不大于 2级精 度直径公差（有轴承合金除外）。 3活塞杆孔中心线同轴兼支承面的不垂直度，在 100mm 长度内不超过 0.02mm,筒形活塞 ,活塞销孔中心线同活塞中心的不垂直度 ,在 100mm长度内不大余 0.02mm。 4活塞的外圆同活塞杆孔中心线的不同轴度不大于 0.02 0.05mm。 5活塞销孔中心线与活塞外圆柱面中心线不相交偏差： 1）活塞外径 250mm，不大于 0.02mm;2)活塞外径 250mm,不大于 0.03mm。 6活塞环槽两端面应垂直活塞杆孔，其不垂直度应在 100mm长度内不大于 0.02mm。 7活塞外圆 表面，环槽端面的光洁度：有十字头时不低于 6；无十字头时不低于7；活塞环槽端面光洁度不低于 6。 8活塞外圆表面及活塞环槽端面，不允许有缩松，擦伤，锐边，凹槽和毛刺。 9两端轴肩及活塞杆支承表面在装配时要求研磨贴合。 10活塞加工完毕后应进行水压试验，一般取水压为最大工作压力的 1.5 倍，维持10分钟，不得有渗漏和残余变形。 表 1-1 活塞常用材料 活塞结构形式 材料 筒形活塞 ZL7， ZL8， ZL10， HT20-40， HT25-47， HT30-54 盘形活塞 ZL7， ZL8， ZL10， ZL15， HT20-40， HT25-4720 铜，16Mn， ZG25B 级差式活塞 HT20-40， HT25-47， HT30-54 或 20 钢， ZG25B 或锻钢 柱塞 35CrMoALA， 38CrMoALA，均应渗氮 毕业设计用纸 第 5 页 共 22 页 2.2 活塞销的主要技术要求 1 20钢和 20Cr钢制的销子，圆柱外圆表面的渗氮（加工后的零件）为： 1）若厚 35mm 的活塞销 0.8 1.2mm； 2）厚度大于 5mm 的活塞销 1.1 1.7mm； 3）十字头销 1.11.7mm，活塞销内表面不许有渗炭硬化层。 2销子外圆柱表面硬度为 HC57-67，各点硬度差不大于 3个 HRC单位。 3销子硬化层的显微组织应符合下列规定： 1）渗碳层应是细密的马氏组织，不允许有针状或连续网状的游离渗碳体； 2）高频淬火硬化层应是细针状的马氏组织，其转变后应为索氏体组织，并允许有铁素体的晶粒存在。 4销子外圆的椭圆度和锥形度不大于 2级精度直径公差之半。 为 8。 6销子外圆表面不允许有裂纹，凹痕，擦伤，斑疤以及由可见的非金属夹杂物等缺陷。 7销子加工完后，应进行磁粉擦伤，不得有裂纹。 活塞销材料，表面热处理及硬度、光洁度要求。 图 1 2 材料 热处理 表面硬度 表面光洁度 20钢 渗碳淬火 HRC55-62 8 9 45钢 高频淬火 HRC50-58 8 9 20Cr 渗碳淬火 HRC50-58 8 9 2.3 活塞的强度较核： 盘形活塞：立式气缸盘形活塞的高度，满足安放活塞环的要求外，应取最小数值。其他形式压缩机中滑动活塞的高度，应按支承表面上的许用比压来较核。 1 端面中最大的弯曲应力 ： b=x max/4t（公斤 /厘米） (1 1) 式中： x 当量圆的直径，其值： x= （ d2-d1） /i （厘米） d2 活塞外壁的内径（ cm）； d1 活塞彀部的外径（ cm）； i 加强筋数； 毕业设计用纸 第 6 页 共 22 页 max 气缸中最大气体压力（公斤 /厘米）； t 活塞一端顶部厚度（厘米）。 2 由许用弯曲应力得出顶部厚度 ： t = 2/x（ max/ b ） +t1 (厘米 ) (1 2) 式中： t1 考虑铸造偏差的附加项，可取 t1 =0.2 0.5； b 许用弯曲应力，铸铁 b 400公斤 /厘米，铸铝 b 200公斤 /厘米，铸铜 b 700公斤 /厘米。 最后，无论是单端面或双端面的活塞杆连结处的彀部，应计算切应力： = 4 r/d1t （公斤 /厘米） (1 3) 许用的剪切应力：铸铁 400 450公斤 /厘米。 