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目 錄
摘要 1
第一章 概述 1
1.1 畢業(yè)設計的目的 1
1.2課題簡介 2
第二章 油氣分離器結構設計 4
2.1 轉子結構尺寸設計 4
2.2 轉子結構尺寸計算 8
第三章 傳動系統(tǒng)設計 9
3.1軸的設計 9
3.2聯(lián)軸器的選擇 11
3.3 軸承的選擇 11
第四章 分離器三維造型 11
4.1 Solidworks簡介 11
4.2 分離器殼體建模 12
4.3蓋的建模 16
4.4轉子的建模 18
4.5 裝配模型 20
第五章 分離器蓋夾具設計 21
5.1夾具設計 21
小結 22
參考文獻 23
離心分離器結構設計及Solidworks建模
摘要
離心分離裝置是潤滑系統(tǒng)的重要組成部分,在潤滑油的流動過程中,大量的游離空氣和燃氣抽到潤滑油中來,使?jié)櫥椭械目諝夂吭黾舆@將降低它的冷卻能力,增大其消耗量及管路中的流油阻力,影想泵 的抽油能力，因此在靠近油箱的回油路出口上需要設計油氣分離器，把潤滑油中含有的大部分空氣分離出來。
分離器有多種形式，其中離心分離器效果最好，它主要利用離心力場將油液中的未溶氣體分離出來，在這種情況下，工作液為重物質(zhì)，在離心力場的作用下甩向轉子外緣，而氣體較輕，在壓力場的作用下集中在轉子中心，在此加以聚集并排出。
離心分離器一般是有轉子,殼體,轉子軸等零件組成，其中轉子是對油施加旋轉的核心。所以轉子的結構尺寸對油氣分離器的性能有很大的影響。
本文現(xiàn)針對某型發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中的分離器進行了油氣分離技術的分析并根據(jù)分離效果的要求來初步確定分離器轉子的結構尺寸，建立了理論推導的計算模型并使用SOLIDWORKS 技術對其進行三維造型設計。
關鍵字 離心分離器 ， Solidworks。
第一章 概述
1.1 畢業(yè)設計的目的
畢業(yè)設計是學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個環(huán)節(jié)使學生綜和運用所學過的基本理論,基本知與基本技能去解決專業(yè)內(nèi)的共程技術問題而進行的一次基本訓練。
1．培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力拓寬和深化學過的知識。
2．培養(yǎng)正確的設計思想,設計構思和創(chuàng)新思維,掌握工程設計的一般程序,規(guī)范和方法。
3培養(yǎng)正確使用技術資料,國家標準,有關手冊,圖冊等工具書,進行設計計算,數(shù)據(jù)處理,編寫技術文件等方面的工作能力。
4．培養(yǎng)調(diào)查研究,面向?qū)嶋H,面向生產(chǎn)的基本工作態(tài)度,工作作風和工作方法。
1.2課題簡介
離心分離裝置是潤滑系統(tǒng)的重要組成部分,在潤滑油的流動過程中,大量的游離空氣和燃氣抽到潤滑油中來,使?jié)櫥椭械目諝夂吭黾舆@將降低它的冷卻能力,增大其消耗量及管路中的流油阻力,影想泵 的抽油能力，因此在靠近油箱的回油路出口上需要設計油氣分離器，把潤滑油中含有的大部分空氣分離出來。
分離器有多種形式，其中離心分離器效果最好，它主要利用離心力場將油液中的未溶氣體分離出來，在這種情況下，工作液為重物質(zhì)，在離心力場的作用下甩向轉子外緣，而氣體較輕，在壓力場的作用下集中在轉子中心，在此加以聚集并排出。
本文現(xiàn)針對某型發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中的分離器進行了油氣分離技術的分析并根據(jù)分離效果的要求來初步確定分離器轉子的結構尺寸，建立了理論推導的計算模型并使用SOLIDWORKS 技術對其進行三維造型設計。
潤滑系統(tǒng)中由供油泵從油箱中抽出一定流量的潤滑油,經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)活門的調(diào)壓使泵出口的潤滑油壓力基本恒定,壓力油經(jīng)過油濾過濾后通過直射式噴油嘴向軸承內(nèi)圈外緣噴油,借助離心力將潤滑油帶入軸 對發(fā)動機前后軸 等進行潤滑,潤滑過后的熱潤滑油靠回油泵流回有箱,由于潤滑過后的潤滑油中含有大量氣體對系統(tǒng)不利。因此,在流回油箱前需進油氣分離器把潤滑油于氣體分離。
潤滑油系統(tǒng)所采用的油氣分離裝置主要有三種類型：動壓式油氣分離器，離心機式油氣分離器，平板式油氣分離器。
