涡旋压缩机设计说明书毕业设计（论文）题目空调用涡旋式压缩机结构设计学院机电与汽车工程学院专业机械设计制造及其自动化(机械设计制造）学生向涛学号 10120212指导教师孙鹏飞摘要本设计为空调用涡旋式压缩机结构设计，主要零部件包括动涡盘、静涡盘、支架体、偏心轴、防自传机构及平衡机构，动静涡旋盘应用圆的渐开线及其修正曲线的线型。

首先，确定了涡旋压缩机的重要结构参数，其次确定了涡旋压缩机的各个重要零件的结构尺寸，然后确定了涡旋线圆的渐开线线型并且对涡旋线进行修正，而后选择涡旋压缩机的各种附件，最后利用UG8.0对涡旋压缩机的主轴进行有限元分析，最终说明了涡旋压缩机结构设计中的有关问题。

在涡旋齿线型的设计中，不仅说明了渐开线的特征和涡旋线的成形过程，而且还对涡旋线线型进行了修正。

通过以上设计的设计过程，最终得到了涡旋压缩机。

关键词：涡旋压缩机，动涡盘，静涡盘，偏心轴ABSTRACTThe design is designing the structure of air conditioning scroll compressor , the main parts including moving vortex disc, static vortex disc, bracket dody, eccentric shaft ，anti rotation mechanism and balance mechanism,the application of static and moving vortex disc involve circle and linear correction curve.First of all, the important structural parameters of scroll compressor is determined, then determined the structure size of each important part of scroll compressor, and then determine the involute type vortex line round and the vortex line is modified, and then choose a variety of accessories of the scroll compressor, the UG8.0 spindle of scroll compressor for finite element analysis, the final show the problem in the design of structure of scroll compressor. In the design of scroll profile, not only describes the forming process of involute characteristics and vortex lines, but also to carry on the revision to the vortex line.Through the above design, we finally got the scroll compressor.KEY WORDS: scroll compressor, moving vortex disc, static vortex disc, eccentric shaft目录摘要 0目录 0前言 (1)第一章空调用涡旋式压缩机及装置系统总体方案设计 (2)1.1 涡旋压缩机动静涡盘及其工作原理 (2)1.2涡旋压缩机的防自转机构 (3)1.3涡旋压缩机的轴向径向柔性机构 (3)1.4涡旋压缩机的结构特点 (4)1.5涡旋压缩机的研发方向 (4)第二章主要部件设计 (6)2.1涡旋压缩机的整体结构的选择 (6)2.2设计的已知条件 (7)2.3性能及结构参数确定 (7)2.4确定涡旋压缩机各重要零件的结构尺寸 (8)第三章涡旋齿线型的选择与绘制原理 (13)3.1涡旋型线构成原则 (13)3.2圆的渐开线的形成 (13)3.3渐开线的特征 (13)3.4涡旋线的成形 (14)3.5涡旋线型的修正 (15)第四章压缩机附件及密封细节 (17)4.1防自转机构 (17)4.2轴承及支承 (19)4.3压缩机的性能 (19)4.4径向密封 (20)4.5轴向间隙 (20)4.6润滑 (21)4.7结果 (21)第五章基于NX Nastran解算器的有限元分析 (22)总结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)前言本设计以空调用涡旋式压缩机为题，主要为了学习涡旋式压缩机的设计过程，以及运用和巩固我们大学所学知识。

目前在空调领域对于涡旋式压缩机的研究已越来越普遍也越来越热门，涡旋式压缩机的发展将会不仅仅为空调领域带来飞跃，从而针对空调用涡旋式压缩机的研究是非常有意义的。

通过回顾涡旋式压缩机的历史，我们对其可以进行初步的了解。

涡旋式压缩机最早由法国工程师Creux发明并于1905年在美国获得专利，于国际上70年代开始开发应用的一种新型压缩机，它以高效率，高可靠性，低能耗，低噪音，零件少，易损件少，结构紧凑等突出优点引起许多国家的重视，被称为全新一代压缩机，在1-705KW输出功率的范围内，涡旋压缩机已在单元式空调机及汽车空调器中得到相当普遍的应用，并很快牢固地占领了市场，由于涡旋压缩机在较宽的频率范围内（30-120hz）均有较高的容积效率与绝热效率，适合采用变频装置，可进一步降低空调器的耗能，提高舒适性，所以在空调领域中具有广阔的发展前景。

为保证环保减少制冷剂泄露到空气中，汽车空调领域中具有采用全封闭式涡旋压缩机的发展方向。

70年代以前由于难以得到高精度的涡旋形状，缺乏实用而可靠地驱动机构，摩擦磨损的问题不能妥善解决，因此涡旋压缩机在将近70年的时间内未得到普及应用直到70年代初期，美国的ADL公司及日本，中国的几家公司又相继重新开始涡旋压缩机的研究开发工作。

因若干关键技术逐步得到解决，于80年代初就推出了空调用涡旋压缩机的系列产品。

这些产品与相同容量的往复式压缩机相比，体积小40%，重量轻15%，零件数减少85%，效率提高10%，扭距变化幅度小90%，噪音降低5db（A）.在供暖、空调与制冷应用中，主要的能量都耗在压缩机上，高效压缩机对美国市场已成为头等重要因素。

