目录课程设计任务书 (1)第一章活塞式压缩机曲轴结构设计 (2)1.1轴径尺寸的确定 (3)1.2 曲轴的静强度验算： (4)1.2.1 驱动侧的曲柄销位置 I-I (5)1.2.2驱动侧主轴颈位置III-III (6)1.2.3 驱动侧曲柄位置V-V (7)第二章活塞式压缩机曲轴结构校核 (8)2.1 第一个危险位置 (8)2.1.1 被驱动侧的曲柄销位置I-I (9)2.1.2被驱动侧主轴颈位置III-III (9)2.1.3 被驱动侧曲柄位置V-V (9)2.2 第二个危险位置 (10)2.2.1 驱动侧的曲柄销位置I-I (10)2.2.2驱动侧主轴颈位置III-III (11)2.2.3 驱动侧的曲柄位置V-V (11)2.3第三个危险位置 (12)2.3.1 驱动侧的曲柄销位置I-I (12)2.3.2 驱动侧主轴颈位置III-III (13)2.3.3驱动侧主轴颈位置V-V (13)2.4 第三个危险位置 (14)2.4.1驱动侧的曲柄销位置I—I (14)2.4.2 驱动侧的曲柄销位置III—III (15)2.4.3 驱动侧的曲柄销位置V—V (15)第三章曲轴的疲劳强度验算 (16)课程设计总结 (19)参考文献 (20)课程设计任务书学生姓名：你懂得设计题目：xxxxx压缩机曲轴结构设计及强度校核（1）设计条件和依据：ZW型压缩机，两列、立式、曲拐错角180°热力、动力计算选取参数如下：相关位置时曲轴受力：要求：1、曲轴的结构设计2、曲轴的强度校核（1）静强度校核（2）疲劳强度校核3、绘制结构设计草图一张（A2）；绘制曲轴的零件图一张（A1）;绘制曲轴的装配图一张（A1）4、计算说明书一份指导教师：xxx2013.12.24第一章 活塞式压缩机曲轴结构设计铸造曲轴可节省原材料，耐磨性与消震好.由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油,所以耐磨性好.同样,由于石墨的存在,灰口铸铁的消震性优于钢.工艺性能好.另外,由于石墨使切削加工时易于形成断屑 ,所以灰口铸铁的可切削加工性优于钢.减少加工工时，并可把曲轴的形状设计合理，轴颈一般铸造成空心结构。

内孔径为外径的一半左右。

空心结构可以提高曲轴的疲劳强度，减少曲轴的重量。

主轴颈、曲柄、曲柄销三部分的形状应首先保证能达到足够的强度和刚度，使应力尽量均匀分布，抗疲劳强度高，并且重量轻，便于加工。

一般将主轴颈直径设计得大于曲柄直径的10%，油孔直径应大于0.08d ，孔缘的圆弧半径应大于0.04d ，钻斜孔时，倾斜角应小于30°，油孔径取8mm ，平衡重可以抵消旋转质量和往复惯性力及其力矩的作用。

平衡重的质量分布应使其重心远离主轴的旋转中心，以减轻起质量。

材料为稀土——镁——球墨铸铁。

材料的特性是具有较高的强度，较小的缺口敏感性，较高的强度及良好的吸震性。

轴径尺寸的确定 曲柄销直径D=（4.6～5.6）p =（4.6～5.6）3.1 =（4.6～5.6）×1.140 = 5.3～6.4㎝为保证安全，取D=65㎝ 主轴颈直径 D 1=(1～1.1)D =(1～1.1)×65 = 65～71.5mm 为保证安全，取D 1= 80mm曲柄销与主轴颈的中心线间距离S ′= 60mm 所以S=21D -(S ′-21D ) =280-(60-265)=12.5mmD S =655.12=0.192﹥0 因此符合标准曲柄销轴颈长度l=70mm 曲柄厚度t=（0.6～0.7）D =(0.6～0.7)×65 =39～45.5mm 取t=50mm 曲柄宽度h=（1.2～1.6）D =（1.2～1.6）×65 = 78～104mm 取h=90mm 过度圆角半径r=（0.06～0.09）×65 =（0.06～0.09）×65 =3.9～5.85mm 取r=5mm2 曲轴的静强度验算：本次设计的压缩机主轴承间的问题不大，轴颈dl值比较小，并采用刚度高的形状，因此不进行刚度的验算，而进行静强度和疲劳强度的验算。

