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毕业设计（论文）
课题名称： 电动高压气泵传动装置的设计
专 业：
班 级：
姓 名：
学 号：
指导教师：
教师职称：
完毕时间 2023年 1月9 日
论文题目： 电动高压气泵传动装置的设计
专 业： 机电一体化
学 生： （署名）
指导教师： （署名）
摘 要
去野外狩猎，需要随时可以给气动猎枪冲气。如何设计一种依靠汽车110V电压主驱动的、可以达成20MPa气压的电动高压气泵的传动装置呢?设计工作重要从以下几个方面进行:一方面了解电动高压气泵传动装置的工作原理，拟定设计内容；另一方面开始电动高压气泵传动装置的方案设计，通过度析设计方案，并对这些方案进行评价和比较，选择了一个最优方案，然后针对选择的方案开始着手设计，通过运动学分析和动力学计算，选择电动机和减速器，并计算传动装置运动和动力参数；接着根据拟定的最满意方案在图纸上进行技术设计，重要内容涉及总体布置草图和总装配草图；然后运用AutoCAD二维绘图软件根据绘制的草图进行零件图的绘制，在零件设计时通过工作能力计算和结构设计，拟定零件制造所需的所有尺寸及其偏差、表面粗糙度、材料与热解决及技术规定等；通过不断的修改和完善之后，按照最终定型的零件工作图重新绘制总装配图。设计出的单管式电动高压气泵传动装置。
关 键 词：电动 高压气泵 传动装置 设计
目录
1. 电动高压气泵概述 2
电动高压气泵的分类 2
产生高压的方法 2
2．传动方案设计 3
拟定传动方案 4
选择电动机 4
核算传动装置总传动比 7
3．减速器传动零件的设计计算 8
8
蜗轮蜗杆减速器的传动设计计算 8
4、轴的设计计算及校核 13
蜗轮轴的设计 13
蜗杆轴的设计 15
5、蜗轮轴轴承的选择 18
按承载较大的轴承选择其型号： 18
初选滚动轴承型号： 19
滚动轴承的强度计算： 19
6．链传动的设计 19
7. 总结 20
设计成果 20
工作展望 21
参考文献 21
结束语 22
1. 电动高压气泵概述
电动高压气泵由原动机、传动装置、空气压缩装置和其他附件组成。电动高压气泵压缩空气一般由空气压缩机来实现。空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。
电动高压气泵的分类
1） 按输出压力P分类：低压气泵（0．2MPa≤P≤1MPa）、中压气泵（1MPa<P≤1OMPa）、高压气泵（1OMPa<P≤1OOMPa）。
2）按其工作原理可分为：容积型气泵和速度型气泵，容积型气泵的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增大以提高压缩空气的压力。速度型气泵的工作原理是提高气体分子的运动速度，然后使气体的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力。
产生高压的方法
产生高压的原理有：1） 增温法，2）压缩气体法。其中增温法需要燃烧可燃气体或液体等方法提供热源，使气体压强升高。由于这种方法所需设计的设备比较复杂，体积也较大，所以不适合用于本次设计的高压气压泵上，一般先采用压缩气体体积的方法，已达成增压目的。下面介绍气动增压法。
理论依据：根据克拉伯龙方程式PV=nRT，给定容器内物质的量n和绝对温度T是定量，方程式变形为P=nRT/V，把定量归为C，则有f(V)=C/V ，所以缩小气体体积，可以增长气体压强。
实现方法：运用一个大面积气动活塞与一个较小面积的活塞/滑阀相连。根据可知，运用大面积活塞的低压气体驱动小面积活塞，可以产生高压气体，如图1-1所示。压缩气体，输出气压可通过驱动气压无级调节。
达成压力：输出压力很高，如：气动气体管道增压泵的最高工作压力可达成300MPa。
图1-1 气动增压原理示意图，多级增压法：多级增压法就是将大容积里的气体压到小容积里先实现一级增压，再将小容积里的气体压到储气瓶中，实现二级增压。图1-2为活塞式压缩机的二级增压机构。
图1-2 活塞式压缩机的二级增压机构
2．传动方案设计
