平动转子式汽车空调压缩机设计[毕业论文+CAD图纸]

汽车毕业设计论文：平动转子式汽车空调压缩机设计含论文，CAD图纸

摘 要

21世纪，随着全球经济的发展，汽车业得到了蓬勃发展。作为小型汽车使用的空调，由于受到空间尺寸的苛刻限制，以及发动机功率相对较小，因此非常注意压缩机的效率、外形尺寸以及功耗等的影响。针对传统压缩机存在的一些不足，本设计研究了一种平动转子式压缩机，该压缩机的最大特点是转子采用平动转动的运转方式，因此主要运动件之间的相对速度较小，故其摩擦损失很小。本设计主要完成以下方面的工作：

（1） 简单介绍了汽车空调制冷系统的构成和工作原理，阐述了汽车空调压缩机的发展历程，并对其特殊要求进行了说明，进而重点介绍了现有的滑片式和涡旋式这两种两种类型压缩机的结构形式与特点。

（2） 重点详细介绍了平动转子式压缩机的设计思想，工作原理，并进行总体设计。

（3） 对平动转子式压缩机的几个重要零件如气缸、转子、转轴、平动滑片、转轴轴承座和后端盖进行了结构设计，并在工艺和选材上进行了详细的分析。

（4） 对平动转子式压缩机的吸排气系统和润滑系统进行了系统的设计和分析。

（5） 对平动转子式压缩机进行了热力学方面的分析与计算，并推导了平动转子和滑片的运动学和动力学公式，同时还对转子进行了动平衡方面的分析。

与传统滑片式压缩机相比，本设计中的压缩机的主要运动副如转子与气缸、转子与端盖、滑片与缸孔之间的相对运动速度要小很多，因此它具有较少的摩擦和磨损。同时他还与涡旋压缩机的平动机构有机融合在一起，取其之长，因此等效制冷能力比现存的压缩机高。而且结构紧凑、外形尺寸小、重量轻，特别适宜小型汽车使用。

在设计过程中运用了AutoCAD，Pro/E及Word，不但把所学的专业知识联系起来，而且还提高了计算机应用能力，拓宽了知识面。

关键词 汽车空调；压缩机；平动转子；结构设计

Abstract

The 21st century, along with global economic development, the automobile industry gained vigorous development. Air conditioning which uses in the compact car, due to receive harsh limit from the spatial size, as well as the engine power is relatively small and therefore pays attention to influence from the efficiency of the compressor, the external dimensions as well as the power loss and so on. In view of traditional compressor exist some insufficiencies, this design has studied a fixed-rotor compressor, and the ultimate characteristic of this compressor is the rotor adopts a fixed-rotation mode of operation, the relative speed between the main movements is smaller, and therefore its friction loss is very small following the completion of the design of the main areas of work.

（1）A brief introduction of the automotive air conditioning refrigeration system's constitution and the principle of work, elaborated the development process of automotive air conditioning compressor, and has carried on the explanation to its special request, then focus on introducing structure and characteristics of the existing gleitbretter type and the vortex type compressors.

（2）Focus more on the introduction of a fixed-rotor compressor’s design concept, the principle of work, and overall design.

（3）To the fixed-rotor compressor’s several important components like air cylinder, the rotor, the rotation shaft, the fixed-vane, the rotation shaft bearing seat and the back-end cover has carried out the structural design, and has carried on the detailed analysis in the craft and the selection.

（4）we have carried systemic design and analysis on suction exhaust system and lubrication system of the fixed-rotor compressor.

（5）We have carried on thermodynamic analysis and the calculation to the fixed-rotor compressor, and have inferred the fixed-rotor and vane's kinematic and dynamic formula, meanwhile have carried on the transient equilibrium analysis to the rotor.

Compares with the traditional vane compressor, this design compressor has much smaller relative velocity between the main movements such as the rotor and the cylinder, the rotor and the end cover, the vane and the cylinder hole, therefore it has the few friction and the attrition. Simultaneously, it also integration of vortex compressor's translation machine together, takes its long, the equivalent cooling capacity higher than the existing compressor. Moreover the structure is compact, the external dimensions are small, the weight is light, and so it is especially for small vehicles.

In the design process using AutoCAD, Pro / E and the Word, not only to learn the expertise, but also improve the ability of computer applications and broaden the knowledge.

Key words Automobile air-conditioning compressor translation rotor structural design

目 录

摘 要 I
Abstract II
第1章 绪 论 1
1.1 汽车空调的历程、意义和特点 1
1.1.1 汽车空调历程 1
1.1.2 汽车空调的意义 1
1.1.3 汽车空调的特点 2
1.2 汽车空调制冷系统的构成及其原理 2
1.3 汽车空调压缩机的发展历程 3
1.4 汽车空调压缩机的特殊要求 4
1.5 滑片压缩机的结构形式与特点 5
1.6 涡旋压缩机的结构形式与特点 6
1.7 本章小结 7
第2章 平动转子式压缩机 8
2.1 设计方案的提出 8
2.2 研究的意义 8
2.3 平动转子式压缩机的工作原理 9
2.4 平动转子式压缩机的基本结构 10
2.5 平动转子式压缩机的总体特点 10
2.6 平动转子式压缩机重要部件的设计 11
2.6.1 缸体 11
2.6.2 转子 12
2.6.3 转轴 13
2.6.4 平动滑片 14
2.6.5 转轴轴承座和后端盖 15
2.7 本章小结 16
第3章 平动转子式压缩机系统分析 17
3.1 吸气与排气系统分析 17
3.2 润滑系统分析 18
3.3 本章小结 18
第4章 分析与计算 19
4.1 热力学分析与计算 19
4.1.1 热力学析 19
4.1.2 热力计算 23
4.2 运动分析与计算 26
4.2.1 平动转子运动分析与计算 26
4.2.2 滑片运动分析与计算 27
4.3 动力学模型 28
4.3.1 滑片受力分析 28
4.3.2 转子受力分析 30
4.4 转子的动平衡计算 31
4.5 本章小结 32
第 5 章 制冷剂、润滑油及附件 33
5.1 制冷剂 33
5.1.1 选用制冷剂时应满足的基本条件 33
5.1.2 改用R134a时采用的措施 33
5.2 润滑油的选择 34
5.2.1 选择润滑油需满足的要求 34
5.2.2 选用R134a对润滑油的意义 35
5.3 附件 36
5.3.1 电磁离合器 36
5.3.2 轴封及密封 37
5.4 本章小结 38
结 论 39
参考文献 40
致 谢 41
附录1 42

