1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 一种空调圆盘试验台的设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 汽车空调圆盘属于空调压缩机的一个部件，它是汽车空调系统的核心部件。与普通建筑空调压缩机相比，其运行工况是极其恶劣的。因此耐久性 试验是汽车空调压缩机圆盘最重要的试验之一。 本设计主要介绍了汽车空调压缩机中圆盘耐久性试验台的设计依据、试验台的工作原理、系统设计方面的内容。在对其耐久性试验进行详细分析和研究的基础上，提出了 主要由 动力系统、检测系统、控制系统和数据处理系统四部分组成的整体设计方案。 该试验台满足机械工业部标
2、准和行业标准中汽车空调压缩机圆盘的耐久性试验要求，且结构简单、操作方便、可靠性好，具有一定的推广价值。 关键词： 空调圆盘；试验台；设计 II One kind of air conditioning disk test platform Abstract Automotive air conditioning disk is a component of air-conditioning compressor, which is the core component of automotive air conditioning system. Compared with ordinary a
3、ir conditioning compressor, the operating conditions are extremely bad. Therefore, automobile air conditioning compressor durability testing is the most important test one. This article describes the automotive air conditioning compressor disc durability test platform based on the test bed works, sy
4、stem design aspects. For its durability test in detail on the basis of analysis and study, and presented mainly by the power system, detection system, control system and data processing system composed of four parts of the overall design. The test stand to meet the machinery industry standards and i
5、ndustry standards in the automotive air conditioning compressor disc durability test requirements, simple structure, easy operation, reliability, and has some promotional value. Key words: Air conditioning disk, Test bed, Design. III 目录 摘 要 . Abstract . 1 绪论 .1 1.1课题的来源 .1 1.2课题的意义 .1 1.3汽车空调圆盘试验台的国
6、内外发展现状 .1 1.3.1 汽车空调圆盘试验台的国内研究发展现状 .1 1.3.2 汽车空调圆盘试验台的国外发展研现现状 . .2 1.4课题研究的主要内容 .2 2设备方案设计与总体设计 3 2.1汽车空调圆盘试验台设备的方案总体设计 .3 2.2方案的评价 .3 3设计计算和校核 4 3.1电动机的选择 . .4 3.2带传动的设计计算 .4 3.3轴的设计与校核 6 3.4轴承的选择 .8 3.5联轴器的计算与校核 9 3.6气压泵的设计计算 . .10 4 设计说明 .11 4.1 总装图及其工作原理 .11 4.2动力系统的说明 .13 4.3检测系统的说明 .14 4.4控制系
7、统的说明 .15 4.5控制处理系统的说明 .16 结论 17 参考文献 18 致谢 19 附录 20 附录图 1 总装图 .21 附录图 2 电机皮带轮 .22 附录图 3 从动带轮 .23 附录图 4 主轴 1 .24 附录图 5 主轴 2 25 IV 附录图 6 电机和泵组合 .26 附录图 7 底板 .27 附录图 8 机架 .28 附录图 9 星型零齿隙连轴器 .29 附录图 10 轴承 30 附录图 11 轴承座 . .31 一种空调圆盘试验台的设计 1 1 绪论 1.1 课题的来源 鉴于本设计所涉及到的圆盘试验台一般应用于汽车空调的圆盘上。随着汽车在当今社会中应用的越来越广 1。
