1、 I （ 20_ _届） 本科毕业设计 汽车空调圆盘试验台 II 摘 要 汽车空调压缩机是汽车空调制冷系统的核心，与普通建筑空调压缩机相比，它的运行工况是非常恶劣的。压缩机的耐久性是描述压缩机性能的一个重要指标，应该采用专门的耐久性试验台对其进行测试。 本文以汽车空调压缩机的耐久性试验所给出的一般数据为依据，应客户要求进行试验台的设计。文中详细介绍了从开始的初步设想，在分析和研究的基础上，通过一系列的计算和校核，最终拟定图纸并加工成型。 关键词： 空调圆盘、压缩机、耐久性试验台 III Abstract Automotive air conditioning compressor is the
2、 heart of automotive air conditioning systems, as compared with ordinary air conditioning compressor, its operating conditions are very bad. In this paper, auto air conditioning compressor durability test data given in general based on customer requirements for test platform. This paper describes th
3、e initial ideas from the beginning, in the analysis and research, based on a series of calculation and verification, and ultimately develop the drawings and the molding process. Keywords: Air Conditioning Plate， Compressor， Durability Test Bench IV 目录 摘 要 . II Abstract . III 1 绪论 . 1 1.1 课题的来源 . 1 1
4、.2 课题的意义 . 1 1.3 汽车空调圆盘试验台技术国内外发展现状 . 1 1.4 课题研究的主要内容 . 2 2 设备的总体设计 . 3 2.1 试验台的方案设计 . 3 2.2 方案评价 . 3 2.3 试验台的总体设计 . 3 3 主要零部件的设计计算与校核 .5 3.1 动力系统的计算与选择 . 5 3.2 联轴器的计算与选择 . 6 3.3 设备主轴的设计与校核 . 6 3.4 轴承座的选择 . 9 3.5 传动带的设计计算 . 10 3.6 总装图及工作原理 . 12 4 控制处理系统的设计说明 . 116 4.1 控制系统 的说明 . 116 4.2 数据采集与处理系统 的说
5、明 . 116 结论 . 18 参考文献 . 19 致谢 . 20 附录 . 21 附录图 1. 21 附录图 2. 22 附录图 3. 23 附录图 4. 24 附录图 5. 25 毕业设计（论文）题目 1 1 绪论 1.1 课题的来源 随着人民生活水 平的提高，汽车的应用将会越来越广。同时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核心，与普通建筑空调压缩机相比，它的运行工况是非常恶劣的。汽车空调属于耐久性产品，其有效使用时间受压缩机工作寿命的直接影响。压缩机的耐久性是描述压缩机性能的一个重要指标，应该采用专门的耐久性试验台对其进行测试。耐久性试验，即对压缩机进行
6、长时间的连续运转或通断运转，把压缩机置于环境温度、吸气压力、排气压力、各种转速运的不断变化下进行测试。汽车空调压缩机耐久性试验台的主要用途就是提供对汽车空调压缩机运行环 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压缩机的耐久性试验。 1.2 课题的意义 如今，当人们在旅途中享受汽车空调带来舒适的同时，汽车尾气所造成的污染，也越来越成为当今社会的一大公害，尤其是大都市，汽车尾气已经成为环境的主要污染源，治理汽车尾气的呼声也日益高涨各种治理措施也相继出台，如限制尾气排放，使用无铅汽油等，但最彻底的则是使用电动汽车电动汽车可