其中平板式最簡單,它利用潤滑油以薄層流過平板或孔隙或濾網(wǎng)時氣泡破裂使空氣從潤滑油中溢出從而使油氣分離,顯然在潤滑油粘度較大及氣泡直徑較小時分離效果較差,且當油流較大時,需要較大的平板,它用于早期的或小型發(fā)動機
動壓式油氣分離器是利用液體旋轉離心力來進行油氣分離的,在摩擦阻力大,液體旋轉角度下降快的情況分離效果較差,一般設計在回油箱的回油管的出口,回油在壓力作用下切向進入油氣分離器,在內(nèi)壁上旋轉使氣體分離逸出,離心機式分離效果最佳,這是由于離心機式分離器依靠轉子的旋轉使油氣獲得較高的切向速度,但它需要消耗一定的功率來驅(qū)動轉子。
離心機式分離器稱為離心式分離器,它主要利用離心力場將油液中的未溶氣體分離出來,在這種情況下,工作液為重物質(zhì),在離心力的作用下甩向轉子外緣而氣體較輕,在離心力場的作用下集中在轉子周圍,在此加以聚集并排出。
分離器一般是有轉子,殼體,轉子軸等零件組成如圖2.1所示由經(jīng)驗得出,油氣進口位置一般在較小的徑向位置上,這樣可以使進口的阻力減小,同時便于油氣分離,而潤滑油出口一般設計在最大徑向位置上,以達到最高的分離效果,并足以克服最大的出口反壓,通氣口則要安置在轉子中心軸上的低壓區(qū),軸上開孔或沿軸向做環(huán)形間隙, 于氣體從軸心排出。
圖2.1分離器總體結構
1——殼體；2——轉子；3——蓋；4——轉子軸；5——軸承
離心分離器中，轉子是對油施加旋轉的核心。因此轉子在結構上大多采用輻板結構。輻板起到了連接 和加強的作用，更主要的目的是使油氣進入轉子內(nèi)腔后能盡快獲得圓周運動，使油氣迅速分離，縮短了轉子軸向尺寸。采用輻板數(shù)目的多少直接影響到了油汽分離器的分離效果。輻板數(shù)目不能太多也不能太少。輻板數(shù)目太少。液體將不能很快的沒整個周向展開形式，圓柱形的自由表面，不利于油氣分離；并且當出口反壓很小時；還可以將氣體帶出；輻板數(shù)目太多，則占據(jù)了過大的空間，也使分離面積減??；一般取4-8片為宜。
第二章 油氣分離器結構設計
2.1 轉子結構尺寸設計
離心分離器，直接由發(fā)動機軸通過減速齒輪帶動旋轉；油氣乳化液在轉子里的運動實際是油——氣兩向?qū)α鲉栴}十分復雜，現(xiàn)在計算可以進行適當?shù)暮喕捎诜蛛x器的通道坡度不大，不考慮附面層影響，可以認為通道內(nèi)的軸向速度不變；即油氣的軸向速度為V，因為發(fā)動機所用的潤滑油要求在較低或較高的溫度下均能正常工作；并要求有小的粘度，所以可
能把潤滑油假定為理想流體。
在離心力的作用下，較重的潤滑油甩向周邊再流入油箱，而留在轉子
中心的空氣和潤滑油蒸氣通向發(fā)動機的內(nèi)通風腔。
為了簡化運算建立如下模：認為轉子半徑為尺寸，內(nèi)部通道的半徑為
R2如圖2.2所示。
取一流體微團作為研究對象，現(xiàn)在進行一般情況下的運動分析。
圖2.2 轉子結構簡圖
由理論力學關于加速度合成的定理可以得到焦點，運動的絕對加速度，αa等于相對加速度αr；牽連加速度αe 與斜式加速度αc三者的和。當原點以V。的速度進入轉子做勻速曲線運動，認為原點在圖式位置時的曲率半徑為r，則這三項加速度分別為：
（1）αr相對加速度：
由于流體微團相對于轉子葉片做勻速曲線運動，故只有法向加速度；
即αr=V。2/r （2.1）
（2）αe牽連加速度：
因為轉子做勻速運動，故只有向心加速度即：
αe=（P·W）2r （2.2）
（3）αc科氏加速度：
由αc=2WeVr 可確定αc在圖示平面所垂直的平面內(nèi)，并與V。垂直它的大小為：
αc=2WeVrsin(90-β)=2(ψw)Vrcosβ （2.3）
為了方便計算，將相對加速度，牽連加速度，科氏加速度在OX’；OY’和O2’坐標軸上投影得：
(2.4)
(2.5)
(2.6)
(2.7)
因此
式中 m——流體微團的質(zhì)量；
——油珠對轉子角速度的滯后系數(shù)；
ω——轉子的角速度；
v0 ——油氣的入口速度；
β——入口速度和軸向夾角的余角。
對于該油氣分離器來說；因為油氣的流量Q，恒定轉子半徑近似相等，原以可以認為油氣相對于油氣分離器中做勻速直線運動，因此模型又可以簡化為圖2.3所示。
所以：
ar 相對加速度：由于流體微團相對于轉子葉片做勻速直線運動，即式(2.4)和(2.1)中 故不存在相對加速度，即ar＝0
ae 牽連加速度: 因為轉子做勻速運動，故只有向心加速度，即
ae=
方向如圖所示。
式中 r——流體微團到轉子中心的距離。
ac 科氏加速度：由ac=2，且相對速度和角速度的方向平行。所以在式(2.5)和(2.6)中β為90度，即ac＝2sin(90-β)＝0，所以絕對加速度aa= ae=，流體微團所受到的離心力為
(2.8)
式中 d——流體微團的當量直徑；
ρ0——滑油密度。
它所受到的阻力是：
(2.9)
阻力系數(shù)是雷諾數(shù)Re的函數(shù)。當Re在1×105～15×105范圍內(nèi)時，適用以下的經(jīng)驗公式： ，所以阻力為
