各种控制系统中。利用计算机友好的人机界面，实现人机对话和监控系统，并可借助计算机强大的运算和管理能力，对数据进行处理和保存，实现压缩机性能测试。其中软件的设计是最为重要的，它直接面向用户，并且决定了测试系统的功能。该软件可以将分析的物体进行有限元化，并通过设定参数和求解过程对其进行力学分析，让人可以直观形象的了解所分析结构的受力情况。课题的内容为了解活塞式压缩机在石油化工工业中的实际应用，同时了解型活塞式压缩机的结构及工作原理，重点完成型活塞式压缩机关键零部件的有限元计算和分析应用软件对压缩机重要零部件进行应力分析，通过对相关软件的学习对所研究的零部件进行建模实参数的选择及确定力学状态选择载荷虚拟加载受力加载分析，之后根据所生成的图像观察其应力分布情况最危险截面位置以及零部件变形情况位移大小等，根据这些分析的结果来确定其结构的合理程度并进行相关校核计算，以及讨论对于分析结果的解决方法，并将分析结果用图表图像等方法具体生动的展现出来，从而完成有限元分析过程。论文主体内容分为五章，第章绪论是关于应用有限元分析方法的简单介绍，第二章是关于活塞式压缩机简介的内容，第三四五章是关于活塞式压缩机的曲轴连杆以及十字头的相关力学计算以及有限元分析。该毕业设计是在理论力学与材料力学的基础上，对研究对象压缩机传动机构在定工况所确定的载荷作用下其结构的强度刚度及屈服稳定性情况有定的了解，并以直观的图像表格等形式表现出来。根据这些图像以及理论计算的内容相比较从而解决工程问题。在企业中可根据所计算得到的结构上各处位移和应力的分布结果结合相应的设计标准或规范，判断所设计的结构可靠性和经济性，从而避免些结构或零部件由于过大的应力压曲失稳而损坏并控制机械结构整体及其零部件的刚性性能，能够对较复杂机械零件进行静力分析，并能基本掌握机械的非线性分析和瞬态分析，能够对复杂的机械零部件进行应力和变形的分析，对简单装配件进行接触分析软件的功能如下基于工程学的理论以及许多数值分析的理论技术可解决大部分工程上的问题使用相当有效的解题方法以用户为导向，容易定义问题完全由问题的定义推得结果有完整且蕴含高度技巧性的图形表示能力有完整的帮助文件和完整的例题，而且经过许多验证有完整的工程及技术人员继续开发新技术每年有完整的研讨会，并有完整的电子公告栏以帮助用户解决遇到的问题。第章活塞式压缩机简介活塞式压缩机概述以及相关参数从世界范围内看压缩机的发展历程和概况。活塞式压缩机的发展历史悠久，具有丰富的设计研究制造和运行的经验，至今在各个领域中依然被广泛采用发展着。然而，也必须注意到，制冷压缩机的不断进步也反映在其种类的多样性方面，活塞式以外的各类压缩机机型，如离心式螺杆式滚动转子式和涡旋式等均被有效地开发和利用，并各具特色，这就为我们制冷工程的业内人士在机型的选择上提供了更多的可能性。在这样的背景之下，活塞式压缩机的使用范围必然受到定影响而出现逐渐缩小的趋势，这趋势在大冷量范围内表现得更为显著。在中小冷量范围内，实际上还是以活塞式压缩机为主。活塞式压缩机属于容积式压缩机，适用于中小输气量，排气压力可从低压直至超高压，与其它类型压缩机相比，具有如下系列特点首先，运动机构的尺寸确定后，工作腔的容积变化规律也就确定了，因此，机器转速的改变对工作腔容积变化规律不发生直接影响，故机器压力与流量关系不大，工作的稳定性较好。其次，气体的吸入与排出是靠工作腔容积变化，与气体性质关系不大，故机器适应性强并容易达到较高的压力。再次，机器的热效率较高。最后，容积式机器结构较复杂，尤其是往复式压缩机易于损坏的零件多。