压缩机壳体结构静力学分析及优化设计(附件)【字数：8456】
摘 要压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，是可以制造成冷气的一种机械。冷气就是将压缩机壳体里的吸气管通过电机运转，最后进行压缩排出的制冷气体，这样可以为其提供动力。压缩机壳体是一个很复杂的模型，我们需要对它有限元分析进行仿真，网格划分，计算结果分析最后进行优化设计，在仿真的时候需要用到有限元分析进行建模，在建模的同时需要注意压缩机壳体的形变和可以内部的应力情况，有限元分析借用的是Hypermesh14.0软件，其实有限元分析就是对零件建模网格划分和设计一个合理的边界条件；仿真后需要对得到的问题进行优化，目的就是将零件在某些有缺陷的地方进行改造，让优化前后有一个对比。根据建模仿真和优化后可以得到优化是对壳体内部力的大小和位置改变，压塑机壳体优化就是对壳体的厚度和两边圆筒之间围成曲面面积大的改变和设计。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 有限元分析的概念 1
1.3 有限元国内外发展状况 1
1.4 课题研究内容与目标 3
第二章 零件分析过程 4
2.1 零件图的分析 4
2.2 零件简化 5
第三章 有限元分析 8
3.1 HyperMesh软件的概述 8
3.2 基本假设 8
3.3 有限元分析模型建立 8
3.3.1 压缩机壳体的网格划分 9
3.3.2 参数设置 10
3.3.3 边界条件 11
第四章 计算结果分析与优化 15
4.1 应力与变形分析 15
4.2 优化设计 17
第五章 总 结 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪 论
1.1课题背景与意义
压缩机分为活塞压缩机，螺杆压缩机，离心压缩机，直线压缩机等。主要介绍了压缩机的工作原理、分类、配件、规格、运转要求、压缩机的生产、常见故障以及环保要求、选型原则、安装条件 。压缩机因为它的通用性所以被称为“通用机械”。当液化气体是混合气体时，每一个组分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
都可以在分离装置中分离，以获得具有良好纯度的各种气体。如果空气被液化，纯氧，纯氮和纯净的其他稀有气体可以得到。目前，在石化行业，原料气石油裂解气的分离首先被压缩，然后用不同的冷却温度来分离不同的组分。在化学工业中，压缩气体用于合成和聚合，气体被压缩到高压，这通常有利于合成和聚合。例如氨和氢合成氨，氢气和二氧化碳合成甲醇，二氧化碳和氨合成尿素。由于压缩机的运用范围比较高，压缩需要的力也就不同，曲轴作为压缩机的核心部分，所以其结构尤为重要，本论文就是对壳体进行静力分析。
对于压缩机产品的设计现在要求会越来越高，因为这样才能满足客户的要求,在有限元分析建模对产品的设计会降低所需的成本，利润会增大，设计产品的时间会缩短，所以产品的需求会增大，所以有限元仿真是现代必不可少的一种软件分析设计，同时也会节省很多的时间。有限元分析建模和仿真对于设计是必不可少的一种研究，也是现代化的一种大力推广的趋势 ，通过有限元分析计算结果进行优化是很重要的，可以通过优化分析对壳体重新设计改变[1]。有限元分析可以让复杂的模型简化成相对简单的模型，对于我们来说就会很容易了理解，也能得到我们想要的结果 [2]。现在不管是国内外有限元都是首选的一种建模软件。对于这次我的论文研究其实之前我不懂，通过搜索了大量的书籍和自己的研究懂得了有限元是一个实用的软件，让我们学到了很多东西，对有限元也有了一个基本的了解。
1.2有限元分析的概念