式中含义与式 (1 1)和 (1 2)相同 . 活塞与活塞杆的凸台比压的校核： 塞与活塞杆之间的凸台，若为圆柱凸台连结时，支承面上的比压： q = 4P/ (d2-d1) 式中： q-比压许用值：铝活塞 q 200 250 公斤 /厘米；铸铁活塞 q 400公斤 /厘米；铜活塞 q 800 1000公斤 /厘米。 如果比压计算超过许用值，则可加钢衬环的方法来将低比压。 已知：活塞直径 =940 毫米 ,活塞长度 =430 毫米 ,d1=34.0 厘米 ， d2=86.5 厘米，i=10，进气压力 =0.03 MPa,排气压力 =0.185MPa, max=0.155Mpa=1.58公斤 /厘米 ,活塞体 =102.9公斤 ,活塞杆 =102.9 公斤 . 当量圆直径 : x= (d2-d1)/i = (84.5-34.0)/10=25.2(厘米 )； 活塞顶部最大弯曲应力： b=x max/4t=(2 5.2*1.58)/4*2=62.7(公斤 /厘米 )； 剪切应力： = 4 r/d1t=(46.7*1.58)/34*2=50.67(公斤 /厘米 ). 活塞支承面对气缸镜面的单位压力： G=102.9+(102.9/2)=154.35 (公斤 ) bH=20.8*(94/2)=977.6 (厘米 ) k=G/bH=154.35/977.6=0.158 (公斤 /厘米 ) 毕业设计用纸 第 7 页 共 22 页 k k (1 公斤 /厘米 ) 安全。 q=4P/ (d2-d1)=(3.14*93.4*1.89)/3.14(13-9)=187(公斤 /厘米 ) q q 安全 注 : b-承压表面的投影宽度 (厘米 )； H-除去活塞环面的承压表面的高度 (厘米 )。 2.4 活塞的结构与用途 ： 活塞是由活塞头和滑管组成。活塞可以用铝镁合金铸造，也可以用优质碳素钢分别加工，然后烧结而成，使二者形成一个整体。活塞是用来在气缸中压缩气体的。活塞的尺寸和形状必须与气缸紧密配合，以减少气体的泄漏。活塞的重量越轻越好，以减少活塞在做往复运动时的惯性，保证压缩机运转时的平稳性。 第三章 活 塞杆的强度校核 活塞杆 :活塞杆的直径在热力计算中已初步确定 ,工作图设计时 ,必须进行稳定性校核 . 3.1 不贯穿活塞杆的稳定性校核 不贯穿活塞杆的稳定性校核 ,可看作两端为连结的细杆 ,其长度按十字头销至盘形活塞中点或级差活塞起点之间的距离计算： 当柔度 l/i 100时 i为惯性半径， i= J/F ； J为惯性截面距（厘米）； F为截面积（厘米） ，按尤拉公式计算： ns = EJ/Pl 式中： ns-安全系数，许用值为 ns 10 20； E-活塞杆材料弹性模数，钢 E=（ 2 20） *105 公斤 /厘米； J-截面惯性距，活塞杆 J=（ d） /64（厘米）， d为活塞杆直径； P-最大活塞力（公斤）。 当柔度 50 l/i 100 时，按下式计算： ns = Fk（ 1-c*l/i） /P 式中： ns-安全系数，许用值为 ns 5 10； F-杆的截面积（厘米）； k-系数，碳素钢 k=3350，合金钢 k=4700； c-系数，碳素钢 c=0.00185,合金钢 c=0.0049； P-最大活塞力（公斤）。 毕业设计用纸 第 8 页 共 22 页 当柔度 i 50时，活塞杆的强度计算作为稳定校核的依据，即： ns = s/ c 式中： ns-安全系数，许用值为 ns 5 8； s-材料屈服强度； c-活塞杆的压缩应力。 3.2 活塞与活塞杆的凸台比压的校核 塞与活塞杆之间的凸台，若为圆柱凸台连结时，支承面上的比压： q = 4P/ (d2-d1) p 式中： q-比压许用值：铝活塞 q 200 250 公斤 /厘米；铸铁活塞 q 400公斤 /厘米；铜活塞 q 800 1000公斤 /厘米。 