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1、空气压缩机有限元分析及优化1设计要求：空气压缩机的额定功率为2Kw,输入转速为1450rmin2分析零件件3曲轴零件和件4连杆零件是主要的传动机构，这里分析这两个零件，包括静力强度、模态和疲惫强度。3分析目的1、验证零件在给定的载荷下静强度是否满意要求；2、求解模型在给定工作载荷下的疲惫寿命。（1）验证件3曲柄零件在给定的载荷下静强度是否满意要求。（2）验证件4连杆零件在给定的载荷下静强度是否满意要求。（3）计算件3曲柄零件的模态，在工作过程中避开共振频率。4分析结果计算得输入转矩为：16.5Nm,换算至曲轴和连杆上，相当于作用一571N的力，这里以600N来计算。1 .静力分析（1）曲柄零件
2、按书中尺寸建立模型，零件体积为130.4cm3.材料选用一般碳钢，屈服应力220.6MPa依据零件的工作状况,对该零件进行静力分析,结果如图1-23所示。模型的最大VOnMises为23.2MPa,零件的平安系数约为9.5。零件平安。von Mises (N/mm如2 (MPa)2. 328180e+0012. 134167e+001_ 1. S40154e001.1.746141e+001.1.552128e+001.1.358115e+001, 1.164102e+001_ 9. 700886e+000_ 7. 760756*000.5. 8206260003. 880437e+0001.
3、940367e+0002. 36Tme-Oo4屈殷力：2. 205940e0021-23曲柄零件应力云图（2）连杆零件按书中尺寸建立模型，零件体积为29Cm3。材料选用一般碳钢，屈服应力151.6MPa。依据零件的工作状况,对该零件进行静力分析,结果如图1-23所示。模型的最大VonMises为7.3MPa,零件的平安系数约为20.8。零件平安。von Mises (Nmm-2 (MPa)7.307310e+000I6.693014e+0001.6.090717e+000.5.482420e+000.4.874124e+000.4.265828e+0001.3.657531e+000.3.04
4、9234e+000.2. 440938e+000.1.832641e0001.1.224345e+0001.6.160482e-0011.7.751679e-003图1.24连杆零件应力云图2 .模态分析图1-25的“列举模式”对话框中列出了“曲柄”零件的模态。“模式号1”为其未约束的自由度的模态，在工作中没有意义。其次阶的模态的频率远远大于输入转速的频率，因此在启动及工作过程中，该零件不会发生共振状况。模态验证符合设计要求。图1-25模态分析5零件改进(1)曲柄零件由图1-23的应力云图可以看出，零件上的最大应力为23.3MPa,零件上应力小的部分比较多，同时考虑零件的结构，如质量平衡、钻螺
5、孔纹等，可以对一些应力较小的部位减小厚度，从而减轻零件的质量。改进后两个零件的体积为88.8Cm3。对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-26所示：最大VOnMiSeS为42.9MPa,平安系数约5.1,零件是平安的。图1-26改进后模型应力云图(2)连杆零件由图1-24的应力云图可以看出，零件上的最大应力为7.3MPa,零件上应力小的部分比较多，同时考虑零件的结构，如质量平衡、钻螺孔纹等，可以对一些应力较小的部位减小厚度，从而减轻零件的质量。改进后两个零件的体积为25.3Cm3。对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-27所示：最大VonMiSeS为8.8MPa,平安系数约17.2,零件是平安的。图127改进后模型应力云图6成本节省曲柄零件的体积减小了41.6,重量减轻了324.5g,假如生产I(X)OO件，那么总共可节省材料3245kg；连杆零件的体积减小了3.7,重量减轻了26.6g,假如生产100Oo件，那么总共可节省材料266kg。以当前市场的一般碳钢价格12000元/吨和灰铸铁的价格8000元/吨，总共可节省成本41068元。