此外，气体吸入和排出是间歇的，容易引起气柱及管道的振动。活塞式压缩机在各种场合，特别是在中小制冷范围内，成为应用最广生产批量最大的种机型。本文研究的对象是型原料气压缩机。关于活塞压缩机的曲轴连杆及十字头的相关力学计算以及有限元分析。选取几个有代表意义的位置进行分析。运用有限元进行力学加载分析，根据计算生成的应力云图确定其危险截面，并与理论计算进行比较，判断其危险截面所在，并根据其力学分析结果针对确定的危险截面总结相应的应对措施来减少其失效可能，使其运行工况相对安全稳定。以下为原料气压缩机性能参数及主要技术指标。表原料气压缩机性能参数及主要技术指标项目单位参数值及技术指标设备位号型号名称型原料气压缩机介质名称原料气组成体积百分数级数Ⅰ级Ⅱ级吸气压力排气压力吸气温度排气温度各级安全阀开启压力排气量轴功率转向从非驱动端看压缩机为逆时针冷却水总进水压力活塞杆摩擦表面温度曲轴转速填料充氮压力循环油量氮气消耗量润滑油系统供油压力润滑油系统供油温度主轴承温度电机定子温度命令，选取点，单击按钮，在弹出的对话框中确定约束的大小和方向，这里方向选选项，大小确定为零，单击按钮，约束施加完毕。接下来进行力的加载操作。第四步，力的加载方法与约束加载方法大致相同，执行，在弹出的对话框中，将第项选，第二项选为，下面默认为，点击，之后单击按钮。之后选取所加力的线，单击弹出对话框的按钮。执行，在弹出的对话框中，将第项选，第二项选为，下面默认为点击，之后单击按钮。第五步，之后执行，显示出所需加载力的几个节点。这时再执行命令，选取点，单击按钮，在弹出的对话框中确定力的大小和方向，单击按钮，力的加载结束。待力和约束都施加完毕以后，就可以进行力学求解了。先执行命令，选择十字头的所有分析实体。接着执行命令，弹出对话框，单击按钮开始求解，直到弹出对话框，单击按钮，求解过程结束。求解结束时，执行命令，弹出对话框，在输入栏中输入，保存上述的数据结果，单击按钮，关闭该对话框。接下来就可以查看十字头的分析结果了。查看求解结果图外止点十字头应力分布云图图时十字头应力分布云图图时十字头应力分布云图图内止点十字头应力分布云图想要查看变形结果，可执行命令，弹出对话框，在中选择选项，单击按钮，屏幕上自动生成十字头变形结果图，要注意，图上的变形结果为了让人可以清晰的观察是经过夸大化了的，不要与实际变形混为谈，但其数值结果是近似正确的。查看十字头应力结果，可执行命令，弹出对话框，在选项框中选择，其余选项采用默认设置，单击按钮，可查看等效应力等值线图。通过本章对十字头的有限元应力分析，我们在在分析过程中利用软件建立十字头的三维实体模型，再将其导入软件进行静力分析，模型所受载荷和边界条件根据实际进行简化最后得到十字头的应力分布云图和变形云图。在曲轴度时应力最大。可见十字头的小头凸台底处为危险截面。对以上分析结果可能引起的十字头的各种失效因素及处理方法都有了定了解。对分析结果处失效的原因现总结如下。首先，十字头和滑道加工精度不够。其次是十字头变形。再次，合金层性能问题。接着，外部振动问题。十字头断裂的主要原因是结构设计不合理与铸造组织疏松的缺陷共同作用所致，建议厂家在产品设计中，对十字头润滑冷却通道及活塞销定位环安装位置进行合理设计，充分考虑到结构的合理性，以减小应力集中现象在产品的铸造过程中，采用合理的工艺，以减少铸造中产生的缩孔结构疏松等缺陷，从而增强材料的抗疲劳强度。增大十字头圆柱面外径，同时缩小十字头长度增大十字头壁面厚度扩大十字头销孔直径适当往连杆方向偏移尽可能使十字头壁面厚度均匀。