8、 对于汽车内空调的需求也会逐渐增大 ，而汽车空调压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，压缩机圆盘又是压缩机中的一个核心部件。压缩机圆盘属于耐久性产品，其有效使用时间受工作寿命的直接影响 2。汽车空调压缩机圆盘耐久性试验台的主要用途就是提供对汽车空调圆盘运行环境的模拟，使压缩机在各种不同的工况下运转，借助于现代传感技术、自动控制技术、计算机软硬件技术，按照行业标准完成汽车空调圆盘的耐久性试验 3。 1.2 课题的意义 我国的汽车空调起步较晚，而对汽车空调领域的研究只是近十几年的事。压缩机是汽车空调系统的核心部件，其质量好坏直接影响空调系统的性能 4。而压缩机圆盘又是影响压缩机性能的一个重要部件 5。
9、本文所要设计的圆盘试验台的主要作用就是对圆盘在干燥、半干燥、润滑的条件下，施加不同的正压力、不同的旋转速度，对正压力、温度、扭矩、速度（在不同时间间隔中）进行监测。通过这一系列的试验，对汽车空调压缩机圆盘的性能和寿命进行进一步的了解，在对于设计汽车空调或者空调压缩机提供一定的理论依据 6。 1.3 汽车空调圆盘试验台的国内外发展现状 1.3.1 汽车空调圆盘试验台的国内研究现状 目前，我国企业对汽车空调压缩机技术的消化、吸收主要集中在整机方面，对其研 究开发起关键作用的考核、检测、测控技术没有投入太多力量 7。在汽车空调压缩机圆盘耐久性试验台方面，经过一些调研分析，许多国内汽车空调压缩机有关生
10、产企业都没有正规和标准的试验装置，在现有的些许试验台中存在着耗电量大、自动控制程度低、工作环境恶劣、造价成本高等许多不足之处8。 我国最近自主研究的一种集成试验台。该试验台计算机数据采集与处理系统由大众工控主机、数据采集卡、打印机及专用的软件组成。本单元将来自前一种空调圆盘试验台的设计 2 端变送器电流信号经专用标准电阻板转换后，送人 16 通路 A D 板进行转换，转换精度为 8 位。软件的界面可与 用户进行交互，试验人员在试验前可输人姓名、压缩机编号等并选择试验类型，也可以查看历史记录或直接监测试验过程。采用电流传输配合软件滤波技术，有效控制了数据传输过程中的电磁干扰 9。主机采用了工业控
11、制的计算机，有效地提高了系统可靠性。同时配置屏幕显示和打印机两种输出模式，可直接输出试验报告结果 9。 1.3.2 汽车空调圆盘试验台的国外研究现状 美国一公司研制了一种新型的试验台。试验台配备了一台博汇 RS一 1A真空泵，固定在压缩机所在的动力台架上，供系统冲注制冷剂时 10。因为该试验台要不断更换被试压缩机，所 以在压缩机的进气口和排气口附近的管道上都需要加装截止阀，这样每次试验不同的压缩机时只需要关闭截止阀而不需要放掉整个系统的制冷剂 11。 该试验系统建立在实验室原有焓差试验台的两个环境室内。压缩机和冷凝器放置在室外侧环境室内，蒸发器和热力膨胀阀放置在室内侧环境室内，这两个环境室可以
12、保持试验所要求的恒温、恒湿环境 12。整个试验系统分试验主体、控制系统和测量系统 3部分。 1.4 课题研究的主要内容 掌握试验设备的特点，了解其发展趋势。 对于本文所要设计的汽车空调压缩机，主要的研究内容应该是在电动机的选择 ，气动装置的研究，传感器的选择以及一些转动轴承的选择和应用上 13。特别需要注意的是，因为压缩机试验是个耐久性的实验，所以对于整体传动和转动机构材料上的选择要慎重考虑。 汽车空调压缩机试验台的设计的主要难点通常是在于耐久性和一些传感器的选择及其应用方面上，还有就是整个系统配合计算机上的应用 14。 因此，大部分的对于汽车空调压缩机的研究都在于起耐久性和抗干扰性以及一些传
13、感器上的研究，还有就是对于一些传动机构的选择和研究。 对于本人所要设计的汽车空调压缩机，主要的研究内容应该是在电动机的选择，气动装置的研究 ，传感器的选择以及一些转动轴承的选择和应用上 15。特别需要注意的是，因为压缩机试验是个耐久性的实验，所以对于整体传动和转动机构材料上的选择要慎重考虑。 一种空调圆盘试验台的设计 3 2 设备方案设计与总体设计 2.1 汽车空调圆盘试验台设备的方案总体设计 1、总体设计的内容 本次设计的汽车空调圆盘试验台 属于接触式反复试验装置，主要由 动力系统、检测系统、控制系统和数据处理系统四部分组成。 动力系统的主要路线是由电动机传动到带盘，再通过气压泵运动到检测圆