有限元分析（FEA，finite element analysis）定义为：有限元分析就是用仿真的方法对一个实物进行模拟，模拟后可以得到很多的大大小小的网格，就是一个个的单元，还有设计的边界，有限元分析就是用比较简单的问题去解决一些很那的问题，就是让复杂变成简单化，最后就可以得到我们所需要的解，从而得到的解不是最准确的只是一个近似解。但是通过有限元计算精度高，计算准确，有限元也是通过让一些离散的单元格集合在一起，让大的单元格又可以简化成小的单元格，通过计算得到需要的解，这样就可以得到零件力的分布情况。
1.3有限元国内外发展状况
有限元这几年不管在国内还是国外都得到的很大的提升，也是一个精益求精吧，这些成果离不开研发工程师们的努力，工程师们让有限元分析进一步提高，这样可以让某些方面要求会高，主要有限元的发展趋势看不懂，经过这几年的研究有限元可以分几个方面：第一，有限元建立了模型基础 [3]；第二，除了结构力学在其他方面都涉及到了有限元的分析，所以说有限元已经用的很广泛；第三，有限元分析的精度在提高，这样产品的准确性会也越高；第四，有限元软件分析在国内国外用的很广泛，基本在所有的领域都是用有限元分析，因为有限元的发展很快，也可以间接的帮助了其他的软件发展。作为一个大学生，我们学习有限元分析是有必要的，而且对我们的帮助也很大，主要有限元分析是国外的软件，国外的东西是值得我们去学习和借鉴，这样可以提升我们自身的能力，也可以学习国外人的思维能力，有限元还需要大力的推广，这样市场才越大，这样才可以让更多人了解有限元，如下图所示为起重机结构有限元分析图。
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起重机结构应力应变分析图
由于制造业的需要，国家已经在大力宣传CAD/CEA的软件设计，由于有了国家的支持，国内大多数的机械制造业的认知有了很大的提高，比如，在我的大学中也学习了CAD这个软件，而且这个软件用的很普遍，用起来很得心应手，在自己的专业上也是一个必修课程，因为我们要熟练运，现在的电脑制图已经完全代替了手绘制图 [4]。但是由于有限元据国家相关部门的数据统计，在产品的研发和设计阶段，大部分以上的分析法的出现，机械制造业基本都放弃了CAD软件，而代替有限元分析法，这样能更准确的计算设计结果 [5]。中国的软件现在也是在一步步的发展，可能还没有达到人们心目中的要求，但是也有很多的机械厂运用中国的软件，中国软件要想跟外国的软件相比还有很长的路要走，毕竟外国的软件遥遥领先中国的软件，用国外的软件比较多，也十分广泛。国内的软件还需要国内的制造业大大支持，这样才能提高国内的软件水平。如下图所示为新能源汽车有限元应力应变分析图。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 有限元分析的概念 1
1.3 有限元国内外发展状况 1
1.4 课题研究内容与目标 3
第二章 零件分析过程 4
2.1 零件图的分析 4
2.2 零件简化 5
第三章 有限元分析 8
3.1 HyperMesh软件的概述 8
3.2 基本假设 8
3.3 有限元分析模型建立 8
3.3.1 压缩机壳体的网格划分 9
3.3.2 参数设置 10
3.3.3 边界条件 11
第四章 计算结果分析与优化 15
4.1 应力与变形分析 15
4.2 优化设计 17
第五章 总 结 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪 论
1.1课题背景与意义
压缩机分为活塞压缩机，螺杆压缩机，离心压缩机，直线压缩机等。主要介绍了压缩机的工作原理、分类、配件、规格、运转要求、压缩机的生产、常见故障以及环保要求、选型原则、安装条件 。压缩机因为它的通用性所以被称为“通用机械”。当液化气体是混合气体时，每一个组分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
都可以在分离装置中分离，以获得具有良好纯度的各种气体。如果空气被液化，纯氧，纯氮和纯净的其他稀有气体可以得到。目前，在石化行业，原料气石油裂解气的分离首先被压缩，然后用不同的冷却温度来分离不同的组分。在化学工业中，压缩气体用于合成和聚合，气体被压缩到高压，这通常有利于合成和聚合。例如氨和氢合成氨，氢气和二氧化碳合成甲醇，二氧化碳和氨合成尿素。由于压缩机的运用范围比较高，压缩需要的力也就不同，曲轴作为压缩机的核心部分，所以其结构尤为重要，本论文就是对壳体进行静力分析。