(2.10)
由于流體微團的重力和離心力相比小的很多，所以可以忽略不計。在運動流體內(nèi)中所受的內(nèi)摩擦力也可以相互抵消。所以它所受的離心力和阻力相互平衡，即Fd=Fc 。由此可以解出流體微團的相對拋離速度：
(2.11)
它在油氣分離器中所需要的拋離時間為
式中 Sr——為微團的拋離距離，這個值隨著油珠所在的位置不同而異，我
們可以知道當時這個拋離距離最大。
vr——流體微團的相對拋離速度，由公式(2.11)可知，當r取最小值時擁有最小的拋離速度，所以取r＝R2 。
即 (2.12)
也就是說當油氣乳化液入口時貼近轉子內(nèi)通風腔外表面的部分是分離時間最長的部分。
當油氣以速度v0相對于轉子向前運動時它在分離器內(nèi)的最大停留時間為
(2.13)
由于， ，式(2.13)可以改寫為
(2.14)
式中 A0——油氣分離器入口的實際面積；
L——油氣分離器通道的總長度；
Q——通過油氣分離器的總流量；
k—— 面積系數(shù)；
R2 ——轉子軸中間的通道內(nèi)徑；
R1——轉子的當量外徑。
若流體微團在油氣分離器停留的時間大于他的拋離時間(t0max>trmax)，則可以保證在直徑為d的油粒全部甩向轉子的邊緣，達到油氣分離的目的。而t0max＝trmax為保證拋離的臨界條件，由此可以得出該油氣分離器可以分出去的油粒的最小直徑為：
(2.15)
式中 υ—— 滑油的運動粘度。
由公式2.2得:
trmax=Srmax/Vrmin
=(R1-R2)/[4d1.8p0.8R(ωΨ2)/5/6]/75U0.8]5/6
=(36-17)/[4×31.8×（1.5×102）0.8×17(1×10)2/(75×0.35)0.8] 5/6
=19/[47.4×28.23×1700/37.24] 5/6
=0.015(s)
即當油氣乳化液入口時貼近轉子內(nèi)能風腔外表面的部分是分離時間最長的部分。
將實際數(shù)據(jù)帶入公式2.14得：
Tomax=[Lπ（R12- R22）/Q] ·K=0.25
2.2 轉子結構尺寸計算
通過以上的分析計算，我們得到了可分離的油氣的臨界直徑d為
對于油氣分離器有經(jīng)驗值：，。
將L=R1λ1，R2=R1λ2帶入式(2.15)，可以導出轉子外徑R1為
(2.16)
由 R2＝R1·λ2可以得出轉子軸中間的通道內(nèi)徑。
由L＝R1·λ1 可以得出轉子通風腔的長度。
通過比例的分析計算，我們得到可分離的油氣的臨界直徑d為：
d=(V) 4/9(75/4R2) 5/9[Q/Πkl(R1+R2)] 2/3(1/4W)10/9
=(0.19×102) 4/9(75/4×17) 5/9[20/3.14×1×70(36+17)] 2/3(1/0.5×17)10/9
=0.069
第三章 傳動系統(tǒng)設計
3.1軸的設計
1．選取軸的材料和熱處理的方法
離心分離器是一般機器設備，所受載荷不大，主要承受扭矩作用根據(jù)鋼的材料的力學性能選擇，45鋼粗加工后進行調(diào)質(zhì)處理便能滿足使用要求。
經(jīng)查《機械傳動裝置設計手冊》P158得
αB=640mpa
αs=355
α-1=300mpa[α-1]
=60mpa
2.按扭轉強度估算軸的直徑
軸的最小直徑計算公式為：
dmin≥A3√P/n
由教材表，查得：
A=110-97
軸dmin≥（110-97）3√3.79/320
=15.90-18.90
在軸的左端軸徑為25，右端為15。
3.軸的結構設計
在花鍵軸已初選用600Z型軸承與軸承配合的軸徑為φ15，以軸肩作軸向定位，另外還要考慮在油氣分離過程中，被分離的氣體，要從軸的中心排出，因此該軸應做成空心的軸，如圖3.1所示。
圖3.1 軸的簡圖
4.軸的強度計算
（1） 作用在軸端上的拉力F1和F2向軸線簡化，其結果如圖3.2～3.4所示，
（2）傳動軸受鉛垂力。
F-FG+F1+F2
=（S+6+3）·KN
=1.8KNM
此力使軸在鉛垂面內(nèi)發(fā)出彎曲變形。外力偶矩為T=F1R-F2R
=（6×0.6-3×0.6）KNM
=1.8KNM
此力偶矩與電機傳給軸的扭矩相平衡，使軸產(chǎn)生扭轉變形，故此軸屬于變扭組合變形。
（3）內(nèi)力分析
分別作出軸的彎矩圖和扭矩圖如上圖所示。
由內(nèi)力圖可以產(chǎn)斷C截面為危險截面，該截面上的內(nèi)力矩為：
Mmax=4.2 KNM
Tn=1.8 KNM
（4）強度校核
按第三強度理論得：
αxd3=√M2max+Tn2/wm
=√(4.2×103)2+(1.8×103)2Pa/π×0.1332
=46.6mpa＜[α]
故該軸滿足強度要求
3.2聯(lián)軸器的選擇：