如果比压计算超过许用值，则可加钢衬环的方法来将低比压。 3.3 活塞杆的螺纹连结静强度校核和疲劳强 度 校核 (1).压缩机工作时，螺纹部分承受总的轴向载荷： Q=T+xP 式中： T-螺栓拧紧时的预紧力； x-载荷系数； P-最大活塞力（公斤）。 (2).预紧 力 : T=K（ 1-x） P 式中： k-预紧系数，取 2 3； P-最大活塞力（公斤）。 （ 3） .载荷系数： x = p/ s+ p 式中： p-活塞柔度系数： p=l/E1F E1-活塞材料的弹性模数（公斤 /厘米）； F-活塞彀部截面积（厘米）； l-活塞高度（厘米）。 s -活塞杆柔度系数： s=( li/Fi)/E2 E2-活塞杆材料弹性模数 (公斤 /厘米 )； li-活塞杆任一相等直径区段的长度（厘米）； 毕业设计用纸 第 9 页 共 22 页 Fi-活塞杆任一相等直径截面积（厘米）。 （ 4） .在轴向载荷 Q作用下螺纹中产生的正应力： =Q/F（公斤 /厘米） 式中： F-螺纹根部截面直径（厘米）； （ 5） .此外，还由于旋紧螺母时，在扭转力矩 Mk作用下产生剪切应力： =Mk/02d（公斤 /厘米） 式中： d-螺纹根部截面直径（厘米）； （ 6） .扭转力矩： Mk= Td0 （公斤厘米） 式中： -系数，有油润滑时为 0.06 0.08，无油润滑时为 0.11 0.13； d0-螺纹外径 (厘米 )； （ 7） .螺纹安全系数 ： nB = s/ +3 式中： nb-安全系数，许用值 nB 1.5 3； s-活塞杆材料的屈服强度（公斤 /厘米）； （ 8） .活塞杆螺纹承受的是交变载荷，其最大轴向载荷为 Q，最小轴向载荷为 T， 疲劳计算强度校核应力幅的安全系数 na和最大应力安全系数 n： na = （ -1- min） /（ k / + ） a n = 2 -1+（ k / - ） min/（ k / + ）（ min+2 a） 式中： -1-材料受拉压时的疲劳强度，见表（ 1 5）； -应力循环对称系数，各种材料的 由附录三查取； k -应力集中系数，各种材料强度的应力集中系数可由表 1-3查取， 活塞杆连结均采用细牙螺纹， k 值建议采用相应的英制螺纹的数值； -尺寸系数，根据不同的螺纹直径，由图的知； min-螺纹内受的最小应力（公斤 /厘米）； a-应力幅： a = （ max- min） /2 （公斤 /厘米） max-螺纹内受的最大应力（公斤 /厘米）； 安全系数许用值： na 2.5 4n 1.25 2.5。 毕业设计用纸 第 10 页 共 22 页 螺纹连结的拉压应力集中系数 k 表 1 3 （公斤 /厘米） 4000 6000 8000 10000 k 公制螺纹 3.0 3.9 4.8 5.2 k 英制螺纹 2.2 2.9 3.5 3.8 3.4 活塞杆常用材料性能和处理方法 25钢 它的屈服强度为 3200(公 斤 /厘米 ),它的拉压疲劳强度为 1800(公斤 /厘米 ),热处理方法为表面淬火 ,主要应用在压缩空气和无腐蚀性气体中。 45钢 它的屈服强度为 3600(公斤 /厘米 ),它的拉压疲劳强度为 2100(公斤 /厘米 ),热处理 方法为表面淬火 ,主要应用在压缩空气和无腐蚀性气体中。 40Cr 它的屈服强度为 7000(公斤 /厘米 ),它的拉压疲劳强度为 3400(公斤 /厘米 ),热处理方法为表面淬火 ,主要应用在压缩空气和无腐蚀性气体 ,还有用在有较高的强度和疲劳强度中。 38CrALA 它的屈服 强度为 8500(公斤 /厘米 ),它的拉压疲劳强度为 4300(公斤 /厘米 ),热处理方法为氮化 ,主要应用在有很高的硬度、耐磨性、疲劳强度和较高的耐腐蚀性场合中。 