14、盘上。检测系统主要由扭矩传感器，压力传感器以及温度传感器组成。而控制系统主要是通过 计算机来执行的，同时也是通过计算机来处理扭矩、压力、温度等模拟数值。见图 2-1。 图 2-1 方案设计原理图 2、总体主要参数的确定 试验机构是被设计套在整个机架中用作，这样既能够防止工作环境上的不足，同时又能非常出色的保护好工作机构。由于对于试验台的要求不是很精密，所以机构不用显得很紧凑，可以使外在的机架稍微做大，给里面的机构留有一定得空间。如此既能让试验台维护方便，操作人员操作能一目了然，更能让设计人员在设计时有足够的修改空间。综上所述，拟定试验台高 1475mm；上下机架间台板长 700mm，宽 300
15、mm，厚 20mm；上机架；上机架高 900，长宽都为 780mm；下机架长宽高都为 700mm。 2.2 方案的评价 该方案采用压力传感器、扭矩传感器、温度传感器来检测被试验圆盘的动态特性，并通过计算机来处理数据。能够有效地对圆盘在实际工况实现一个模拟状态。在设计上，结构简单，系统操作方便，降低工人的劳动程度，有效地提高了试验效率。 一种空调圆盘试验台的设计 4 3 设计计算和校核 3.1 电动机的选择 试验台的工况条件和数据如下： 因实验需要无级变速，故皮带轮传动是个很好的选择，既能达到要求且传动效率又高，通过加入胀紧轮，能够随时操控传动比例 ，进行传速调节。 对比供应商所能供应的电机，并
16、综合考虑了经济等其它因素，对于皮带轮传动比设计成 1： 1.5。 . 绕结点的摩擦扭矩能够达到 19.6Nm,试验片温度（滑履球坑部位的表面温度）到达 200 :；试验件能够在 35r/min 3500r/min 范围能调控；试验压力能够在 200N 4900N 之间转换并保持；试验在环境温度为常温下进行；在普通民营机械厂实验室中工作。 由已知数据可得： m in/23335.1/3500 rn wvFP 1000max （ 3-1） 式中， Fmax=4900N， v=1.5m/s，工作装置的效率本设计取 0.94.代入上式得： kWP 43.794.01 0 0 0 5.14 9 0 0
17、则， mNnPT .4.302333 43.79550/9550 （ 3-2） 如上所得，因此选择型号为 HF-SP702(B)的 三菱电机，以下数据为供应商所提供， 如表 3-1 所示： 表 3-1电机性能 规格 型号 HF-SP702(B) 额定输出功率 (kW） 7 允许瞬时转速（ r/min） 3450 最大功率 (kW） 10 额定电流（ A） 33 额定转速（ r/min） 2000 额定转矩（ Nm) 33.4 最大转速（ r/min） 3000 最大转矩（ Nm) 100 3.2 带传动的设计计算 1、确定计算功率 Pca 查表得工作情况系数 1AK ，故 kWPKP Aca
18、771 。 一种空调圆盘试验台的设计 5 2、选择 V 带的带型 根据 Pca、 n1 查图选用 A 型。 3、确定带轮的基准直径 dd 并验算带速 v 1)初选小带轮的基准直径 dd1。查表取小带轮的基准直径 mmdd 751 。 2)验算带速 v。 smndv d /85.71 0 0 060 2 0 0 0751 0 0 060 11 （ 3-3） smvsm /30/5 ，故带速合适。 3)计算大带轮的基准直径。 mmidd dd 1157553.112 。 4、确定 V 带的中心距 a 和记基准长度 Ld 1)由式 21021 27.0 dddd ddadd 初选中心距为 200mm
19、。 2)计算所需的基准长度。 mma ddddaL ddddd 6 9 54 )()(22 0 2122100 ，圆整为 710mm。 3）计算实际中心距 mmLLaa dd 5.2072 6957102002 00 ，mmammLaa d 221,189015.0 m axm i n ， 故 中 心 距 的 变 化 范 围 为189221mm。 5、验算小带轮上的包角 1 904.1 6 93.57)(1 8 0 121 add dd 。 （ 3-4） 6、计算带的根数 z 1) 计算单根 V 带的额定功率 Pr。由 m in/1440,75 11 rnmmd d 并查表得 kWP 84.00 。根据 53.1m in ,/2 0 0 01 irn 和 A 型带，查表得kWP 22.00 。又根据 A 型带和 min/20001 rn 查得包角修正系数和长度系数分别为 83.0,98.0 LKK ，于是 86.0)( 00 Lr KKppP 。 2) 计算 V 带的根数 z。 96.6rcaPPz 。故取 7 根为适宜。 7、计算单根 V 带的初拉力的最小值 min0)(F