分離器轉子軸采用彈性柱銷聯(lián)軸器。由前計算知T2=410 N·m。由教材查表選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號為HL3，聯(lián)軸器45×84GB/T5014-1985。
主要參數(shù)尺寸如下：
許用最大扭矩：Tmax=630 N·m。
許用最大轉速：Nmax=50 r/min。
3.3 軸承的選擇
（1）選軸承類型：根據(jù)載荷情況和轉速選用深溝球軸承類型代號6；
（2）選軸承尺寸：查表12-5得軸承內(nèi)徑d=15
內(nèi)徑代號為 02;
查表13-6選尺寸系列代號 02；
第四章 分離器三維造型
4.1 Solidworks簡介
SolidWorks軟件以其功能強大，易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，以逐步成為世界上領先的三維CAD解決方案。隨著新版軟件的推出，其功能更加強大。全世界已經(jīng)有越來越多的高校，科研所和集團公司采用該軟件進行產(chǎn)品的設計和開發(fā)。
該軟件可廣泛運用航空航天，汽車交通，國防軍工等行業(yè)，及科研研究。該軟件的研究與開發(fā)吸取了當今圖形處理技術和計算機技術的最新成果引領著三維CAD造型的發(fā)展趨勢。
其最大特點在于所繪圖形可以進行尺寸驅(qū)動，便于修改草圖。而在三維造型中，草圖的正確與否直接關系到三維實體零件能否順利生成與質(zhì)量的好壞。因此，準確，快速完成草圖的繪制，是更好的進行下一步工作的前提，應當給予足夠的 重視
在進行草圖繪制時，首先分析草圖的基本構成，區(qū)分清楚基準線，中間線段和連接線段，從整體上把握草圖，做到心中有數(shù)起，其次，應用SolidWorks提供的各種草圖繪制工具繪制幾何圖元。這里又可以分成三個層次，先繪制基準線和已知線段，應用尺寸標注工具和幾何關系工具完成幾何圖元的定形和定位，在繪制中間線段，最后繪制連接線段，再次，應用草圖編輯工具對所繪制的草圖進行修剪。最后對草圖進行局部細化，完成草圖繪制。
SolidWorks2004具有很強的文件交換功能,可以輸入,輸出數(shù)十種文件格式,可以與AutoCAD，pro/ENGINEER,Solid Edge,CAM等軟件很方便地進行文件交換。
4.2 分離器殼體建模
對于一個新產(chǎn)品設計，首先要建立零件文件；
（一）建立新的文件
1、單擊標準工具欄上的新建命令按鈕，或選擇“文件”——“新建”菜單命令，打開“新建Solidworks”文件“對話框”。
2、單擊“零件”圖標（或單擊“高級”按鈕），進入Turtial窗口；然后選擇零件圖標，如圖4.1所示。
3、單擊“確定”按鈕。這時就會創(chuàng)建一個新的零件文件。
圖4.1新建Solidworks文件對話框
（二）繪制草圖：經(jīng)過對殼體形狀的分析
首先繪制殼體部分的草圖，然后進行旋轉特征生成形狀由于該部分屬于四轉體因此，畫草圖時要先畫一條中心線利用中心線方可生成旋轉特征；
（1）、在Feture Manager設計樹中選擇前視基準面；
（2）、單擊草圖繪制工具欄中的草圖繪制命令按鈕，此時在前視基準面上打開一張草圖；
（3）、單擊草圖繪制工具欄上的中心線命令按鈕，將指針移到草圖原點處。當指針變?yōu)辄c時，表示指針E位于原點上。此時在草圖上即可畫，一條通過原點的中心線。
（4）、單擊草圖繪制工具欄上的直線命令按鈕或選擇“工具”——“草圖繪制實體”——“直線”菜單命令，根據(jù)零件圖的形狀初步將其畫好，其顏色變?yōu)樗{色表示直線處于欠定義狀態(tài)，然后用同樣方法，再畫出底部的圓弧，根據(jù)零件圖的尺寸要求將圖形定義，此時原先的藍線將變?yōu)楹诰€表示此草圖已定義。
圖4.2 草圖特征
（三）調(diào)整形狀和大小
1、單擊標準工具欄上的選擇命令，選擇要調(diào)整的直線范圍雙擊上面的尺寸可以輕易改變，它的數(shù)值直到滿足零件圖的要求為止，如圖4.2所示。
（四）生成基體特征
1、旋轉基體特征
（a）通過所繪制的草圖生成旋轉基體特征的具體步驟如下：
1、單擊特征工具欄上的旋轉/基體命令按鈕，旋轉Property Manager出現(xiàn)；
2、在旋轉參數(shù)下選擇旋轉軸；
在方向選項中選擇“單一方向”；
在角度選項中選擇“360”；
3、單擊“確定”完成“旋轉”特征；
拉伸基體特征，經(jīng)分析由于殼體頂部并非回轉體，因此，應分面部完成。
（1）選中殼體頂部“右末”然后單擊“插入單圖”此時在頂部插入了一張新的草圖，單擊命令欄中“正視于”。以便與繪制草圖；
（2）按要求單擊命令欄中，“間”分別繪制出，6個圓；
然后在畫出分別與圓相切的直線；
（3）單擊“草圖繪制”命令按鈕中的智能尺寸分別按要求將“圓”固定；