30Cr13 它的屈服强度为 6500(公斤 /厘米 ),它的拉压疲劳强度为 2700(公斤 /厘米 ),热处理方法为表面淬火 ,主要应用在压缩腐蚀性气体中 ,如氧气等。 3.5 活塞杆的强度较核计算 已知：活塞杆尺寸如图所示，最大活塞力为 16.326吨，活塞杆的材料为 38CrMoAlA，强度校核如下： 1）稳定性计算 .惯性半径 I: J = d4 /64 = 3.14 94 /64 毕业设计用纸 第 11 页 共 22 页 = 322 4 F = d2 64 = 3.14 9/64 = 63.6 I = J/F =2.25 . 柔度 : l/I l =213.7厘米 (活塞中心到十字头中心的距离 ) I =2.25厘米 l/I = 213.7/2.25 = 95 50 1.5 3, 安全。 . 活塞杆螺纹内部应力强度校核 . 螺纹内受的最小应力 min : min = T F T = 32162.22 F = 7.863/ 4 毕业设计用纸 第 14 页 共 22 页 min = 662.67 . 螺纹内受的最大应力 max : max = Q F Q = 32407.11 F = 7.863/ 4 max = 667.7 . 应力幅 a : a = ( max min ) / 2 max =667.7 / min =662.67 / a =2.5 / . 螺钉材料的疲劳极限 -1 ： 材料 38CrMoAlA : 拉压疲劳强度 -1 =4300 热处理方法 ：氮化 同填料接触部分表面硬度 ： HV800 1100 应用场合：有很高的硬度、耐磨性、疲劳强度和较高的腐蚀性能。 . 应力集中系数 K : 查表可得 K =5.2 . 尺寸系数 : 由图可得 =0.5 . 应力循环对称系数 : 由表可查得 =0.1 . 应力幅安全系数 na : na = -1 min /(K/ ) a -1 = 4300 =0.1 min = 662.67 K =5.2 = 0.5 a =2.5 / 毕业设计用纸 第 15 页 共 22 页 na = 4300-0.1 662.67/(5.2/0.5 +0.1) 2.5 = 161.28 na =161.28 2.5 4,安全。 . 最大应力安全系数 n: n =2 -1 (K/ - ) min /(K/ )( min 2 a) -1 = 4300 =0.1 min = 6627.67 K =5.2 = 0.5 a =2.5 / n =2 -1 (K/ - ) min /(K/ )( min 2 a) =2 4300+（ 5.2/0.5 - 5.2） 6627.67/(5.2/0.5+0.1)(6627.67 + 2 2.5) =2.2 n =2.2 在允许范围 1.25 2.5之间 , 安全。 3.6 活塞杆过热的原因和排除方法 过热原因： (1)、活塞杆与填料的配合间隙过小； (2)、活塞杆与填料装配时产生偏斜； (3)、活塞杆表面粗糙； (4)、活塞杆与填料的润滑油有污垢或润滑油不足造成干摩擦； (5)、填料中气和油中混入杂物； (6)、填料箱中的金属盘密封圈卡不住，不能自 由移动； (7)、具有冷却装置的填料箱冷却不好； (8)、填料箱往机身上装配时螺栓紧的不正，使其活塞杆产生倾斜，活塞杆在运转时填 料 中的金属盘摩擦加剧产生发热。 排除方法： (1)、重新装配填料，适当调整其配合间隙； (2)、重新装配活塞杆不得偏斜； (3)、准确安装重新磨杆塞杆； (4)、清洗换油，调整供油量； (5)、使气和油清洁； (6)、在安装时要试一下，活动要自由，并按规定保持一定间隙； (7)、检查调整填料箱的冷却情况； (8)、重新检查填料箱，将其倾斜改过来。 毕业设计用纸 第 16 页 共 22 页 第四章 压缩机的故障原因和对 策分析 4.1 过热故障 轴和轴承、十字头与滑板、填料与活塞杆等摩擦处，温度超过规定的数值称之为过热。