第1章 绪 论

1.1 汽车空调的历程、意义和特点

1.1.1 汽车空调历程

汽车问世已有一百多年的历史。随着生活水平的逐步提高，汽车已成为人们生活中的必需品，成为房间生活的延伸部分。对房间环境的要求同样延伸到汽车上，空调便是其中一个重要内容。汽车上安装空调装置的主要目的在于营造一个舒适的环境条件[1]。

汽车空调是从暖气开始的，最初是用煤炭脚炉取暖及把排气管从车室内通过。第一台完整的汽车空调装置出现在1927年，它包括一个加热器、一套通风系统及一个空气过滤器。从1936年起，美国开始着手研制汽车冷气机，到了1940年，美国Packard公司首次在汽车上采用制冷装置，其后到50年代中在美国生产的Nash牌轿车上安装了冷暖兼容的整体式空调装置，60年代空调装置才开始在汽车上普及并获得迅速发展。根据粗略统计，截至80年代末，全世界车用空调装置年产量已超过3500万辆。发达国家中汽车空调的普及率达到80%～90%，二十世纪末全世界汽车空调器市场的年需求量达到7000万套。10年功夫就翻一番，可见其发展速度之快。

我国从1971年开始在长春一汽的红旗牌轿车上装上了空调器，上海也于80年代初在上海牌轿车上装上了国产空调器。我国从1994年开始在桑塔纳轿车（新车型）上试装了国产R134a空调器。我国车用空调装置虽起步较晚，但发展速度不慢。据统计，1992年我国空调汽车的产量为16万辆，总保有量为76万辆。到了2000年空调车产量可达88万辆，总保有量约485万辆。不到10年时间，增加了4～5倍。

1.1.2 汽车空调的意义

汽车空调由五个要素组成，即温度、湿度、气流、洁净度和辐射。由于空调一定要有空气流动，一般由风机完成。风机的噪音及空气通过风道而产生的噪音使人感到不舒服，因而减少风机噪音及气流噪音也成了空调的任务[2]。

调节温度是空调的主要任务。汽车空调首先是有暖气设备，其结构比较简单，轿车和中小型汽车一般以发动机冷却水作为暖风的热源；而大型客车或严寒地区的车辆则常采用独立式加热器，夏季的降温则由制冷装置完成。

普通车辆一般没有调节湿度的功能；高级车辆采用了冷暖合一的再加热式空调器，可以适量地对车内空气进行去湿处理，即靠制冷设备（蒸发器的冷却、去湿）去除空气中的绝对含湿量，再靠采暖设备（暖风芯子升温）降低空气的相对湿度。

汽车的空气调节装置主要用来实现对车内空气的换气、加热、冷却和除湿。同时,空调装置还起到净化空气的作用。汽车安装了空调装置,可以给驾驶员创造良好的工作环境。冬季使用暖风装置,可使车室内空气温度适中,驾驶员不必穿着笨重的衣物,也不会因手脚过冷而影响驾驶。同时还可有效去除汽车门窗玻璃上的霜、雾,使驾驶员具有良好的视野,有利行车安全。夏季气温较高,驾驶员长时同行车容易疲劳、困倦,使用冷风装置可使车内温度、湿度适宜,改善司机的工作条件。安装空调装置已成为衡量汽车功能是否完备和豪华的重要标志。

1.1.3 汽车空调的特点

汽车的室内工作条件比房间要恶劣得多，如汽车直接暴露在太阳下或风雪下，隔热措施困难；汽车在行驶时有大量风沙、废气从各种缝隙钻入车厢，造成车厢内的空气污染并增加热负荷；汽车的行驶速度变化无常，难以保证稳定的空调工况等等。

汽车空调与家用空调的不同工作条件，可归纳成下表1-1所示[3]：

表1-1 汽车空调与家用空调的不同工作条件

汽车空调 家用空调

工作环境温度 -30℃～100℃ -30℃～50℃

太阳辐射 大 可遮挡

换气频率 大 极少

振动 大 几乎没有

电源 12V/24V 110V/220V

直流 交流

制冷剂 R12→R134a R22

制冷能力 （2.15～5.8）kw（中、小型车） （1.9～4.1）kw

压缩机型式 开放式 封闭式

压缩机转速变化 大 小

动力来源 汽车发动机 电动机

连接管道 软管 硬管

概括起来，汽车空调有下列特点：

（1）要求制冷量大、降温迅速。

（2）不便于用电力作为动力源，必须要用汽车发动机（简称主机）或辅助发动机（简称辅机）来带动压缩机，因而在动力源的处理上比房间空调困难得多。

（3）系统中冷媒（制冷剂）流量变化幅度大，设计困难。

（4）冷凝温度高。

（5）制冷剂容易泄漏。

（6）由于汽车结构紧凑，制冷装置的安装位置也很紧凑，各种车型必需有专门的车内冷气设备，蒸发箱总成通用化很困难。

（7）由于车厢高度低，风量分配不易均匀，因而车内温度分布不

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