（4）分別兩選中“直線”和“圓”在Feature Manager設計樹中，彈出對話框在“添加幾何關系”，對話框中選擇“相切”用同樣方法分別，將其余“圓與直線添加幾何關系”直到輪廓被全定義；
（5）單擊“退出”草圖，然后選中草圖在特征“按鈕”中，選擇“拉伸凸臺”，此時拉伸出現(xiàn)Feature Manager設計樹中，在方向上、下選擇給定深度，在距離/下輸入中，“默認”“合并結果”。
（五）生成參考基準面
單擊“基準面”命令按鈕，在參考實體中單擊然后分別選中，基準軸1和前視基準面；
單擊兩面夾角在角度中輸入3270，單擊確定此時新基準面被確定。
生成筋：
（1）在新基面中插入草圖然后繪制一個開環(huán)輪廓；
（2）單擊退出草圖然后選擇草圖單擊特征工具欄中，筋此時在Feature樹中出現(xiàn)筋特征；
在參數(shù)下選擇厚度，“兩側”在前厚度中輸入5mm，在拉伸方向中選擇“平行于草圖”。
在選擇生成筋的草圖面中選擇反轉材料；
（六）生成圓周陣列
（1）單擊特征工具欄中“圓周陣列”；
（2）反向中選擇“基準軸心”；總角度中輸入“3600”，“實例數(shù)中”輸入4，默認“等間距”，要陣列的特征中選擇筋特征，單擊確定完成陣列。
（七）生成耳板
（1）單擊基準面，然在“參考實體”中“選擇”“前視基準面”，單擊“等距距離”并輸入60mm，單擊反向。
（2）在新基準面上右擊插入草圖；
在新草圖上繪制耳板草圖；
（3）單擊“退出草圖”并選中草圖；
（4）單擊特征工具欄中拉伸凸臺，在方向上、下選中上條件為繪定濃度，并輸入深度值15mm。
（八）圓化邊角
由于殼體是鑄件故對外部拐角處需進行鑄造圓角及加工工藝角，便于生產(chǎn)和加工。
單擊視圖工具欄上的旋轉視圖命令按鈕，然后，拖動零件將其旋轉到合適的位置，以便容易觀察和選擇邊線。
單擊選擇命令按鈕，選擇要進行圓角處理的邊線。
單擊特征工具欄上的圓角命令按鈕，圓角Property Manager出現(xiàn)，圓角頂覽在圖形區(qū)域中出現(xiàn)。
將半徑設置為3.5mm。
單擊“確定”按鈕完成殼體建模，如圖4.3所示。
圖4.3 殼體模型
4.3蓋的建模
一、建立新的文件
1、單擊標準工具欄上的新建命令按鈕或選擇“文件”——“新建”菜單命令；打開“新建solid works”文件對話框。
2、單擊“零件”圖標（或單擊“高級”按鈕；進入Tutrial窗口，然后選擇“零件”圖標）
3、單擊“確定”按鈕，這時就會創(chuàng)建一個新的零件文件。
二、繪制草圖
經(jīng)分析蓋的設計大致可以分成回轉體和拉伸兩部分。
1、單擊前視基準面并插入草圖。
2、單擊工具欄中“直線”按鈕，繪制蓋的外形如圖4.4示。
3、單擊工具欄中“中心線”將鼠標移到原點處“自動捕捉圓心”繪制一條通過圓心的直線，以便用來作為回轉軸。
圖4.4 蓋草圖
三、生成實體
1、單擊退出草圖并選擇草圖然后單擊特征工具欄中旋轉凸臺，在Feture Manager，樹中出現(xiàn)旋轉對話框在“旋轉軸”中，選擇“中心線”方向“中選擇“單一方向”“角度”輸入“360”
2、要在零件上生成新的特征（例如：凸臺或切除），可以在模型的面或基準面上繪制草圖然后在進行拉伸，具體操作如下：
（1）單擊視圖工具上的消除隱藏線命令按鈕
（2）單擊草圖繪制工具欄上 的選擇命令按鈕
（3）單擊標準試圖工具欄上的上視命令按鈕將指針移到零件的面上，該面的邊線高亮顯示，表示此面可供選取。指針顯示為面表示正在選取該面
（4）單擊草圖繪制命令按鈕，或用右鍵單擊圖形區(qū)域內(nèi) 的任何位置在快捷菜單中選擇“插入草圖”命令打開一張草圖
（5）單擊草圖繪制工具欄上的圓形按鈕
（6）在原點處繪制一圓，輸入正確參數(shù)單擊確定按鈕，在按圖形形狀給出其他圓和直線
（7）在圓和直線間需添加幾何關系選擇圓和直線，然后在Future manager 設計樹追中，選擇幾何關系“相切”點確定完成
（8）調(diào)整并修剪圖形見圖4.5。
圖4.5 分離器蓋模型
4.4轉子的建模
一、按照以上方法，先打開一個零件文件
二、繪制草圖
1、在Feture Manager設計樹中選擇前視基準面
2、單擊草圖繪制工具欄的草圖繪制命令按鈕，此時在前視基準面上打開一張草圖
3、單擊草圖繪制工具欄上的中心線命令按鈕將指針移到草圖原點處，當指用以作為旋轉軸，然后畫出轉子外輪廓。
4、單擊草圖繪制工具欄上的“職能尺寸”，根據(jù)零件圖的要求分別進行標注，完成草圖繪制
5、單擊“退出草圖”
三、生成基體特征
1、旋轉凸臺特征
通過旋轉凸臺所繪制 的草圖來生成基體特征的操作步驟如下：
（1）單擊特征工具欄上的拉伸凸臺/基體命令按鈕，拉伸Property manager出現(xiàn)
（2）旋轉參數(shù) 下執(zhí)行如下操作：
旋轉軸選擇中心線；
旋轉方向選擇單一方向
旋轉角度選擇360
2、 筋特征
