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1、黄河科技学院毕业设计(论文) 第 34 页 1 绪论1.1 课题背景及目的 现在空气压缩机应用范围日趋广泛，主要用于钢铁、电力、冶金、造船、纺织、电子、化工、石油天然气、矿山、轻工业、机械制造、造纸印刷、交通设施、食品医药、铸造喷涂、海运码头、军工科技、汽车工业、航空航天及基础设施等领域，为不同的工具，运输设备、提拉设备和抓举设备提供动力。压缩机的种类和形式很多，常见的有活塞机、螺杆机、滑片机、涡旋机、隔膜机及离心机等，这些种类的压缩机各有其特点及应用范围。 Z145型空压机由于结构紧凑、体积较小、工作原理简单而常用于小四轮拖拉机的气压制动装置中，属于活塞式空压机。因其具有典型的运动机构和零件
2、特征而常用于教学范例当中，而在无实物的情况下，怎样把典型的工作原理和抽象的零件二维图形象、生动地向外人展示，这对于电脑技术日趋成熟的今天来说已不成问题，使用电脑进行产品建模、仿真分析已经成为机械、电子、航天、家电和玩具等领域设计产品的重要操作手段，本课题也就是基于这种背景下产生的。 对Z145型空压机零部件的三维模型设计不仅可用于教师在教学当中为学生形象地进行零件特征分析和原理的模拟演示，还可以用于公司产品的对外展示。1.2 课题研究方法本课题的研究方法就是通过运用三维造型软件的强大功能对空压机零部件进行三维模型设计。目前此类软件的种类很多，基于各方面的考虑，本课题将使用Pro/ENGINEE
3、R Wildfire 4.0软件进行零件设计，在此将对该软件做以下简介：（1） Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。（2） Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决牲的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生
4、产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。（3）Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。（4）目前Pro/E最高版本为2008年1月发布的Pro/ENGINEER Wildfire 4.0(野火4.0)。操作界面如图1-1所示。 图1-1 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0软件操作界面2 空压机基础知识2.1 种类空气压缩机（英文为：air compressor）是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压
5、缩空气的气压发生装置。空气压缩机的种类很多，按工作原理可分为容积式压缩机，往复式压缩机，离心式压缩机，容积式压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；离心式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。往复式压缩机(也称活塞式压缩机)的工作原理是直接压缩气体，当气体达到一定压力后排出。现在常用的空气压缩机有活塞式空气压缩机，螺杆式空气压缩机，(螺杆空气压缩机又分为双螺杆空气压缩机和单螺杆空气压缩机)，离心式压缩机以及滑片式空气压缩机，涡旋式空气压缩机。2.2 结构及原理往复式压缩机是容积式压
6、缩机，其压缩元件是一个活塞，在气缸内作往复运动。主要零件有曲轴、连杆、活塞、汽缸、曲轴箱、进气门、排气门等构成。其结构简图如图2-1所示。 图2-1 活塞式空压机结构简图螺杆空压机具有稳定性高，效率高，振动小，噪意低等优点。其工作原理可分为一下几个过程：(1) 吸气过程：电机驱动转子，主从转子的赤沟空间在转至进气端壁开口时，其空间大，外界的空气充满其中，当转子的进气侧端面转离了壳之进气口时，在齿沟间的空气被封闭在主、从转子与机壳之间，完成吸气过程。(2) 压缩过程：在吸气结束时，主、从转子齿峰与机壳形成的封闭容积随着转子角度的变化而减少，并按螺旋状移动，此为“压缩过程”。(3) 压缩气体与喷油
