压缩机曲轴设计及校核DOC

1、 目录课程设计任务书2第一章活塞式压缩机曲轴结构设计错误！未定义书签。1.1轴径尺寸的确定错误！未定义书签。1.2曲轴的静强度验算：错误！未定义书签。121驱动侧的曲柄销位置I-I错误！未定义书签。122驱动侧主轴颈位置III-III错误！未定义书签。123驱动侧曲柄位置V-V错误！未定义书签。第二章活塞式压缩机曲轴结构校核错误！未定义书签。2.1第一个危险位置错误！未定义书签。2.1.1被驱动侧的曲柄销位置I-I错误！未定义书签。2.1.2被驱动侧主轴颈位置III-III错误！未定义书签。2.1.3被驱动侧曲柄位置V-V错误！未定义书签。2.2第二个危险位置错误！未定义书签。2.2.1驱动侧

2、的曲柄销位置I-I错误！未定义书签。2.2.2驱动侧主轴颈位置III-III错误！未定义书签。2.2.3驱动侧的曲柄位置V-V错误！未定义书签。2.3第三个危险位置错误！未定义书签。2.3.1驱动侧的曲柄销位置I-I错误！未定义书签。2.3.2驱动侧主轴颈位置III-III错误！未定义书签。2.3.3驱动侧主轴颈位置V-V错误！未定义书签。2.4第三个危险位置错误！未定义书签。2.4.1驱动侧的曲柄销位置II错误！未定义书签。2.4.2驱动侧的曲柄销位置IIIIII错误！未定义书签。2.4.3驱动侧的曲柄销位置VV错误！未定义书签。第三章曲轴的疲劳强度验算错误！未定义书签。课程设计总结错误！未

3、定义书签。参考文献错误！未定义书签。课程设计任务书学生姓名：你懂得设计题目：XXXXX压缩机曲轴结构设计及强度校核（1）设计条件和依据：ZW型压缩机，两列、立式、曲拐错角180热力、动力计算选取参数如下:相关位置时曲轴受力:列InNmm位置T(N)1R(N)1T(N)2R(N)2P气maXa=0035000-31500Ra=23063607381.165407600745000maXTa=29050603325123505955900600maXMa=1006810-2987.38660366920200maXTa=160307.1-120.3-1750-175maXRmaXa=190619.

4、9433058.5要求:1、曲轴的结构设计2、曲轴的强度校核（1）静强度校核（2）疲劳强度校核3、绘制结构设计草图一张（A2）；绘制曲轴的零件图一张（A1）;绘制曲轴的装配图一张（A1）4、计算说明书一份指导教师：xxx2013.12.24第一章活塞式压缩机曲轴结构设计铸造曲轴可节省原材料，耐磨性与消震好由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油,所以耐磨性好.同样，由于石墨的存在，灰口铸铁的消震性优于钢工艺性能好.另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰口铸铁的可切削加工性优于钢减少加工工时，并可把曲轴的形状设计合理，轴颈一般铸造成空心结构。内孔径为外径的一半左右。空心结构可以提高曲轴的疲劳强度，

5、减少曲轴的重量。主轴颈、曲柄、曲柄销三部分的形状应首先保证能达到足够的强度和刚度，使应力尽量均匀分布，抗疲劳强度高，并且重量轻，便于加工。一般将主轴颈直径设计得大于曲柄直径的10%，油孔直径应大于008d，孔缘的圆弧半径应大于004d，钻斜孔时，倾斜角应小于30，油孔径取8mm，平衡重可以抵消旋转质量和往复惯性力及其力矩的作用。平衡重的质量分布应使其重心远离主轴的旋转中心，以减轻起质量。材料为稀土一镁一球墨铸铁。材料的特性是具有较高的强度，较小的缺口敏感性，较高的强度及良好的吸震性。轴径尺寸的确定曲柄销直径D=（4.65.6）、p=（4.65.6）43=（4.65.6）X1.140=5.36.