（1）在轉子端面插入一草圖，然后繪制一開環(huán)輪廓
（2）單擊特征工具欄上“筋”特征，在Feture Manager設計樹中選擇“筋”項目；
（3）在參數(shù)項目下，厚度中單擊“兩側”按鈕
筋厚度設為5mm
拉伸方向設置為 垂直方向
類型設置為 自然
（4） 確定完成筋特征
3、拉伸切除
在轉子外邊緣部均勻布置了12個出油孔，故對外邊緣進行拉伸切除處理。
（1）單擊“參考幾何體”或者單擊“插入”菜單中“參考幾何體”，然后選擇“基準面”
（2）在Feture Manager樹中，基準面下，選擇參考實體前視基準面和轉子邊緣表面 單擊曲面切平面，此時預覽顯示新的參考基準面
（3）單擊“確定”完成，在新的基準面上插入另一張草圖
（4）單擊草圖繪制工具欄上的“圓”按鈕，
（5）單擊職能尺寸，將直徑值設置為5mm
（6）退出草圖，單擊“拉伸”切除，在項目下將終止此條設置為成型到一面，然后單擊確定完成。
4、圓周陣列
（1）單擊特征工具欄上 的圓周陣列
（ 2）在Feture Manager 樹中，將參考體下選擇基準面軸（1）總角度設為360，實例數(shù)設為12，等間距要陣列的特征選擇拉伸切除，單擊確定完成陣列
（3）用同樣方法將筋特征進行陣列。
5、圓角特征
（1）單擊特征工具欄中，圓角按鈕
（2）在圓角項目下將半徑為6mm，在選擇對象下分別選擇要圓化的交線
（3）單擊確定完成圓角操作
如圖4.6所示
圖4.6 轉子模型
4.5 裝配模型
對上述各個零部件進行裝配得到離心分離器的整體裝配圖如下圖4.7示：
圖4.7 分離器裝配體
第五章 分離器蓋夾具設計
5.1夾具設計
（一）總體規(guī)劃
1根據(jù)設計規(guī)程，在本工序加工之前，工件平板右端面，已加工好，本工序的加工要求有：兩個Φ30 (+0.023 0) Φ47±0.01
2根據(jù)加工要求，可設計成如圖所示的花盤式車床夾具。這類夾具的具體是一個大圓盤，在花盤的端面上固定著定位元件，加緊元件及其它元件。
（二）確定定位方案：設計定位裝置
根據(jù)加工要求和基準重合原則，采用B面和2-Φ5孔為定位基準（基面）。定位元件采用“一面兩銷”。
（1）兩孔中心距L0和兩銷中心距Ld
已知兩孔中心距L0=112±0.05
按兩銷中心距基本尺寸等于兩孔中心距平均尺寸基公差取兩孔中心距公差的1/3-1/2，且公差帶對稱分布，得兩銷中心距基本尺寸及其公差 Ld=112±0.02
（2）圓柱銷直徑尺寸：取為Φ5(-0.005 -0.014)
（3）查菱形銷尺寸表：取菱形銷尺寸b=4
（三）確定夾緊方式，設計夾緊裝置
因系中批生產(chǎn)，無需采用復雜的動力裝置，只需用螺母旋緊。
（四）夾具在車床主軸上安裝
由于本工序在CA6140車床上進行，過渡盤采用圓柱孔Φ92及其端面在“三采卡盤”上安裝。
（五）夾具總圖上尺寸
（1）最大外形輪廓尺寸：直徑Φ130
（2）影響工件定位精度的尺寸和公差兩定位銷的中心距112±0.02
（3）影響夾具精度的尺寸 和公差定位心軸的軸線
（4）定位心軸 的外圓與夾具體上的內(nèi)孔的配合尺寸。
如下圖所示。
小結
在設計指導老師的正確指導下，本次設計任務已初步完成，對在本設計過程中的種因素，方案均作了適當?shù)目紤]，同時采取了相應的措施。
在設計過程中，基本圍繞油氣分離器設計步驟進行并力求使結構簡單，便于安裝，調(diào)整和維修，但由于設計者知識水平和實踐機會有限，所在設計過程中對課題的深度和廣度，難免有出現(xiàn)漏洞及不如意之處，加上時間有限，對整個油氣分離器全部設計還有較多工作來做，這都需要在今后的工作中更加努力學習，不斷完善自己，最終不斷促進自己。
二個月的辛勤勞動結束了，在這段時間內(nèi)使自己已經(jīng)受到一次嚴格、正規(guī)、有序的鍛煉，獲得了很多知識，從許多手冊，以及參考資料中汲取豐富的未曾學過的東西。
在這里，我要感謝我的指導老師南麗霞教師，非常感謝她在我設計過程中的淳淳教導以及對有關問題的指點。
本設計中難免有不足之處，敬望各位答辯老師多多諒解指正。
參考文獻
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3、《工裝設計》，陳立德，上海交大出版社。
4、《Solid works2004》，劉國良， 兵器工業(yè)出版社。
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6，《Autocad 2005》，趙永玲，機械工業(yè)出版社。
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8．《理論力學》，高等教育出版社。
9，《機械設計》，董剛，機械工業(yè)出版社。
10，《機械設計圖冊》，成大先，化學工業(yè)出版社。
23
離心分離器結構設計及Solidworks建模