许用应力s σ=420Mpa[σ]=][n s σ=5~5.3420=84～120mm 静强度计算复合应力许用值60～80Mpa滚动轴承采用3613调心滚子轴承 l=365+（35+2.5+15+50）×2=470mm l 1=265+35+15+2.5+50=367.5mm l 2=35+50+2.5+15=102.5mm取四个校对位置，三个位置，如图所示 位置Ⅰ—Ⅰ,Ⅲ—Ⅲ,Ⅴ—Ⅴ材料为稀土---镁---球墨铸铁。

加平衡重I r =0 曲拐平面上：4705.1025.367212211R R L L R L R A R -=-=4705.1025.367122112R R L L R L R B R -=-=曲拐垂直平面上：4705.1025.3674705.1025.367122112212211T T L L T L T B T T L L T L T A T T -=-=-=-=驱动侧的曲柄销位置 I-I弯曲力矩：22L B M L B M T T R R ==总弯曲力矩:22TR M M M +=ω弯曲应力：33316.28749661.01.0mm d W WM =⨯===ωωσ 扭曲应力：)60(mm r r B M M t d =-=扭转应力：WM 2=τ224τσσω+= 驱动侧主轴颈位置III-III弯曲力矩：11m B M m B M T T R R ==总弯曲力矩：332225.614121.0mmd W M M M TR ==+=ω弯曲应力：WM ωωσ= 扭转力矩：d M M =扭转应力：WM2=τ复合应力:224τσσω+=驱动侧曲柄位置V-V曲拐侧面中弯曲力矩：)2(21a L B M R -=ω）（mm h mm M 90.50b hb 6211===ωωσ曲拐垂直平面中弯曲力矩：K B M M T d -=2ω（由图计算K=34.75） 弯曲应力：2bh 622ωωσM =位置上最大应力：b r σσσσω++=1扭转力矩：)2(2aL B M T -=在曲柄位置上宽方向的扭转应力：2129bhM≈τ在曲柄位置上狭方向的扭转应力：2229bh M≈τ曲柄位置上宽方向的复合应力：212214)(τσσσω++='曲柄位置上狭方向的复合应力：212214)(τσσσω++=''第二章 活塞式压缩机曲轴结构校核2.1 第一个危险位置取α=0，即活塞处外止点，且压缩机在满负荷而停止转动时：由动力计算部分可知 α=0，n=0有：R A =367.53500102.531502049.73470N ⨯-⨯= R B =367.53150102.535001249470N ⨯-⨯= T A =0 T B =0 d M =0被驱动侧的曲柄销位置I-IR M =R A 2L •=2049.73×102.5=210097.325N •mm T M =T A 2L •=0 ωM =22T R M M +=210097.325N •mmW =0.13d =0.1x663=28749.6mm 3ωσ=WM ω=3210097.32512.4a 28749.6N mmMP mm •=被驱动侧主轴颈位置III-III==1m A M R R 2049N •15mm=30735N •mm 01==m A M R T mm N M •=23985ω32398561412.5M mm W mm ωωσ•===0.39Mpa M =0=d M02==WMτ 复合应力：224τσσω+==0.39MPa被驱动侧曲柄位置V-V曲拐平面的弯曲力矩140=2049.73x4082000R M A N mm ω=⨯=•弯曲应力1122366820002.1875090M MPa b h mm ωωσ⨯===•• 曲拐垂直面中的力矩02=-=R A M M T d ω弯曲应力02=ωσ 位置上拉应力32049.730.465090R b A NMPa bh mmσ===⨯ 位置上最大应力：12 2.18700.46 2.647b MPa ωωσσσσ=++=++=0)2(2=-=αL A M T02921==hb Mτ 02=τ' 2.187MPa σ=="0.46MPa σ==2.2 第二个危险位置取,,230max n n R === αα即曲轴位于最大法向力max R 位置，且压缩机以额定转速转动时：由动力计算部分可知n n R ==,230max α367.57381.1102.576003720470r A N ⨯-⨯== N B R 2.39384701.73815.10276005.367=⨯-⨯= 367.56360102.565404959470T B N ⨯-⨯==驱动侧的曲柄销位置I-Imm N L B M R R •=⨯==5.4036655.1022.39382mm N L B M T T •=⨯==3357495.10249592285689M MPa ω==2856899.9328749.6M MPa W ωσ=== mm N mm N mm N r B M M T d •=•-•=•-=505464604959702000MPa mmmm N W M 79.86.28749250546423=⨯•==τ复合应力：10.6MPa σ==驱动侧主轴颈位置III-III13938.21559070R R M B m N mm ==⨯=•149591554840T T M B m N mm ==⨯=•80602.05M N mm ω==•80602.05= 1.361414.5M MPa W ωωσ== 扭转力矩：745000d M M N mm ==•3745000 6.0652261414.5M MPa W mm τ===⨯6.206MPa