天然气压缩机双拐曲轴三维参数化设计及强度校核
摘要：曲轴是压缩机是关键零件之一,利用曲轴可以实现回转运动与活塞在气缸中的往复直线运动间的转换。由于在工作过程中,曲轴做旋转运动,并且在各种动载荷的作用下发生不同形式的振动,振动还会通过主轴承传递到整个压缩机上,进而导致压缩机其他的部件的振动,因此有必要对其进行模态分析,进而为曲轴的优化设计.本文基于特征的天然气压缩机双拐曲轴零件三维模型的参数化系统，通过改变零件主要参数的程序参数化和交互式参数化两种方法完成模型尺寸的实时修改，生成新的模型，快速完成天然气压缩机双拐曲轴零件的三维模型设计。本文建立的基于特征的天然气压缩机双拐曲轴三维造型系统可以完成主要零件的三维动态造型工作，为后续的强度分析、性能分析、制造加工等奠定一定的基础。最后对曲轴进行强度校核。
关键词：曲轴， Solid Works，参数化，强度校核
Abstract: the crankshaft is one of the key parts of the compressor, and the transformation between the rotary motion and the reciprocating straight motion of the piston in the cylinder can be realized by using the crankshaft. In the process of working, the crankshaft is rotating and vibrates in different forms under the action of various dynamic loads. The vibration will be transferred to the whole compressor by the main bearing, and then the vibration of the other parts of the compressor. Therefore, it is necessary to carry out modal analysis and optimize the design of the crankshaft. The parameterized system of the three dimensional model of the double turning crankshaft part of the natural gas compressor is used to modify the real time of the model size by two methods, the program parameterization and the interactive parameterization of the main parameters of the parts. The new model is generated and the 3D model design of the double turning crankshaft parts of the natural gas compressor is completed quickly. The three-dimensional modeling system of the double turning Crankshaft Based on the characteristic natural gas compressor can complete the three-dimensional dynamic modeling work of the main parts, which lays a foundation for the subsequent strength analysis, performance analysis and manufacturing processing. Finally, the strength of the crankshaft is checked.
Key words: crankshaft, Solid Works, parameterization, strength check
目录
前言 1
第2章 曲轴设计主要参数的确定 6
2.1 曲轴设计参数取值范围的确定 7
2.1.1主轴颈直径d1 7
2.1.2主轴颈宽度L1 7
2.1.3 曲柄销直径d2 7
2.1.4曲柄销长度L2 8
2.1.5曲柄臂的宽度(b) 和厚度(h) 8
表2.1曲轴各相对尺寸（与缸径D的比值） 9
第3章 天然气压缩机双拐曲轴模型曲轴扭振动模态分析驱动原理 10
3.1 曲轴扭振动模态分析技术的研究 10
3.1.1曲轴扭振动模态分析的策略 10
3.1.2 三维建模系统开发工具的选择 11
3.1.3 驱动环境的选择 12
3.2 曲轴扭振动模态分析的关键技术 12
3.2.1 OLE Automation技术 12
3.2.2 ActiveX部件技术 13
3.2.3 参数化设计技术 13
3.2.4 用户界面技术 14
3.3 Solid Works API函数的应用结构层次 14
图3.1 Solid works API函数应用结构层次图 15
第4章 天然气压缩机双拐曲轴零件三维建模系统的研究 16
4.1 曲轴零件三维建模的结构分析 16
4.2零件自动建模实现 16
4.2.1 圆柱类实体拉伸 17
4.2.2 平衡臂拉伸 20
图5.3 平衡块拉伸示意图 24
4.2.3 旋转切除 25
4.2.4实体镜像 28
4.2.5 生成圆角 30
4.2.6 旋转特征 32
图4.7 用旋转特征生成飞轮联结轴主体 35
图4.8 驱动程序最后生成的实体模型 36
5 主要零部件的设计和强度校核 37
5.1 曲轴的尺寸及强度校核 37
5.2曲轴的校核 38
5.3. 曲轴的扭振分析 25
参考文献 1
前言
在天然气压缩机的众多构成件当中，曲轴是压缩机中最重要、载荷最重、工作环境最复杂、价格最贵的零件之一，被喻为压缩机的脊梁骨。正确合理的天然气压缩机双拐曲轴设计对压缩机运行性能有着重要的影响，但由于曲轴的生产主要为主机配套，国内曲轴系列化、通用化和规范化程度很低，即使同一型号的天然气压缩机双拐曲轴，零件图纸的技术标准也可能各有差异，互不通用。国内天然气压缩机双拐曲轴产品设计的混乱状况，给用户的使用选择带来了很大困难[1]。由此可见，根据压缩机的工况条件及发展趋势，设计出一套列系列化、通用化的天然气压缩机双拐机曲轴，以供各式压缩机设计匹配时选用，是压缩机天然气压缩机双拐曲轴设计的未来之路。 本机主要由主机、辅机及撬装底座、管路系统其它辅助设备组成。采用D型对称平衡往复活塞式结构，气缸为二列四级压缩，两列气缸布置在水平直线上，呈对称结构。主机由机身、曲轴、连杆、十字头、气缸接座、四个气缸和一至四级活塞、左右两列填料、电机传动系统等组成。
本机工作原理为：采用隔爆电机直联驱动曲轴，由此带动与曲柄销连接的两根连杆运动，连杆则与十字头销联接，再通过十字头销将其动力传递给活塞杆上的活塞，并将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动；本机气缸排列按照一、三级为左列，二、四级为右列，按顺极差结构排列，在吸排气阀的作用下，天然气经一至四级活塞压缩增压后排出。
本机旋转方向：从主电机尾端看为顺时针（见机身上标示）旋转。