摘要
離心分離裝置是潤滑系統(tǒng)的重要組成部分,在潤滑油的流動過程中,大量的游離空氣和燃氣抽到潤滑油中來,使?jié)櫥椭械目諝夂吭黾舆@將降低它的冷卻能力,增大其消耗量及管路中的流油阻力,影想泵 的抽油能力，因此在靠近油箱的回油路出口上需要設計油氣分離器，把潤滑油中含有的大部分空氣分離出來。
分離器有多種形式，其中離心分離器效果最好，它主要利用離心力場將油液中的未溶氣體分離出來，在這種情況下，工作液為重物質(zhì)，在離心力場的作用下甩向轉子外緣，而氣體較輕，在壓力場的作用下集中在轉子中心，在此加以聚集并排出。
離心分離器一般是有轉子,殼體,轉子軸等零件組成，其中轉子是對油施加旋轉的核心。所以轉子的結構尺寸對油氣分離器的性能有很大的影響。
本文現(xiàn)針對某型發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中的分離器進行了油氣分離技術的分析并根據(jù)分離效果的要求來初步確定分離器轉子的結構尺寸，建立了理論推導的計算模型并使用SOLIDWORKS 技術對其進行三維造型設計。
關鍵字： 離心分離器 ， Solidworks。
Abstract
Centrifuge device is the lubrication system, an important part of the flow of lubricants in the process, a lot of free air and gas drawn in the lubricating oil, lubricating oil in the air so that the content of this increase will reduce its cooling capacity, by And its large consumption of oil pipeline in the flow resistance, the film would like to pump pumping capacity, so close to the fuel tank in the back of oil exports on the needs of oil and gas separator, the lubricant contains most of the air separated.
Separator take many forms, including centrifugal separator best use of the centrifugal force of its main oil field will be in the dissolved gas is not isolated, in which case, the working fluid for re-substances, in the field of centrifugal force under rejection To the outer edge of the rotor, while the lighter gas in the market under pressure on the rotor, and gather here to be discharged.
Centrifugal separator in general there is a rotor, housing, rotor shaft, and other parts, of which rotor is imposed by rotating the core of the oil. Therefore, the structure of the rotor size of the oil and gas separation performance significantly.
This article is for a certain type of engine lubrication system separator for oil and gas separation technology based on the analysis and separation of the initial request to determine the structure of the rotor separator size, the establishment of a theoretical model calculations and the use of their three-dimensional technology SOLIDWORKS Design.
Keyword： centrifugal separator, Solidworks.