σ===驱动侧的曲柄位置V-V12()3938.2(102.561.25)3938.2406438632W R M B L N mm α=-=⨯-=⨯=• 11226664386317.35090W M MPa b h ωσ⨯===⨯ 2745000495934.75618868W d T M M B K N mm =-=-⨯=• 22226661886816.675090W M MPa bh ωσ⨯===⨯ 3938.20.875090R b B MPa bh σ===⨯ 位置上最大应力：1217.316.670.8734.84b MPa ωωσσσσ=++=++=2()4959401462402T M B L N mm α=-=⨯=• 12299146240 2.9248225090m MPa b h τ⨯===⨯⨯ 22299146240 1.625225090m MPa bh τ⨯===⨯⨯ 曲柄位置宽方向复合应力：21.6MPa σ'===18.7MPa σ''===2.3第三个危险位置取,,290max n n ===︒αα即曲轴位于最大切向力max T 位置，且压缩机一定额定转速转动时：367.53325102.559551306470367.55955102.533254130470367.55060102.512350841470367.512350102.5506010222470R R T T A N B N A N B N ⨯-⨯==⨯-⨯==⨯-⨯==⨯-⨯== 驱动侧的曲柄销位置I-I24130102.5502415R R M B L N mm ==⨯=•2102222102.52037366.5T T M B L N mm ==⨯=•1211862W M N mm ==•121186248.6528749.6W M MPa W ωσ=== 9006001022260303450d T M M B r N mm =-=-⨯=•303450 6.52228749.6M MPa W τ===⨯45.86MPa σ== 驱动侧主轴颈位置III-III141301561950R R M B m N mm ==⨯=•11022215153330T T M B m N mm ==⨯=•182696W M N mm ==•182696 4.361412.5w M MPa W ωσ=== 900600d M M N mm ==•9006008.322261412.5M MPa W τ===⨯18.65MPa σ===驱动侧主轴颈位置V-V12()413040165200mm 2W R M B L N α=-=⨯=•112266165200 4.4a b h 5090W M MP ωσ⨯===⨯ 29006001022234.75648241W d T M M B K N mm =-=-⨯=•2222666482419.125090W M MPa bh ωσ⨯===⨯ 41300.875090R b B MPa bh σ===⨯ MPa b 39.1487.012.94.421=++=++=σσσσωω122222'''9924432814.7222509099244328 2.7122509018.9514.72a a a aM MP b h M MP b h MP MP ττσσ⨯≈==⨯⨯⨯≈==⨯⨯======2.4 第三个危险位置取,,100n n == α 即曲轴位于总阻力矩最大值max M 位置，且压缩机以额定转速转动时：367.5102.53662415.6470367.5366102.52407470367.56810102.58660928470367.58660102.568104835.16470R R T T A N B N A N B N ⨯-⨯==-⨯-⨯==-⨯-⨯==⨯-⨯==（-2987.3）（-2987.3） 驱动侧的曲柄销截面I —I222407102.5950194835.16102.5541304.954957954957920.1728749.69202004835.166060335060335012.52228749.628.63R R T T W W W a d T a M B L N mmM B L N mmM N mmM MP W M M B r N mm M MP W MPaστσ==⨯=•==⨯=•==•====-=-⨯=•===⨯==驱动侧的曲柄销截面III —III11240715139254835.1615792258403684036 1.4161412.5920200920200 6.962261412.513.97R R T T W W W a d a M B m N mmM B m N mmM N mmM MP W M M N mmM MP W MPaστσ==⨯=•==⨯=•==•=====•===⨯== 驱动侧的曲柄销截面V —V1211222222212()2407403709026 1.0992********.1634.75736686.2566736686.25 6.3680902415.60.315090()4835.1640211250292W R W a W d T W a R b a T M B L N mmM MP b hM M B K N mmM MP b h A MP b h M B L N mmm b ωωασσσατ=-=⨯=•===-=-⨯=•⨯===⨯===⨯=-=⨯=•=2222'''9211260 6.222509099211260 4.352250908.7214.07a a MPa h m MPa b h MP MP τσσ⨯==⨯⨯⨯===⨯⨯======经过以上静强度校核，可以看出各处应力均小于材料许用应力范围，所以上述过程满足设计要求。