6、4m为保证安全，取D=65m主轴颈直径D=（111）D1=（11.1）X65=6571.5mm为保证安全，取D=80mm1曲柄销与主轴颈的中心线间距离S=60mm所以S=D-（S-D）22=80-（60-65）22=12.5mmS=12.5D65=0.1920因此符合标准曲柄销轴颈长度l=70mm曲柄厚度t=(0.60.7)D=(0.607)X65=3945.5mm取t=50mm曲柄宽度h=(1.21.6)D=(1.21.6)X65=78104mm取h=90mm过度圆角半径r=(0.060.09)X65=(0.060.09)X65=3.95.85mm取r=5mm2曲轴的静强度验算：本次设计的压

7、缩机主轴承间的问题不大，轴颈-值比较小，并采用刚度高的d形状，因此不进行刚度的验算，而进行静强度和疲劳强度的验算。许用应力b=420Mpasb=沪=420=84120mmn3.55静强度计算复合应力许用值6080Mpa滚动轴承采用3613调心滚子轴承1=365+(35+2.5+15+50)X2=470mm1=265+35+15+2.5+50=367.5mm11=35+50+2.5+15=102.5mm2取四个校对位置，三个位置，如图所示位置ii,mm,vv材料为稀土-一镁-一球墨铸铁。加平衡重I=0r曲拐平面上:人RL-RL367.5R-102.5RTOC o 1-5 h zA=1-2212R

8、L470厂RL-RL367.5R-102.5RB-112+RL470曲拐垂直平面上:367.5T-102.5T12470TL-TL-TL367.5T-102.5T470驱动侧的曲柄销位置I-I驱动侧的曲柄销位置I-I弯曲力矩：MBLRR2MBLTT2总弯曲力矩：M=.M2+M2RT弯曲应力：MC&WW0.1d30.1x66328749.6mm31扭曲应力：MMBr(r60mm)dt扭转应力：MT2W复合应力:g低+4T2驱动侧主轴颈位置III-III弯曲力矩：总弯曲力矩：弯曲应力：扭转力矩：扭转应力：复合应力：驱动侧曲柄位置V-V曲拐侧面中弯曲力矩：M=BmRR1M=BmTT1M=.、：M2+

9、M2WRTW=0.1d3=61412.5mm32Mb=WWWM=MdMT=2WM=B(L-a)W1R22弯曲应力:6Mg=吟(b=50mm.h=90mm)些hb2曲拐垂直平面中弯曲力矩:M=MBK(由图计算K=34.75)血dT弯曲应力:位置上最大应力:扭转力矩:在曲柄位置上宽方向的扭转应力：9MT沁12bh2在曲柄位置上狭方向的扭转应力：9MTQ22bh2曲柄位置上宽方向的复合应力:g=：Q+G)2+4t2VW121曲柄位置上狭方向的复合应力：Ig=(G+G)2+4t2W121第二章活塞式压缩机曲轴结构校核2.1第一个危险位置取a=0,即活塞处外止点，且压缩机在满负荷而停止转动时:由动力计算

10、部分可知a=0，n=0有：A=3675第二章活塞式压缩机曲轴结构校核2.1第一个危险位置取a=0,即活塞处外止点，且压缩机在满负荷而停止转动时:由动力计算部分可知a=0，n=0有：A=3675x3500-102.5x3150二2049.73NR470D=367.5x3150-102.5x3500B=1249NR470A=0B=0M=0TTd被驱动侧的曲柄销位置I-IM=AL=2049.73x102.5=210097.325NmmRR2M=AL=0TT2m=M2+M2=210097.325NmmORTW=0.1d3=0.1x663=287496mm3_M_210097.325NmmQ=O=OW2

11、8749.6mm3二12.4MPa被驱动侧主轴颈位置III-IIIM=Am=2049N15mm=30735NmmRR1M=Am=0TR1M=23985NmmO23985mm61412.5mm3=0.39MpaM=Md=0M=02W复合应力：2+4T2=.39MPa被驱动侧曲柄位置V-V曲拐平面的弯曲力矩M=Ax40=2049.73x40=82000Nmma)ir弯曲应力bo1弯曲应力bo16x8200050290mm3=2.187MPa曲拐垂直面中的力矩Mo=M-AR=02dTA2049.73N位置上拉应力b=-f=0.46MPabbh50 x90mm3位置上最大应力：b=b+b+b=2.18

12、7+0+0.46=2.647MPaTOC o 1-5 h zo1o2bt=2M=012b2hb=(b+b)2+4t2=2.187MPa评o1o21b=(b+b)2+4t2=0.46MPa*o2ob12.2第二个危险位置取a=a=230。,n=n,即曲轴位于最大法向力R位置,且压缩机以额定转速Rmaxmax转动时：由动力计算部分可知Ra=230。,n=nmax_367.5x7381.1-102.5x7600A3/20NTOC o 1-5 h zr470B二3675x7600一1025x7381二3938.2NR470厂367.5x6360-102.5x6540B二二4959N HYPERLINK