7、过程：在输送过程中，容积不断减少，气体不断被压缩，压力提高，温度升高，同时，因气压差而变成雾状的润滑被喷入压缩腔，从而达到压缩、降低温度密封放润滑的作用。（4）排气过程：当转子之封闭齿峰旋转到与机壳排气口相遇时，被压缩的空气开始排放，直到齿峰与齿沟的吻合面移至排气端面，此时齿沟空间为零，即完成排气过程。与此同时，主从转子的另一对齿沟已旋转至进气端，形成最大空间，开始吸气过程，由此开始一个新的压缩循环。3 零部件三维设计3.1 实体特征的应用及应用举例 实体特征具有确定的形状、大小和厚度，是三维建模中最主要的操作对象。这些特征是产生其它特征的基础，零件设计通常都是在其基础上添加其他各类特征而完成
8、的，下面将举例说明实体特征的应用。3.1.1 带轮 本零件主要使用的特征及特征操作是旋转特征、拉伸特征、倒圆角特征、草绘及阵列操作等，如图3-1所示。 图3-1 带轮 具体操作步骤如下：（1）启动Pro/ENGINEER Wildfire 4.0,设置系统的工作目录。（此步骤在以后零件制作中不做累述）（2）创建拉伸基本几何特征，单击右侧工具栏中的按钮，然后再单击按钮进入草绘，选择TOP面为草绘平面，如图3-2所示。 图3-2 图3-3 图3-4进入草绘界面后，绘制如图3-3所示的草绘截面，单击按钮完成草绘。在拉伸特征操控板中单击按钮，输入拉伸深度为18，如图3-4所示，然后单击按钮完成拉伸特征
9、如图3-5所示。 图3-5 （3）创建旋转切割几何特征，单击右侧工具栏按钮，单击按钮，选取RIGHT为草绘平面，如图3-6所示，进入草绘界面，在主菜单中选择【草绘】【参照】如图3-7所示选取草绘参照，然后绘制水平中心线，再绘制如图3-8所示草绘截面，点击按钮。在旋转特征操控板中单击按钮，如图3-9所示，然后单击按钮，完成特征操作后的形状如图3-10所示。 图3-6 图3-7 图3-9 图3-8 图3-10 （4）继续创建旋转特征，单击按钮，再单击按钮，如图3-11所示选取草绘平面，进入草绘后，选取TOP面为参照，绘制如图3-12的草绘截面，单击按钮退出草绘，在旋转特征操作板中默认旋转角度为36
10、0，所以直接单击按钮，完成此特征操作，如图3-13所示。 图3-11 图3-12图3-13（5）创建拉伸特征，单击右侧工具栏中的按钮，以TOP面为参照，偏移量为9，创建基准平面DTM1,如图3-14所示，单击按钮，绘制如图3-15所示的草绘截面，点击按钮退出草绘，单击按钮，在拉伸操作板中选择向两侧拉伸，深度为6，如图3-16所示，单击按钮，完成的特征如图2-17所示。 图3-14 图3-15 图3-16 图3-17（6）阵列上述特征，选择上一步做好的特征，如图2-18所示，单击按钮，在阵列操作板中填写如图2-19所示参数，选取中心轴，如图2-20所示，单击按钮，完成阵列特征操作，如图2-21所
11、示。 图3-18 图3-19 图3-20 图3-21（7）创建倒圆角特征并阵列，选择上一步被阵列的原始特征需要倒圆角处，如图3-22所示，单击右侧工具栏中的按钮，在倒圆角操作板中输入圆角半径为3，如图3-23所示。单击按钮，完成倒圆角特征操作。在左侧的模型树下选择刚做好的倒圆角特征，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择【阵列】，如图3-24所示。然后在弹出的阵列操作板中单击按钮，到此为止完成带轮所有特征操作，最终效果图如图3-25所示。 图3-22 图3-23 图3-24 图3-253.1.2 连杆 本零件主要使用的特征操作是拉伸、旋转、倒圆角、倒直角及草绘操作，如图3-26所示。 图3-26 图3
12、-27 图3-28具体操作步骤如下：（1）创建拉伸特征。单击按钮，再单击按钮，选取TOP面为草绘平面，进入草绘界面，绘制如图3-27所示的截面草图，单击按钮完成草绘，在下方的拉伸操控板中输入拉伸深度为16，单击按钮，完成此特征操作，如图3-28所示。 图3-29 图3-30（2）创建旋转特征。单击按钮，选取RIGHT面为参照，输入偏移量为60，如图3-29所示，创建基准平面，单击按钮。选择此面作为草绘平面进入草绘界面，绘制如图3-30所示的草绘截面，单击按钮完成草绘，再单击按钮，在下方的旋转操控板单击按钮，完成此特征操作，如图3-31所示。 图3-31 图3-32 图3-33（3）创建拉伸特征。以RIGHT面为参照创建基准平面，如图3-32所示，输入偏移量为32.25，单击按钮，选择此面为草绘平面，如图3-33所示，单击按钮进入草绘界面，绘制如图3-34所示草绘截面，单击按钮完成
