基於SolidWorks的滑片壓縮機三維造型設計

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tags:    時間:2014-03-07 09:48:57
基於SolidWorks的滑片壓縮機三維造型設計簡介
摘要  利用SolidWorks軟體以雙作用滑片式壓縮機的一個新型氣缸型線方程為模型進行三維造型,在計算機上實現裝配並驗證設計方案的正確。以非全約束的特徵建模技術所做三維造型和裝……
基於SolidWorks的滑片壓縮機三維造型設計正文

摘要  利用SolidWorks軟體以雙作用滑片式壓縮機的一個新型氣缸型線方程為模型進行三維造型,在計算機上實現裝配並驗證設計方案的正確。以非全約束的特徵建模技術所做三維造型和裝配可以縮短零件生產周期,節省設計、開發和製造成本。

關鍵詞  三維造型 雙作用滑片壓縮機  轉子  氣缸型線

 

0 引言

傳統壓縮機的設計製造中採用樣機試驗的方法,而且常常在分析和修改時要重新進行製圖、重新製作樣機等工作,設計的成本高、周期長。利用solidworks三維工程軟體,就能夠實現產品設計的模擬製造,迅速進行修改,對於各種方案進行比較和優化並且進行驗證。因為SolidWorks能夠分塊處理複雜裝配體,所以在造型設計中可以方便地設計和修改零部件[1] ,實現設計意圖。本文按照滑片式壓縮機零件的實際結構和尺寸構建模型,再根據零件之間的裝配關係將主要零件模型組裝在一起,論證了滑片式壓縮機設計方案的正確性和可行性。此次壓縮機三維造型裝配全部通過了零件間的干涉檢查。

 

1滑片壓縮機的主要結構原理

1 雙作用滑片式壓縮機  1氣缸 2轉子 3 滑片

Fig.1 double-action sliding-vane compressor  

1 cylinder  2 rolling  3 sliding-vane  

在迴轉式壓縮機中,滑片安裝在轉子上的槽內,隨轉子做旋轉運動,這種結構稱為旋轉滑()片式壓縮機,簡稱滑片 (或旋葉)式壓縮機。2它主要由氣缸、轉子、若干個可以在轉子槽內自由滑動的葉片(即滑片)組成。其工作原理是:當轉子旋轉時,由於離心力的作用,滑片從槽中向外伸出,將氣缸分成幾個隔腔。隨著軸的旋轉,隔腔容積產生從小到大、再從大到小的周期性變化,配合進排氣孔口,實現製冷劑的吸入和壓縮。氣缸的形狀為扁圓形時,轉子的幾何中心與缸體的幾何中心一致,形成兩個月牙形空間。轉子每旋轉一周,滑片有兩次吸氣和排氣過程,稱為雙作用滑片式壓縮機。3如圖1

  本文採用的是自下而上的設計方式,即將已經設計好的零部件的三維模型進行組裝。這種做法符合一般的工程習慣,應用較多。

在雙作用滑片壓縮機中,關鍵的零件有轉子(連軸)、滑片、氣缸體、前軸承和后軸承。氣缸體是雙作用壓縮機中最重要的零部件,其設計直接關係到壓縮機每轉排量以及氣缸與轉子、葉片(滑片)之間的運動特性和摩擦特性。通過對氣缸型線方程的研究,筆者設計出一種新型的氣缸型線,命名為DDY型線。它可以使得壓縮機的每轉排量比同樣參數下的橢圓氣缸增大24%4其方程為:

                                    

                       

式中,Rr分別為型線的長短軸半徑

ρ——曲線的

φ——徑的坐標極角

——過渡曲線的中心角。在此取為70°。

70°——90°為圓弧部分。

本文依據以上方程對主要零件進行了三維造型設計和裝配,以檢驗設計方案和裝配性。

2三維造型裝配

2.1轉子軸

在圖2中帶軸的轉子上的槽為滑片槽,它允許滑片在其中自由在徑向滑動。滑片的端部與氣缸體內壁相接觸,形成密封。滑片與滑片槽之間的間隙,使得滑片既能夠在槽中滑動,又不能產生較大的偏轉。

轉子軸的生成過程是:先建立原點,然後進行拉伸,經過多次切除、拉伸后建立台再經過切除拉伸,得到圖2所示的轉子軸的造型。

 

 

 (a)                                              (b)

2   雙作用滑片壓縮機轉子和壓縮機氣缸體結構  (a) 轉子 (b) 氣缸體

         Fig.2 rolling of compressor and  the struture of compressor

2.2壓縮機氣缸體

氣缸的內曲線就是氣缸型線。型線對於加工的精度要求很高。氣缸與轉子、前後軸承都存在裝配關係。經過基體—拉伸,切除—拉伸,然後通過四次台—拉伸得到整個三維模型。

2.3壓縮機前、后軸承

滑片壓縮機的軸由前後軸承支承並旋轉。后軸承模型的生成過程為:建立原點——基體—拉伸——切除—拉伸,然後建立台,打螺紋孔,再切除—拉伸,最後加工圓角。前軸承與之相類似。

 

 

(a)前軸承                   (b)后軸承

3 壓縮機前、后軸承

Fig.3 bears of compressor (a)force bear (b)back bear

  

 

4  壓縮機裝配圖  

 Fig.4 assemblyof compressor

 

 

生成五個零件之後,將零件分別裝配到各自的位置上,並且對運動的零部件進行動態的干涉檢查和間隙檢測。本次裝配模擬的結果是:所有設計精度及公差均能滿足裝配需要,不會發生干涉的問題。

 

5  爆炸圖

Fig.5 exploded figure of compressor

3結論

基於Solidworks的三維造型設計及裝配過程可以在計算機上真實地模擬實際零件的裝配,能夠更加深入地了解壓縮機設計的關鍵,驗證設計方案。這一軟體全面採用非全約束的特徵建模技術,設計靈活,能夠形成特徵管理樹。5設計者可以隨時點取任意一個特徵進行修改,還可以隨意調整特徵樹的順序,以改變零件的形狀。此次造型設計以理論聯繫實際,充分反映了筆者的設計意圖;同時,通過三維造型和裝配的模擬,做到一次設計成功,可以節省大量的設計、開發和製造成本,有利於實際生產。文中所列的雙作用滑片式壓縮機氣缸的型線方程已經成功申報了國家專利並於今年四月發布了專利公告。

 

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