VW-9/2-22型往复式压缩机建模与仿真分析

摘要

随着压缩机性能指标的不断提高，传统的研究与设计方法根本已经无法满足实际的需求。本文在运用传统设计方法对VW型往复式压缩机进行计算与结构设计的基础上，结合CAE仿真软件对设计结果进行相关的仿真分析与优化设计。在提高设计质量的同时，缩短了研发周期，降低了研发成本。
　　本文以VW-9/2-22型往复式压缩机为研究对象，在对压缩机工作原理和力学理论分析的基础上，在结合设计参数和活塞式压缩机设计原理，完成压缩机热力学计算和结构设计;在理论分析和计算的基础上，借助相关的CAD软件完成VW-9/2-22型往复式压缩机的结构设计并建立三维模型;在建立精准的三维模型的基础上，运用相关的CAE软件对压缩机重要部件进行仿真分析，在检验设计结果是否合理的同时，找出设计中存在的不足，提出优化方案;最后，根据仿真分析的结果，结合内燃机部分研究成果，用相关的CAE软件完成曲轴部件的优化，并对优化的结果进行检验。
　　首先，本文对研究背景与研究意义国内外研究现状与发展趋势做了详细的说明，并且对SolidWorks、ANSYS等相关的CAD/CAE软件进行了简单的介绍。
　　其次，依据传统设计方法，完成VW-9/2-22型往复式压缩机的相关计算与设计，并用SolidWorks软件建立了VW-9/2-22型往复式压缩机三维实体模型;用ANSYS有限元分析软件，对压缩机的重要部件进行静力分析、自由模态分析、约束模态分析，并对仿真结果进行详细的理论分析。
　　最后，结合前面的仿真结果，结合内燃机的研究成果对曲轴进行优化设计，并对优化的结果进行了检验。
　　本文在运用传统设计方法在对VW-9/2-22型往复式压缩机进行结构设计的基础上，通过CAD/CAE的技术方法，对VW-9/2-22型往复式压缩机重要零部件进行有限元分析，并结合仿真的结果，对曲轴部件进行优化设计。为其他型号压缩机的设计与优化设计提供了借鉴。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景与研究意义

1．2 国内外研究现状与发展趋势

1．2．1 压缩机的研究与发展

1．2．2 曲轴的研究与发展

1．2．3 有限元分析法及相关软件的介绍

1．3 本文研究内容与方法

2 VW-9／2-22型往复式压缩机工作原理与力学分析

2．1 VW-9／2-22型往复式压缩机压缩机结构介绍

2．2 活塞式压缩机热力学原理

2．2．1 压缩过程与膨胀过程及状态参数

2．2．2 理想循环与实际循环

2．3 活塞式压缩机运动机构的力学分析

2．3．1 曲轴连杆机构的运动关系

2．3．2 曲轴连杆机构的惯性力分析

2．3．3 气体力分析

2．3．4 曲柄连杆机构运动过程中的摩擦力分析

2．3．5 活塞和曲柄销上的作用力分析

2．4 惯性力分析

2．5 本章小结

3 VW-9／2-22型往复式压缩机建模

3．1 热力学计算

3．1．1 公称压力绝热指数和排气温度

3．1．2 系数的确定

3．1．3 结构尺寸、行程、容积的确定

3．1．4 电机的选择

3．2 VW-9／2-22型往复式压缩机主要技术参数

3．3 三维模型建立

3．3．1 曲轴三维模型建立

3．3．2 连杆三维模型建立

3．3．4 气缸组件三维模型建立

3．4 本章小结

4 VW-9／2-22型往复式压缩机重要部件有限元分析

4．1 有限元法

4．2 有限元分析基本理论

4．2．1 平衡方程

4．2．2 几何方程

4．3 强度分析

4．3．1 气缸强度分析

4．3．2 气缸盖强度分析

4．3．3 活塞强度分析

4．3．4 曲轴的强度分析

4．4 模态分析

4．4．1 模态分析意义

4．4．2 理论基础

4．4．3 有限元模型建立

4．4．4 自由模态分析与求解

4．4．5 结果分析

4．5 曲轴的约束模态分析

4．5．1 曲轴的约束模态分析意义

4．5．2 力矩的计算与约束的添加

4．5．3 约束模态分析与求解

4．5．4 结果分析

4．6 本章小结

5 VW-9／2-22型往复式压缩机曲轴的优化

5．1 优化模型的建立

5．2 优化设计方法

5．2．1 ANSYS优化方法

5．2．2 优化数学模型的建立

5．3 结果分析

5．4 最优方案的验证

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

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