对于压缩机产品的设计现在要求会越来越高，因为这样才能满足客户的要求,在有限元分析建模对产品的设计会降低所需的成本，利润会增大，设计产品的时间会缩短，所以产品的需求会增大，所以有限元仿真是现代必不可少的一种软件分析设计，同时也会节省很多的时间。有限元分析建模和仿真对于设计是必不可少的一种研究，也是现代化的一种大力推广的趋势 ，通过有限元分析计算结果进行优化是很重要的，可以通过优化分析对壳体重新设计改变[1]。有限元分析可以让复杂的模型简化成相对简单的模型，对于我们来说就会很容易了理解，也能得到我们想要的结果 [2]。现在不管是国内外有限元都是首选的一种建模软件。对于这次我的论文研究其实之前我不懂，通过搜索了大量的书籍和自己的研究懂得了有限元是一个实用的软件，让我们学到了很多东西，对有限元也有了一个基本的了解。
1.2有限元分析的概念
有限元分析（FEA，finite element analysis）定义为：有限元分析就是用仿真的方法对一个实物进行模拟，模拟后可以得到很多的大大小小的网格，就是一个个的单元，还有设计的边界，有限元分析就是用比较简单的问题去解决一些很那的问题，就是让复杂变成简单化，最后就可以得到我们所需要的解，从而得到的解不是最准确的只是一个近似解。但是通过有限元计算精度高，计算准确，有限元也是通过让一些离散的单元格集合在一起，让大的单元格又可以简化成小的单元格，通过计算得到需要的解，这样就可以得到零件力的分布情况。
1.3有限元国内外发展状况
有限元这几年不管在国内还是国外都得到的很大的提升，也是一个精益求精吧，这些成果离不开研发工程师们的努力，工程师们让有限元分析进一步提高，这样可以让某些方面要求会高，主要有限元的发展趋势看不懂，经过这几年的研究有限元可以分几个方面：第一，有限元建立了模型基础 [3]；第二，除了结构力学在其他方面都涉及到了有限元的分析，所以说有限元已经用的很广泛；第三，有限元分析的精度在提高，这样产品的准确性会也越高；第四，有限元软件分析在国内国外用的很广泛，基本在所有的领域都是用有限元分析，因为有限元的发展很快，也可以间接的帮助了其他的软件发展。作为一个大学生，我们学习有限元分析是有必要的，而且对我们的帮助也很大，主要有限元分析是国外的软件，国外的东西是值得我们去学习和借鉴，这样可以提升我们自身的能力，也可以学习国外人的思维能力，有限元还需要大力的推广，这样市场才越大，这样才可以让更多人了解有限元，如下图所示为起重机结构有限元分析图。
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起重机结构应力应变分析图
由于制造业的需要，国家已经在大力宣传CAD/CEA的软件设计，由于有了国家的支持，国内大多数的机械制造业的认知有了很大的提高，比如，在我的大学中也学习了CAD这个软件，而且这个软件用的很普遍，用起来很得心应手，在自己的专业上也是一个必修课程，因为我们要熟练运，现在的电脑制图已经完全代替了手绘制图 [4]。但是由于有限元据国家相关部门的数据统计，在产品的研发和设计阶段，大部分以上的分析法的出现，机械制造业基本都放弃了CAD软件，而代替有限元分析法，这样能更准确的计算设计结果 [5]。中国的软件现在也是在一步步的发展，可能还没有达到人们心目中的要求，但是也有很多的机械厂运用中国的软件，中国软件要想跟外国的软件相比还有很长的路要走，毕竟外国的软件遥遥领先中国的软件，用国外的软件比较多，也十分广泛。国内的软件还需要国内的制造业大大支持，这样才能提高国内的软件水平。如下图所示为新能源汽车有限元应力应变分析图。
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