13、 l bookmark46 o Current Document t470驱动侧的曲柄销位置I-IM=BL=3938.2x102.5=403665.5NmmRR2M=BL=4959x102.5=335749NmmTT2M=JM2+M2=285689MPaM285689“g=9.93MPaoW28749.6M=MBr=702000Nmm4959N60mm=505464NmmdTT=竺=505464Nmm=&79MPa2W2x28749.6mm3复合应力：g=Jg2+4T2=10.6MPao驱动侧主轴颈位置III-IIIM=Bm=3938.2x15=59070NmmRR1M=Bm=4959x15=

14、54840NmmTT1M=Jm2+M2=80602.05NmmORTM80602.05G=o=oW=1.3MPa61414.5扭转力矩：M=M=745000Nmmd745000T=M=6.065MPa2W2x61414.5mm3c二Jq2+4t2二v1.32+4x6.0652二6.206MPao驱动侧的曲柄位置V-VM=B(L-)=3938.2x(102.5-61.25)=3938.2x40=643863NmmW1R226M6x643863=17.3MPa502x900)1W1b2h=MBK=7450004959x34.75=618868NmmdT6M6x618868c=W2=16.67MPa

15、02bh250 x902B3938.2c=r=0.87MPabbh50 x90位置上最大应力:+g+g=17.3+16.67+0.87=34.84MPao1o2baM=B(L-)二4959x40二146240NmmT229m9x146240t=2.9248MPa2b2h2x502x909m9x146240c”t=1.625MPa2bh22x50 x902曲柄位置宽方向复合应力:+c)2+4t2二(17.3+0.87)2+4x2.922二21.6MPaO1b1c二(c+q)2+4t2二(16.67+0.87)2+4x1.6252二18.7MPa琴02b2电2.3第三个危险位置取a=a=290。,

16、n=n,即曲轴位于最大切向力T位置，且压缩机一定额定转maxmax速转动时：人367.5x3325-102.5x5955A=1306NTOC o 1-5 h zR470厂367.5x5955-102.5x3325B=4130NR470人367.5x5060-102.5x12350A=841N HYPERLINK l bookmark52 o Current Document t470厂367.5x12350-102.5x5060B=10222N HYPERLINK l bookmark58 o Current Document t470驱动侧的曲柄销位置I-IM二BL二4130 x102.5二

17、502415NM二BL二4130 x102.5二502415NmmRR2M=BL=102222x102.5=2037366.5TNmmT2W2+M2=1211862NRTmm121186228749.648.65MPa-Br=900600-10222x60=303450NmmT3034502x3034502x28749.6二6.5MPacc二J2+4T2=45.86MPa驱动侧主轴颈位置III-IIIM=Bm=4130 x15=61950NmmRR1M=Bm=10222M=Bm=10222x15=153330NmmTT1TMWT1M2+MR2182696TNmmM1826964.3MPac=w

18、=oW61412.5M=M900600NmmdM9006008.32MPaT=2W2x61412.5Q=Q2+4p2=J4.32+4X8.322-=18.65MPa驱动侧主轴颈位置V-V二B(L二)二4130 x40二165200NmmR226x1652006x165200502x904.4MPaM二M-BK二900600-10222x34.75二648241NmmW2=Qo16MW2bh26x=Qo16MW2bh26x64824150 x9029.12MPaBRbh413050 x900.87MPa+Q+Q&2b=4.4+9.12+0.87=14.39MPa9X244328-14.72MPa

19、29X244328-14.72MPa2b2h2x502x909M9x2443282bh22x50 x902(Q+Q)2+4T2:o1b1J(Qo2+Q)2+4T2b2Q=Q”=T2-2.71MPa9M-/(4.4+0.87)2+4x14.722=18.95MPa=/(9.12+0.87)2+4x2.712-14.72MP忖a2.4第三个危险位置取a-100,n-n,即曲轴位于总阻力矩最大值M位置，且压缩机以额定转速max转动时：人367.5x(2987.3)102.5x366匕厂“A=2415.6NTOC o 1-5 h zR470厂367.5x366102.5x(2987.3)小“B=240