过热所带来的后果：一个是加快磨擦副间的磨损，二是过热量的热不断积聚直致烧毁磨擦面以及烧抱而造成机器重大的事故。造成轴承过热的原因主要有：轴承与轴颈贴合不均匀或接触面积过小；轴承偏斜曲轴弯曲、扭；润滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障造成断油等；安装时没有找平，没有找好间隙，主轴与电机轴没有找正，两轴有倾斜等。 压缩机的事故 。 4.2 断裂事故 1、曲轴断裂 ：其断裂大多在轴颈 与曲臂的圆角过渡处，其原因大致有如下几种：过渡圆角太小， r 为曲轴颈 ) ；热处理时，圆角处未处理到，使交界处产生应力集中；圆角加工不规则，有局部断面突变；长期超负荷运转，以及有的用户为了提高产量，随便增加转速，使受力状况恶化；材质本身有缺陷，如铸件有砂眼、缩松等。此外在曲轴上的油孔处起裂而造成折断也是可以看到的。 2、 连杆的断裂： 有如下几种情况：连杆螺钉断裂，其原因有：连杆螺钉长期使用产生塑性变形；螺钉头或螺母与大头端面接触不良产生偏心负荷，此负荷可大到是螺栓受单纯轴向拉力的七倍之多，因此，不允 许有任何微小的歪斜，接触应均匀分布，接触点断开的距离最大不得超过圆周的 1/8 即 450 ；螺栓材质加工质量有问题。 3、 活塞杆断裂 ：主要断裂的部位是与十字头连接的螺纹处以及紧固活塞的螺纹处，此两处是活塞杆的薄弱环节，如果由于设计上的疏忽，制造上的马虎以及运转上的原因，断裂较常发生。若在保证设计、加工、材质上都没有问题，则在安装时其预紧力不得过大，否则使最大作用力达到屈服极限时活塞杆会断裂。在长期运转后，由于气缸过渡磨损，对于卧式列中的活塞会下沉，从而使连接螺纹处产生附加载荷，再运转下去，有可能使 活塞杆断裂，这一点在检修时应特别注意。此外，由于其它部位的损坏，使活塞杆受到了强烈的冲击时，都有可能使活塞杆断裂。 4.3 气缸、缸盖破裂： 对于水冷式机器，在冬天运转停车后，若忘掉将气缸、缸盖内的冷却水放尽，冷却水会结冰而撑破气缸以及缸盖，特别是在我国的北方地区，停车后必须放掉冷却水；由于在运转中断水而未及时发现，使气缸温度升高，而又突然放入冷却水，使缸被炸裂；由于死点间隙太小，活塞螺帽松动，以及掉入缸内金属物和活塞上的 毕业设计用纸 第 17 页 共 22 页 丝堵脱出等原因都会使活塞撞击缸盖，使其破裂。 4.4 燃烧 和爆炸事故 有油润滑压缩机中往往产生积碳问题，这是我们所不希望的，因为积碳不仅会使活塞环卡在槽内，气阀工作不正常以及使气流信道面积减小增加阻力，而且在一定的条件下积碳会燃烧，导致压缩机发生爆炸事故。因此，气缸中的润滑油不能供给太多，不能让没有经过很好过虑，含有大量尘埃的气体吸入气缸，否则形成积碳与含有多量挥发物的气体接触导致爆炸。为要防止燃烧、爆炸发生，一定要计划检修，定期清洗储气罐和管道的油垢。 除此以外，引起压缩机燃烧和爆炸事故还有如下操作方面的原因：压缩机在用氢、氧、氮氢气负荷试车之 前，没有用低压的氮气将空气驱除干净而引起爆炸。因缺乏操作知识，开车后没有打开压缩机到储气罐的阀门，致使排气压力急剧升高导致爆炸。因此，要防止这类事故发生，开车前必须熟悉操作规程，开车后，密切注意压力表数值。在一般中小型压缩机中，最好将压缩机到储气罐这段管路上的闸阀取消，只留下逆止阀即可。此外，对压缩机操作工应进行上岗前的培训。 由于压缩机高压级气阀不严密，使高压高温的气体返回气缸，在排气阀附近产生高温，当有积碳存在时，即会引起爆炸。为避免事故，此时必须检修排气阀、检查漏气部位，消除故障。 4.5 润 滑油选 择 空压机气缸用的润滑油采用 SYB1216-60S 标准，牌号为 HS-13 和 HS-19 的压缩机油。从黏度角度考虑，一般夏季采用 HS-19 润滑油，冬季采用 HS-13 润滑油。