微小型斜盘式压缩机结构设计与理论分析

发布时间：2017-08-14 03:01

  本文关键词：微小型斜盘式压缩机结构设计与理论分析

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【摘要】：本文对排量在3mL以下的斜盘式微小型压缩机进行了结构设计与理论分析。微小型压缩机所应用的对象需具备平稳安静运行的要求,因此决定了它必须具备低振动、低噪音的特质。微小型压缩机的设计难点在于,活塞连杆组件产生的往返惯性力是造成压缩机振动及噪声的主要根源,由于空间受到苛刻的限制,其动平衡问题成为棘手的且必须解决的难题。本文对微小型斜盘式压缩机进行结构设计,建立微小型斜盘式压缩的三维模型,进而建立该机型的数学模型,从理论上进行分析该机型的力学行为变化规律。研究表明:利用双缸布局的结构方案可以让活塞的往复惯性力转化为气缸平面内的扭摆惯性力矩,从而可以利用较大跨距布局的螺钉对其进行抵御;另外,斜盘的离心惯性力对活塞往返运动派生的扭摆惯性力矩具有一定的消减作用,但过大的离心惯性力也会造成较大的对压缩机振动不利的旋转摇摆惯性力。由此获得的提示是,设计制造斜盘类的微小型制冷压缩机,采用双缸反相布局的两组活塞结构不失为一个较好的减振方案;另外通过优化设置斜盘的不平衡偏心质量,也能抑制对压缩机振动有较大影响的气缸平面摇摆惯性力矩,从而达到降低压缩机振动及噪声的目的。本文工作内容主要有以下几点:1)进行微小型斜盘式压缩机的方案设计及结构布局;2)建立微小型斜盘式压缩机几何理论及基本计算,包括建立运动学、动力学模型以及瞬时马赫数与相对压力损失模型,进行相关热力学计算。3)借助工程分析软件MATLAB对该机型的运动学和动力学进行仿真分析,对该机型各部力学行为特性进行仿真研究。从理论上对微小型斜盘式压缩机进行分析,对其设计进行理论上说明。4)运用有限元分析软件WORKBENCH对压缩机的关键零部件进行静力计算。
【关键词】：斜盘式 微小型制冷压缩机 结构设计 理论分析
【学位授予单位】：五邑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-15
• 1.2 课题来源15-16
• 1.3 研究内容16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 微小型斜盘式压缩机的方案设计及结构布局17-32
• 2.1 总体方案设计及讨论17-20
• 2.1.1 总体布局17-19
• 2.1.2 设计要点19-20
• 2.2 各系统布局及设计20-24
• 2.2.1 进气系统设计20-22
• 2.2.2 排气系统设计22-23
• 2.2.3 润滑系统设计23-24
• 2.3 关键零部件设计要点24-31
• 2.3.1 活塞连杆组件设计要点24-26
• 2.3.2 斜盘设计要点26
• 2.3.3 动盘设计要点26-27
• 2.3.4 缸体设计要点27-28
• 2.3.5 转子设计要点28
• 2.3.6 轴承座设计要点28-29
• 2.3.7 气阀组件设计要点29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 微小型斜盘式压缩机几何理论及基本计算32-44
• 3.1 微小型斜盘式压缩机几何理论32-36
• 3.1.1 位移公式推导32-35
• 3.1.2 排量公式推导35
• 3.1.3 容积流量公式推导35-36
• 3.2 微小型斜盘式压缩机热力计算36-40
• 3.2.1 名义压力比的计算37
• 3.2.2 名义排气温度的计算37
• 3.2.3 缸内气体压力的计算37-39
• 3.2.4 压缩机功率的计算39-40
• 3.3 压缩机阀隙马赫数与相对压力损失计算40-43
• 3.3.1 压缩机阀隙马赫数计算40-42
• 3.3.2 压缩机相对压力损失计算42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 微小型斜盘式压缩机动力学仿真分析44-60
• 4.1 微小型斜盘式压缩机运动学分析44-46
• 4.1.1 活塞连杆运动学分析44-45
• 4.1.2 动盘运动学分析45-46
• 4.2 微小型斜盘式压缩机动力学分析46-49
• 4.2.1 惯性力和惯性力矩的计算47-49
• 4.2.2 气缸平面螺钉抵抗力的计算49
• 4.2.3 气体力及其产生的摩擦力的计算49
• 4.3 微小型斜盘式压缩机运动件力学行为分析49-54
• 4.3.1 活塞连杆组件往复惯性力49-50
• 4.3.2 斜盘旋转离心惯性力50-51
• 4.3.3 活塞往复惯性力矩51-52
• 4.3.4 旋转离心惯性力在气缸平面产生的力矩52
• 4.3.5 惯性力在气缸平面产生的合力矩52-53
• 4.3.6 气缸平面螺钉抵抗力53-54
• 4.4 微小型斜盘式压缩机动力学优化研究54-59
• 4.4.1 活塞往复惯性力与气缸倾角变化关系54-55
• 4.4.2 活塞往复惯性力与斜盘倾角变化关系55-56
• 4.4.3 螺钉抵抗力与气缸倾角变化关系56-57
• 4.4.4 活塞往复惯性力与螺钉抵抗力变化关系57
• 4.4.5 惯性力矩与扭摆惯性力矩变化关系57-58
• 4.4.6 斜盘离心质量半径积与扭摆惯性力变化关系58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 微小型斜盘式压缩机重要零部件有限元分析60-70
• 5.1 引言60
• 5.2 微小型斜盘式压缩机整体静力计算60-64
• 5.2.1 创建有限元模型60-61
• 5.2.2 定义有限元模型材料属性61
• 5.2.3 有限元模型网格划分61
• 5.2.4 添加载荷与约束61-62
• 5.2.5 求解分析62-64
• 5.3 活塞连杆静力计算64-65
• 5.4 动盘静力计算65-66
• 5.5 斜盘静力计算66-67
• 5.6 阀片静力计算67-68
• 5.7 轴承座静力计算68-69
• 5.8 本章小结69-70
• 结论与展望70-72
• 结论70-71
• 展望71-72
• 参考文献72-75
• 攻读学位期间发表论文75-76
• 致谢76

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本文编号：670370