设计制造和安装精良的十字头，应使活塞杆及活塞在运动过程中，其中心线与气缸中心线重合良好，保证填料与活塞环有良好的工作条件，既可减少或避免气体泄漏和偏磨，还可大大提高填料和活塞环的使用寿命。为此除要求十字头的几何尺寸配合间隙应符合要求以外，还应使十字头具有良好的刚度和耐磨性。十字头又是往复运动质量的重要组成部分，所以在保证足够强度和刚度的前提下，应力求十字头体轻巧，以便减少往复惯性力。机身滑道与缸体的同心度处理。在缸的支承处加垫片，采用拉钢丝线电光法检查机身滑道与气缸的同心度，以保证同心度在合理范围内，安装活塞后检查活塞杆的跳动值在合理范围内。连杆与十字头的间隙检查。为消除安装假象，应把十字头吊出机外垂直立起，在连杆的小头涂上层红丹，然后装入连杆，穿上销子，盘动连杆在十字头范围内作最大限度的摆动，检查接触的痕迹，用砂轮机磨去连杆上的高点，反复检查，直到没有接触痕迹为止。操作参数。在工艺操作方面，应保证压缩机的压缩比在设计范围内，注意监控入口压力不能降低，最好设置自动保护装置。压缩机的润滑系统应畅通，润滑油保证足够的压力。小结本章内容为运用理论计算算得十字头有限元分析所需的相关力，并分析确定十字头的小头凸台底处为危险截面，同时为下步进行十字头的有限元分析打下了基础。运用软件对十字头进行分析。通过对选取的四个时刻的受力情况进行有限元分析，确定十字头的小头凸台底处为危险截面。通过以上几节的分析可知，理论计算与分析结果所确定的危险截面致，但由于简化条件不同计算数值有所偏差。结论通过这次对活塞式压缩机的有限元分析，我的收获颇为丰富。这次设计主要是应用有限元对型原料气压缩机的关键零部件进行受力分析。论文主体分为五章，第章简单介绍有限元对压缩机的分析背景以及相关分析步骤，意义以及在国内的发展状况。第二章叙述了型原料气活塞式压缩机的工作原理结构以及在石油工业中的应用。第三四五章是关于活塞压缩机的曲轴连杆及十字头的相关力学计算以及有限元分析。主要内容如下运用理论计算知识对曲轴连杆十字头进行计算，确定其危险截面及有限元分析所需的相关力。同时为下步进行有限元分析打下了基础。运用软件对曲轴连杆十字头进行分析。通过对选取的四个时刻的受力情况进行有限元分析，确定曲轴连杆十字头的危险截面分别为曲轴主轴曲柄销与曲柄的连接处，连杆的小头处以及十字头的小头凸台底处。分析所确定的危险位置与理论计算基本致。通过以上的分析可知，理论计算与分析结果所确定的危险截面致，但由于简化条件不同计算数值有所偏差。这有待以后经过系统的学习计算来进行优化。对以上的危险截面进行相关的处理，来减少其失效可能，使其运行工况相对安全稳定。参考文献张洪信有限元基础理论与应用机械工业出版社，王崧，董春敏，金云平等有限元分析理论与应用电子工业出版社，唐兴伦，范群波，张朝晖等工程应用教程北京中国铁道出版社，曾攀有限元分析及应用清华大学出版社周传月，滕万秀，张俊堂工程有限元与优化分析应用实例教程科学出版社，刘坤有限元方法精解国防工业出版社陈精工程分析实例教程中国铁道出版社，吴玉林，陈庆光，柳树红通风机和压缩机清华大学出版社，姜培正过程流体机械化学工业出版社，高慎琴化工机器北京化学工业出版社，王迪生，杨乐之活塞式压缩机结构机械工业出版社，陈永江容积式压缩机原理与结构设计西安交通大学万邦烈，李继志石油工程流体机械石油工业出版社，戴光，李伟，张颖过程设备安全管理与检测北京化学工业出版社，郁永章，孙嗣莹，陈洪俊容积式压缩机技术手册北京机械工业出版社，活塞压缩机设计编写组编活塞式压缩机设计北京机械工业出版社，目录第章绪论课题的目