20、7NR470_367.5x6810102.5x8660_ANt470厂367.5x8660102.5x6810“B4835.16Nt470驱动侧的曲柄销截面IIMBL2407x102.5RR2MBL4835.16x102.5TT2M、/m2+M254957954957928749.620.1795019Nmm541304.9NmmNmmMP54957928749.620.1795019Nmm541304.9NmmNmmMPaMBr920200dTM_603350_2W一2x28749.6-4835.1612.5MPax60603350Nmm2+4T228.63MPa驱动侧的曲柄销截面IIIII

21、IMBm2407x1513925NmmRR1MBm4835.16x1579225NmmTT1MW-JMR2+M2T84036NmmMW840361.41丿MPWW61412.5aMMdM920200NmmT920200:6.96MP2W2x61412.5aQ42+4T213.97MPa驱动侧的曲柄销截面VVaM=B(L)=2407x40=37090NmmTOC o 1-5 h zW1R22a=6Mwi=1.09MP1b2haM=MBK=9202004835.16x34.75=736686.25NmmW2dT6M6x736686.25”a=6.36MP32bh280 x902aA2415.6匚=

22、0.31MPbh50 x90aa=B(L_)=4835.16x40=211250Nmm2b2h2x502x909m9x2112602bh22x50 x902=/(a+a)2+4xt2=31b14.35MPaaT24.35MPaaT29m9x211260a”=:J(1.09+0.31)2+4x6.22；=8.72MP+a)2+4xt2=；(6.36+0.31)2+4x4.35=a”=32b2a经过以上静强度校核，可以看出各处应力均小于材料许用应力范围,所以上述过程满足设计要求。第三章曲轴的疲劳强度验算疲劳强度的验算目的是验算曲轴在两个危险位置时，曲拐上危险面的安全数值。两个危险位置可取在变化的法

23、向力和切向力作用下，相应于最大的扭转振幅和最大的总弯曲力矩时的曲拐转角位置。验算的曲拐危险位置取应力情况最严重的位置，也就是轴颈上的油孔位置以及轴颈和曲柄的连接位置。如图示取位置II,进行校核当Ta二160有minB=367.5x(-120.3)B=367.5x(-120.3)-102.5x(-175)=-1723R470丄/厶3NN3675X370-陀5(-1750)=_141.52470MR=BLR2=-172.3x102.5=-17660.75NmmM=BL=-141.5x367.5=-52001.25NmmTT2Mw=JM;+M2=T13207.5NmmM13207.5G=W=0.78

24、MPaminW28749.6M65x16.5T1.36MPamin2W2x28749.6BT当Ra=190有min厂367.5x58.5-102.5x433“B=-48.68N367.5x619.9367.5x619.9-102.5x0=135.89470M=BL=-48.68X102.5=-4990.6NmmRR2MT=BL=135.89T2x102.5=13928.725NmmMWM2+M2=RT14795.8NmmBNaminTminMW_4442.1015MPaW28749.6M2891.25_005MPa2W2x28749.65baiT1aaTaamTm二610MPa二(0.450.

25、55二(0.250.27a-amaxmin2T-Tmaxmin2a+amaxmin2T+Tmaxmin2)50.5x610305MPa)50.26x610158.6MPab28-0.1528.1-0.052_28+0.1528.1+0.05213.75MPa4.03MPa14.1MPa4.1MPa查图有1216,1217,1218表K5=1.88K=1.75=0.750=015申01tat=0.65T按法向应力计算安全数值nao1305noko1.88O+0Ox13.92+0.15x14.1aom0.758.36按切向应力计算安全数值nTt-1_158.6kTT+0T1.75x4.03+0.1

26、x4.1atm0.65总安全数值n=7.118.24x=7.11x/8.242+14.12轴颈和曲柄过渡弯曲应力集中系数轴颈和曲柄过渡扭转应力集中系数2.8如上=4.86305=4.864.5x13.92+0.15x14.1=14158.6=142.8x4.03+0.1x4.1总安全数值n4.76x1474.762+142=4.68(153)经过以上疲劳强度校核，可以看出该设计满足疲劳强度，所以满足安全标准。课程设计总结为期两周的课程设计终于结束了，使我们明白了合作的重要性,两周的时间说长也不长，怎么才能在这两周里更好的运用学的知识来完成设计任务呢？这对我们来说既是一个挑战也是一次锻炼。把所学的知识在这次设计中和你自己的想法给结合起来并在自己的作品中体现出来，我认为这才是我们的最终