但是有的操作者不注意气缸润滑油的选用，认为不管夏季或冬季，只要有润滑油就行。若夏季选用 HS-13 润滑油，由于环境温度高，相对空压机气缸温度也高，使润滑油的黏度降低，这样一方面不利于润滑，容易使活塞环拉毛缸表面；另一方面，不利于气缸的密封，容易漏气，增加能耗。同样，若冬季使用 HS-19 润滑油，其黏度过大，虽对密封有好处，但增加了空压机 活塞环的运动阻力和气体流经气阀通道的阻力，使压缩机能耗增加。 因此，必须随季节变化及时更换气缸润滑油。 毕业设计用纸 第 18 页 共 22 页 第五 章 零件结构工艺分析 5.1 零件结构工艺分析 数控车床所能加工零件的复杂程度比较数控铣床简单，数车床最大的能控制三个轴即（ X Z C）加工出的面是刀具（包括成形刀具）的片面运动和主轴的旋转运动共同形成的所以数控车床的刀具轨迹不会太复杂。其难点主要在加工的效率，加工精度提高，特别是对切削性能差的材料或切削工艺性差的零件，例如 小深控，薄壁件，窄深槽等，着些结构的零件 允许刀具运动的空间狭小，工件 结构刚性差，安排工序时特殊考虑 . 5.2 活塞杆零件 加工程序 左边加工 M3 S600 T0101 G0 X100 Z100 G0 X37 Z0 G01 X-0.1 F80 X30 Z2 G71 U1 R1 P10 Q20 X0.52 F-120 G0 X100 Z100 M5 M30 M3 S1200 T0101 G0 X35 Z2 N10 G1 Z0 F80 Z-12 N20 G0 X100 Z100 M5 M0 切槽 M3 S450 T0202 G0 X31 Z-10 G1 X20.5 F15 G0 X31 X100 Z100 M5 毕业设计用纸 第 19 页 共 22 页 M0 M3 S1000 T0101 G0 X31 Z-10 G1 X31 Z-10 G1 X20 G0 X31 X100 Z100 M5 M30 加工右边 M3 S600 T0101 G01 X37 Z0 G1 X-0.1 G0 X35 Z2 G71 U1 R1 P10 Q20 X0.5 Z0.1 F120 M5 M0 M3 S1200 T0101 G0 X35 Z2 N10 G01 X16 Z0 G03 X16 Z-3 G01 Z-137 GO2 X2O Z-139 R2 G01 X22 X24 Z-140 N20 Z-172 G0 X100 Z100 M5 M30 毕业设计用纸 第 20 页 共 22 页 第六章 小结 眨眼间，为期两个月的毕业设计结束了，让我有种解脱的感觉。 在设计的过程中让我觉得好累，好辛苦。同时也觉得自己以前的想法太简 单，天真了。原来要做一名设计师并不是象我以前想的那么简单的。尤其是做一名优秀的设计师，那更是相当的困难，因为要做一名优秀的设计师不但要有丰富的知识和熟练的技术，更重要的是要有丰富的实践经验。这些多是我们在走上工作岗位后所要具备的。 在本次的设计过程中，我真的是受益非浅。我不但学到了许多以前课本上学不到的东西，更认识了许许多多的优秀的设计师，他们在这次的设计过程中给了我很大的帮助。他们不但帮我解决了许多技术性的问题，更是无私的把他们丰富的实践经验教给我，而且，还在闲暇时间教我使用国产的开目 CAD 软件。 在这次 的设计过程中，我不但学会了怎样去设计一个产品，更巩固了自己已学过的知识，同时也掌握了许多新的知识。 在设计产品时，我们首先要做的是拟订一个总体的设计方案，选择活塞体和活塞杆的设计参数和材料，同时也要对这些零部件进行强度和钢度校核，也要配备这些零件的图纸，以供参考之用。 在设计的过程中，我发现有许多东西不是靠个人的能力所能完成的，需要靠大家的合作来共同的完成。还要会用大量的参考书来帮我们完成设计。 但，与此同时，也存在许多的不足。在运用软件画图时，不能熟练的掌握每个指令的功能，也不能熟