7、以达到零排放，对环境无任何污染，但其行驶距离受到蓄电池容量的限制却也限制了它的推广使 用为了能让电动汽车尽早替代燃油汽车，彻底解决汽车尾气污染，除了提高蓄电池容量，开发高性能的蓄电池外，对汽车上的耗能设备进行节能研究也是至关重要的，其中包括了汽车空调的节能。汽车空调节能的关键是开发体积小、重量轻、性能优越的压缩机，为此我们对圆盘压缩机这一新型机种进行了试验研究，同时得出了一些有益结论。 1.3 汽车空调圆盘试验台技术国内外发展现状 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、试验设备及测控技术没有投入太多力量。在汽车空调压缩机耐久性试验
8、 台方面，经过一系列的调研分析，许多国内汽车空调压缩机有关生产企业都没有正规和标准的试验装置，在现有的些的试验台中存在着耗电量大、自动控制程度低、功能单一、工作环境恶劣、造价成本高等许多不足之处。因此，有必要对其进行改造和重新设计，使之更具经济性和可靠性。 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，其质量的好坏直接影响空调系统的性能。我国已有或引进的制冷压缩机性能测试系统，适用于冰箱压缩机或房间的空调压缩机的性能检测，这两种压缩机都是在相对稳定的环境下运行 ，转速固定或变化范围不大，要求测试的最大冷量与最小冷量的相差不超过 6倍，系统内含油
9、量低于制冷剂的 2。 但是，汽车空调压缩机大多采用开启式，它由汽车发动机通过皮带轮传递动2 力，当汽车运行速度变化时，压缩机的转速也相应变化。在实际运行的过程中，相对于冷凝器和蒸发器负荷变化范围而言转速变化对压缩机耐久性影响更大，通常要求测试的冷量最大、最小之间超过 6倍。但是到目前为止，还没有关于汽车空调压缩机耐久性试验的相关报道，因此本文将对汽车空调压缩机耐久性试验台运行工况稳定性因系统匹配而受影响的问题进行试验研究。 汽车空 调压缩机是汽车空调制冷系统的核心，与普通建筑空调压缩机相比，其运行工况极其恶劣。行车过程中压缩机运转速度的变化以及行驶中的颠簸振动，都增加了其正常运行难度，对其性能
10、和可靠性提出了严峻的挑战。汽车空调属于耐久性产品，使用寿命一般在 8年以上，其有效的使用时间受压缩机工作寿命的直接影响。压缩机的耐久性是描述压缩机性能的一个重要指标，应该采用专门的耐久性试验台对其进行测试。 耐久性试验，即对压缩机进行长时间的连续运转或通断运转，以压缩机周围恶劣的环境温度、吸气的压力、排气的压力、各种转速运转时间的组合，合计试验时间 达总数为数千小时的试验。然后再对其性能和噪声指标进行检测或者解剖测试其运动部件的磨损情况。汽车空调压缩机耐久性试验台的主要用途就是提供汽车空调压缩机运行环境的模拟，使压缩机在各种不同的工况下运转，借助现代传感技术、自动控制技术、计算机软硬件技术，按
11、照行业的标准完成汽车空调压缩机的耐久性试验。 总体而言，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、试验设备和测控技术没有投入太多力量。在汽车空调压缩机耐久性试验台方面，经过调研分析，很多国内汽车空调压缩机有关生 产企业都没有正规和标准的试验装置，在现有的一些的试验台中存在着耗电量大、自动控制程度低、功能单一、工作的环境恶劣、造价的成本高等许多不足之处。因此，有必要对其进行改造和重新设计，使之更具经济性和可靠性。 1.4 课题研究的主要内容 汽车空调压缩机试验台是供压缩机维修后进行性能测试的设备，可对各种型号的车用空调压缩机进行试验，以了解经
12、维修的压缩机基本性能是否符合要求。这种试验台使用方便，容易操作，安全可靠。主要测试及工作内容有：空载磨合试运行、扭矩和压力测试、回流试验 (即内泄漏测试 )。 毕业设计（论文）题目 3 2 设备的总体设计 2.1 试验台设备的方案设计 本试验台主要由 动力系统、控制系统、检测系统和数据处理系统四部分组成。它的主要工作原理是： 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盘上。同时，模拟系统中经过检测装置来检测，再把检测到的数据传送到计算机上进行处理。 图 2-1 设备总体设计方案 2.2 方案评价 此方案尽量以较少的经济费用的情况下使机构 整体最优化，使整体展开为两个方向，
