基于SolidWorks的空气压缩机建模及仿真分析

    0 前言

    随着近代科学技术的发展，压缩空气在现代工业中的应用已日趋普遍和重要，压力能应用日益广泛。空气压缩机(以下简称空压机)作为一种通用机械设备，它的主要功能是利用气体弹性特性，通过压缩气体介质传递动力的机械。在国民经济各部门中特别是在化工、石油、矿山、冶金、机械以及国防工业中已成为必不可少的关键设备。在矿山开采中，空压机号称煤矿矿山四大固定设备之一。由于可以工作在恶劣的环境中，而且操作简单，经久耐用，因此，在煤矿企业中使用相当广泛。

    1 空压机的结构

    空压机主要是依靠马达提供动力，采用曲柄连杆机构将原动机的旋转运动转化成空压机活塞的往复运动，吸进空气，将其压缩后储存于储气槽，需要时再排出压缩空气。主要由气缸本体、进出气盖、曲轴、连杆、连杆盖、活塞等部分组成。其结构如图1所示。

    图1 空气压缩机的结构

    1.气缸本体 2.进出气盖 3.曲轴 4.连杆 5.连杆盖

    2 利用SolidWorks对各零件建模

    空压机模型的建立是仿真和分析的前提。SolidWorks 2009采用基于特征的、参数化的三维建模技术，具有交互建模和编辑复杂实体模型的能力，可以快速进行概念设计和结构细节设计。它为三维建模提供了多种不同的应用模块如实体建模、特征建模和自由曲面建模等，实现设计意图。

    对于空压机的诸零件，曲轴是其中的主要零部件之一，建模相对复杂，下面以曲轴为例简述其参数化建模的过程：

    (1)在草图环境中创建曲柄轮廓，拉伸形成曲柄宴体；

    (2)用拉伸特征创建曲拐轴颈；

    (3)用编辑、镜像命令复制曲柄和另一半曲拐轴颈：

    (4)用拉伸、镜像命令创建左右两端轴承支座；

    (5)用放样命令创建带轮支座；

    (6)倒角等命令完成整个曲轴的建模。

    以类似步骤对空压机的其他零部件进行建模，如图2所示。

    图2 空压机主要零件模型

    利用SolidWorks标准件库，可以快速准确地创建标准件、通用件。参数化设计零件可“大大提高模型的生成和修改速度，在产品的设计方面有较大的应用价值。