第一章 概述
1.1 畢業(yè)設計的目的
畢業(yè)設計是學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個環(huán)節(jié)使學生綜和運用所學過的基本理論,基本知與基本技能去解決專業(yè)內(nèi)的共程技術問題而進行的一次基本訓練。
1．培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力拓寬和深化學過的知識。
2．培養(yǎng)正確的設計思想,設計構思和創(chuàng)新思維,掌握工程設計的一般程序,規(guī)范和方法。
3培養(yǎng)正確使用技術資料,國家標準,有關手冊,圖冊等工具書,進行設計計算,數(shù)據(jù)處理,編寫技術文件等方面的工作能力。
4．培養(yǎng)調(diào)查研究,面向?qū)嶋H,面向生產(chǎn)的基本工作態(tài)度,工作作風和工作方法。
1.2課題簡介
離心分離裝置是潤滑系統(tǒng)的重要組成部分,在潤滑油的流動過程中,大量的游離空氣和燃氣抽到潤滑油中來,使?jié)櫥椭械目諝夂吭黾舆@將降低它的冷卻能力,增大其消耗量及管路中的流油阻力,影想泵 的抽油能力，因此在靠近油箱的回油路出口上需要設計油氣分離器，把潤滑油中含有的大部分空氣分離出來。
分離器有多種形式，其中離心分離器效果最好，它主要利用離心力場將油液中的未溶氣體分離出來，在這種情況下，工作液為重物質(zhì)，在離心力場的作用下甩向轉子外緣，而氣體較輕，在壓力場的作用下集中在轉子中心，在此加以聚集并排出。
本文現(xiàn)針對某型發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中的分離器進行了油氣分離技術的分析并根據(jù)分離效果的要求來初步確定分離器轉子的結構尺寸，建立了理論推導的計算模型并使用SOLIDWORKS 技術對其進行三維造型設計。
潤滑系統(tǒng)中由供油泵從油箱中抽出一定流量的潤滑油,經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)活門的調(diào)壓使泵出口的潤滑油壓力基本恒定,壓力油經(jīng)過油濾過濾后通過直射式噴油嘴向軸承內(nèi)圈外緣噴油,借助離心力將潤滑油帶入軸 對發(fā)動機前后軸 等進行潤滑,潤滑過后的熱潤滑油靠回油泵流回有箱,由于潤滑過后的潤滑油中含有大量氣體對系統(tǒng)不利。因此,在流回油箱前需進油氣分離器把潤滑油于氣體分離。
潤滑油系統(tǒng)所采用的油氣分離裝置主要有三種類型：動壓式油氣分離器，離心機式油氣分離器，平板式油氣分離器。
其中平板式最簡單,它利用潤滑油以薄層流過平板或孔隙或濾網(wǎng)時氣泡破裂使空氣從潤滑油中溢出從而使油氣分離,顯然在潤滑油粘度較大及氣泡直徑較小時分離效果較差,且當油流較大時,需要較大的平板,它用于早期的或小型發(fā)動機
動壓式油氣分離器是利用液體旋轉離心力來進行油氣分離的,在摩擦阻力大,液體旋轉角度下降快的情況分離效果較差,一般設計在回油箱的回油管的出口,回油在壓力作用下切向進入油氣分離器,在內(nèi)壁上旋轉使氣體分離逸出,離心機式分離效果最佳,這是由于離心機式分離器依靠轉子的旋轉使油氣獲得較高的切向速度,但它需要消耗一定的功率來驅(qū)動轉子。
離心機式分離器稱為離心式分離器,它主要利用離心力場將油液中的未溶氣體分離出來,在這種情況下,工作液為重物質(zhì),在離心力的作用下甩向轉子外緣而氣體較輕,在離心力場的作用下集中在轉子周圍,在此加以聚集并排出。
分離器一般是有轉子,殼體,轉子軸等零件組成如圖2.1所示由經(jīng)驗得出,油氣進口位置一般在較小的徑向位置上,這樣可以使進口的阻力減小,同時便于油氣分離,而潤滑油出口一般設計在最大徑向位置上,以達到最高的分離效果,并足以克服最大的出口反壓,通氣口則要安置在轉子中心軸上的低壓區(qū),軸上開孔或沿軸向做環(huán)形間隙, 于氣體從軸心排出。
圖2.1分離器總體結構
1——殼體；2——轉子；3——蓋；4——轉子軸；5——軸承
離心分離器中，轉子是對油施加旋轉的核心。因此轉子在結構上大多采用輻板結構。輻板起到了連接 和加強的作用，更主要的目的是使油氣進入轉子內(nèi)腔后能盡快獲得圓周運動，使油氣迅速分離，縮短了轉子軸向尺寸。采用輻板數(shù)目的多少直接影響到了油汽分離器的分離效果。輻板數(shù)目不能太多也不能太少。輻板數(shù)目太少。液體將不能很快的沒整個周向展開形式，圓柱形的自由表面，不利于油氣分離；并且當出口反壓很小時；還可以將氣體帶出；輻板數(shù)目太多，則占據(jù)了過大的空間，也使分離面積減?。灰话闳?-8片為宜。