13、从两个大方向上分别入手，让设计 变得简洁而又明确，所设计的产品也是布置清晰，整体的结构简单，让订货厂 家的技术人员 能够一目了然，更好的操作和使用。 2.3 试验台设备的总体设计 （ 1） 总体设计的内容 总体设计是机械系统内部设计的主要任务之一，也是进行系统技术设计的依据。总体设计对机械的性能、尺寸、外形、质量及生产成本具有重大的影响。 总体设计的主要内容有： 1) 总体布置设计； 微 机 气缸 工装夹具 (下 ) 皮带轮 工装夹具 (上 ) 电机 4 2) 确定总体主要参数； 3) 绘制总体设计图样； 4) 编写总体设计报告书及技术说明书等。 （ 2） 总体布置设计 总体布置的基本要求主要
14、有： 1) 保证工艺过程的连续和流畅； 2) 降低质心高度、减小偏置； 3) 保证精度、刚体，提高抗振性及热稳定性； 4) 充 分考虑产品系列化的发展； 5) 结构紧凑，层次分明； 6) 操作、维修、调整方便； 7) 外形美观。 （ 3） 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；
15、上下机架间台板长 700mm，宽 300mm，厚 20mm；上机架；上机架高 900，长宽都为 780mm；下机架长宽高都为 700mm。 毕业设计（论文）题目 5 3 设计计算和校核 3.1 试验台设备动力系统计算和选择 原始条件和数据如下： 烧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。 由条件大范围调速可初步选定为直流伺服电机，又因实验需要无级变速，故皮带轮传动是个很好的
16、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，并综合考虑了经济等其它因素，对于皮带轮传动比例设计成 1： 1.5。 . 3.1.1 电机的计算与校核 nPT /9550 式中： T-转矩（ Nm）； n-转速 (r/min)； P -功率 (Kw)； 4.295.1*6.19 T 23335.1/3500 n 18.79550/ TnP 初步计算如上所得，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： 表 3-1 电机性能规格 型号 HF-SP702(B) 变化尺寸 额定输出功率 (Kw） 7 L
17、 263.5（ 31.3） 最大功率 (Kw） 10 额定转速（ r/min） 2000r/min KL 191.8 最大转速（ r/min） 3000r/min KA 32 额定转矩（ Nm) 33.4 KB 149.1 最大转矩（ Nm) 100 6 3.1.2 气缸的选择 由于实验所需压力在 200 4900N 之间变动，因此选择 SMC 的型号为CP95SDB32-400-Z73 标准气缸。以下数据由供应厂商提供： 表 3-2 气缸性能规格 C95 标准 ISO6431/CETOP RP43P/VDMA24562 缸径 32250 最大行程 32-700， 40-800， 50/63-
18、1200， 80-1400， 100-1500 环境及流体温度 无磁开： -1070 带磁开： -1070 产地 100以内中国 3.2 联轴器的计算与选择 为了能使带轮能与电机实现精密传动，所以在 这两者之间选择了胀紧型星形零齿隙联轴器，这是基于其以下特点： 具有良好的传动同步性，适用伺服电机中的精 密场合； 采用胀紧式结构，能够确保传动的无间隙与同 步性，相对于夹紧式，所能传递的扭矩更大，耐冲击； 可承受温度在 -40 100之间，范围广； 轴孔尺寸可根据客户要求加工，包括公制和英 制； 以上特点能够使电机转动传递到带轮传动过渡 的精确，衔接效率高。 表 3-3 联轴器性能规格 系列号 扭矩 （ Nm) 最高转速（ r/min） 扭转刚度（ Nm/rad) 转动惯量（ 10-4kgm2) 重量 （ kg） ESA 28 250 5850 10314 3.13 1 3.3 试验台设备主轴的设计与校核 参数 轴名 电动机轴 I 轴 II 轴 III 轴 转速 n（ r/min） 2000 2000 3060 3060 功率 P(Kw） 7 6.93 6.58 6.38 转矩 T（ Nm) 33.4 33.1 21.4 20.8