在欧洲和日本市场，对低噪音，低振动的压缩机需求更为突出，因而，兼有高效低噪两大优势的涡旋压缩机成为换代产品已是必然局势，虽然在完善密封机构，减少机械摩擦耗功以及数控加工提高涡旋盘成产率等方面已经进行了广泛有效地改进，但作为技术密集程度很高的涡旋压缩机，其技术优势和效益任存在很大的发展潜力。

涡旋压缩机面临的主要问题应属由于加工精度和结构问题导致的径向和轴向的泄露，但是随着社会的飞速发展，工业的日益壮大，设备的精度会得到提高，加工的技术会得到飞跃，涡旋式压缩机将会随着社会的发展慢慢挖掘出无限的潜能，它的优点将会会越来越突出，发展前景广阔。

通过借鉴前人研究的方式和方法，本论文旨在根据已知工作条件，通过各零部件的强度校核和受力分析对空调用涡旋式压缩机进行结构设计。

通过完成这次设计达到我们所学的理论与实践相结合，增加我们的设计经验。

第一章空调用涡旋式压缩机及装置系统总体方案设计1.1 涡旋压缩机动静涡盘及其工作原理涡旋式压缩机综合了往复式压缩机和旋转式压缩机的工作特点，其借助于容积的变化来实现气体压缩与往复式压缩机相同。

其动涡盘的运动是在偏心轴的直线驱动下进行的，这一点又与旋转式压缩机相同。

但是涡旋式压缩机的压缩腔，既不同于往复式的又不同于旋转式，故把它称作新一代容积式压缩机。

涡旋式压缩机的主要零件包括动涡盘，静涡盘，支架体，偏心轴及防自传机构。

动静涡旋盘的最常用线型是圆的渐开线及其修正曲线。

下面以圆的渐开线涡旋型线为例来说明涡旋压缩机的工作原理。

把涡旋型线参数相同，相位差π，基圆中心相距Ror的动涡盘与静涡盘组装后，可形成数对月牙形的密封的容积腔，容积腔的轴随偏心轴推动动涡盘中心绕静涡盘中心作半径为Ror的圆周轨道运动时相应的扩大缩小，由此实现气体的吸入，压缩和排气的过程。

低压气体从静涡盘上开设的吸气孔口或动静涡盘的周边缝隙进入吸气腔，经压缩后由静涡盘中心处的排气孔口排出。

以三对压缩腔为例说明气体压缩过程,如图1-1。

三对容积腔分别用①②③来表示，依次表示中心压缩腔（排气腔）、第二压缩腔、第三压缩腔。

动涡盘中心绕静涡盘中心的转动角，也就是偏心轴的曲柄转角，用θ表示。

当曲柄转角θ=0时，③刚好封闭，压缩机的吸气过程结束，这时③中充入的气体所占据的空间即为吸气容积，相当于往复式压缩机的形成容积。

随着曲柄转角增大，月牙形的面积逐渐减小。

当θ=360°时，③完成对气体的压缩过程，这时的压缩腔容积就是②的最大封闭容积，即②充气终了时的容积，其轴向投影面积最大。

①和②中气体容积变化规律与③中相同。

③在压缩气体同时，压缩机的吸气过程也在进行。

②和①并不存在吸气过程，只是在几何关系上按2π为一循环划分时，分割为不同的压缩腔而已。

涡旋式压缩机压缩气体的过程是连续进行的需要主轴转动数圈而非一圈，但主轴每转一周即可完成一次吸气。

需要指出的是，①中的气体并不受到压缩，其容积减少是一个等压过程，即排气过程。

①中容积取得最大值时，不一定对应于θ=0，而与开始排气角有关，图1-2为压缩机的工作过程。

图1-1.涡旋压缩机图1-2.涡旋压缩1.2涡旋压缩机的防自转机构动涡盘在气体作用下，有绕其中心自传的趋势。

这种趋势破坏了涡旋压缩机的正常工作，必须予以限制。

防自传机构设置在动涡盘与支架体之间，常见的结构形式有：①十字联接环：其结构简单但是易磨损，加工困难；②圆柱销联轴节：在机座上开孔板，动涡旋体上连轴销，当动涡旋体平动时，销在孔内平动。

其受力好，结构简单，但无支撑作用；③球形联轴节：两几何形状相同孔板，分别安在机体动涡旋体上，在孔板间设置钢球连接孔板动涡旋体平动时，钢球可在孔内转动。

其结构简单，易加工，可实现滚动支撑，减少磨损。

1.3涡旋压缩机的轴向径向柔性机构涡旋压缩机的动涡盘被置于静涡盘和支架体之间，可以沿轴向移动。

当涡旋压缩机工作时，动涡盘在气体力作用下，沿轴向与静涡盘脱离，增大涡盘顶部的气体泄漏通道面积，降低容积效率和热效率，因此如何有效的平衡作用在动涡盘上的轴向气体作用力，成为涡旋压缩机能否获得良好性能的重要因素之一。

常用轴向力平衡消除间隙减少泄漏的方式：①采用推力轴承，减少轴向摩擦，保证密封；②采用背压推力机构，泵压力自动补尝间隙；③在涡旋体背面加弹簧，自动补尝间隙；④在涡旋体背面加油压，补尝间隙。