重庆科技学院本科毕业设计 5 气缸的设计
5 气缸的设计
5.1 基本结构型式及选材
气缸是活塞式压缩机中组成压缩容积的主要部分。根据压缩机所要达到的压力、排气量、压缩机的结构方案、压缩气体的种类、制造气缸的材料以及制造厂的习惯等条件，气缸的的结构可以有各种各样的形式。
设计气缸的要点是
（1）应具有足够的强度和刚度。工作表面具有良好的耐磨性。
（2）要有良好的冷却；在有油润滑的气缸中，工作表面应有良好的润滑状态。
（3）尽可能减小气缸内的余隙容积和气体阻力。 （4）结合部分的连接和密封要可靠。 （5）要有良好的制造工艺性和装拆方便。
（6）气缸直径和阀座安装孔等尺寸应符合“三化”要求。
为了保证工作的可靠性，压缩机列中的所有气缸都要有较高的同心性。为此气缸上一般都设有定位凸肩。定位凸肩导向面应与气缸工作表面同心，而且结合平面要与中心线垂直。
本次设计在气缸工作表面加上细微的珠光体组织，硬度达HB170以上，使活塞环的硬度比气缸工作表面的硬度高（10~20） HB。当工作表面的Ra的上限值为12.5时磨损最小，但用普通的加工方法很难达到这样的光洁度。因此本次设计无十字头的压缩机表面的Ra的上限值为6.3即可。
气缸因工作压力不同而选用不同强度的材料，工作压力低于6MPa的气缸用铸铁制造。工作压力低于20MPa的气缸用铸铁或稀土球墨铸铁制造。工作压力更高的气缸则用碳钢或合金钢制造。
铸铁具有优良的铸造性能，对气缸结构形状的限制较小，所以铸铁气缸的形式较多，有单层壁气缸和多层壁气缸。大、中型压缩机的铸铁气缸多为多层壁，而本设计为微型压缩机气缸，所以选用单层壁铸铁气缸，铸铁型号为HT200。
5.2 气缸主要尺寸的确定
一级气缸的壁厚按铸造要求确定 工作压力为(0.2～0.3) MPa时，
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重庆科技学院本科毕业设计 5 气缸的设计
??D1?10 （5-1） 50而压力较高或小直径铸铁气缸的壁厚按薄壁圆筒公式计算
pD?C （5-2） ??2[?]?p式中：p—气缸工作压力，MPa； D—气缸内径，mm；
C—壁厚的附加项，其值按（5～8）mm选取，气缸直径较大时取较大值； [?]—气缸材料的许用拉伸应力，MPa，普通灰铸铁[?]=（15～18） MPa；高强度铸铁[?]=（20～28）MPa；球墨铸铁[?]=（60～80）MPa；气阀布置在气缸上，气缸形状较简单且用高强度铸铁时，[?]=（25～40）MPa。
各级气缸壁厚按（5-2）计算。 取[?]为15 MPa，则各级气缸的壁厚为:
0.387?70?1??7.1?8mm
2?150.88?55 ?2??6.4?8mm
2?15本次设计冷却方式是风冷，风冷气缸靠气缸外壁加散热片来冷却散热片环向布置。这样冷却较均匀，但是相对纵向气缸刚性较差。气缸靠近盖端的散热片较长，而且气缸盖也设散热片，以加热这一部分的冷却。若气缸上散热片排列过于稀疏，会导致气缸散热不充分，使各级工作温度升高，从而影响了压缩机的正常工作。若气缸上散热片排列过于紧密，在散热过程中风无法吹到散热片表面，带不走多余热量，也会使各级工作温度升高，从而影响了压缩机的正常工作。因此参照压缩机厂的经验数据，初步选定两级散热片数都为8个，翅片间距为12mm。
气缸其它尺寸由工艺条件确定。
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重庆科技学院本科毕业设计 5 气缸的设计
φ96φ8013150135.57x121515°φ70φ86 图5-1 一级气缸
φ81φ65131507x121515°14.55φ55φ71
图5-2 二级气缸
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重庆科技学院本科毕业设计 6 曲轴的设计
6 曲轴的设计
6.1 曲轴的结构形式及选材
曲轴是压缩机中传递动力的重要零件。由于它承受很大的交变载荷和磨损，所以对其疲劳强度和耐磨性更求较高。压缩机中的曲轴有两种：曲柄轴和曲拐轴。曲轴主要包括主轴颈、曲柄和曲拐销等部分。
曲拐轴简称曲轴。其特点是：曲拐销的两端均有曲柄。为使曲轴不产生过大的绕度，两相邻轴颈之间只设一个曲拐。对称平衡型压缩机的曲轴，因两曲拐很近，则可设一对曲拐。
曲柄轴的结构特点是仅在曲拐销的一端有曲柄，曲拐销的另一端为开式，连杆的大头可从此端套入。因此，曲柄轴采用悬臂式支撑。由于曲柄轴的曲柄销是外伸梁，使连杆结构简单，安装方便。故本设计采用曲柄轴。
曲轴一般用40或45优质碳素钢锻造或用稀土球墨铸铁铸造而成。采用球墨铸铁铸造可以直接铸出所需要的结构形状，经济性好，且对应力集中敏感性小，耐磨，加工要求也比碳钢低。因此，选择曲轴的材料为QT600-3。
6.2 主要结构尺寸的确定
曲轴主要结构尺寸3-6所示。曲轴的轴颈要有适当的尺寸，使配用的轴承能有承受负荷的能力，同时曲轴应有足够的强度和刚度，以承受交变弯曲与交变扭转的联合作用，保证轴颈转角处的应力不超过许用值。
图6-1 曲轴的主要尺寸
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