本电动高压气泵用于发射气压为20MPa的气动猎枪，为了在野外随时可以给猎枪冲气，需要设计一个依靠汽车110V电压主驱动的、可以达成20MPa气压的电动高压气泵。本次设计重要是对电动高压气泵的传动装置的设计。
拟定传动方案
电动高压气泵由原动机、传动装置和工作装置等三部分组成。传动装置位于原动机和工作装置之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工作装置功能规定。传动装置的设计对电动高压气泵的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响，因此应当合理地拟定传动方案。
传动装置方案选择
为了估计传动装置的总传动范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件拟定曲柄摇杆机构中曲柄的转速，考虑到三级增压气筒的响应速度和发热情况，拟定增压气筒的工作周期T=1秒，即曲柄的转速
=60r/min。一般常选用同步转速大于750r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比应大于12。比较表3-1的四种方案，带传动传动比太小，二级圆
表3-1 几种机械传动传动比推荐值
类型
带传动
二级圆柱齿轮传动
单级蜗轮蜗杆传动
单级摆线针轮传动
推荐传动比
2～4
8～60
10～80
11～87
运动简图
柱齿轮传动、单级蜗轮蜗杆传动和单级摆线针轮的传动比都达成规定，但是从安装的位置布置来看，单级蜗轮蜗杆传动占用空间最少、结构更加紧凑，并且蜗轮蜗杆减速器的体积小、重量轻、运转平稳、振动小等特点，所以选择单级蜗轮蜗杆传动方案。
选择电动机
电动机选择涉及选择类型、结构形式、容量（功率），并拟定型号。按照规定电动高压气泵的电压是依靠汽车110V电压主驱动的，因此一方面考虑选用单相异步电动机
电动机的容量
（1）计算转轴的输出功率
一个三级增压气筒最大的气体压力
式中，为一个三级增压气筒最大压强，其值为20；为受力面积，单位：；活塞直径为5。
图3-1 三级增压气筒的受力分析图
由于三级增压气筒在工作的过程中压力和力臂随时在变，故力矩也随时在变。假设当三级增压气筒转到力臂最大的时候，气筒的压强达成最大值20MPa，在图3-1中，A、B处力臂最大，但是A处是吸气过程，B处是压气过程，所以力矩在B处时达成最大值。
拟定三级增压气筒的行程为100mm，则力臂为50mm。
阻力矩
转轴的输出功率
（2）计算电动机输出功率
其中，，，分别为联轴器，轴承，蜗杆，链的传动效率
查表可知=，=，=，=
所以电动机的功率
电动机的型号拟定
由表3-2可选的电动机转速有2800r/min、1400r/min，由于YU系列单相电阻启动电动机的效率普遍不高，通过计算选择电动机的型号为YU7122。
表3-2 YU系列单相电阻启动电动机重要技术数据
型   号 功率 电流 转速 效率 功率因素 堵转转矩 堵转电流 额定转矩
(W) (A) (r/min) (%) (cosφ) (A)
YU6322 120 2800 14
YU6324 90 1400 12
YU7112 180 2800 17
YU7122 360 2800 22
YU7114 120 1400 14
YU7124 180 1400 17
YU8012 370 2800 30
YU8014 250 1400 22
YU8024 370 1400 30
选择的电动机转速为2800r/min,拟定的增压气筒的工作周期T=1秒，即曲柄的转
速=60r/min，所以计算各轴功率
电动机输出功率
1轴输出功率
2轴输出功率
3轴输出功率
计算各轴的转矩
电动机输出转矩
1轴转矩
2轴转矩
3轴转矩
核算传动装置总传动比
计算总传动比
传动装置总传动比
设计蜗轮蜗杆减速器的传动比为
此传动比还不能满足设计规定，还需要减少转速，需要的传动比
考虑再连接一个链传动来减少转速。取小链轮的齿数
大链轮齿数 取
所以需要设计链传动的小链轮的齿数，大链轮的齿数
3．减速器传动零件的设计计算