SolidWorks在螺杆空压机主机设计中的应用

1 引言

    传统的螺杆空压机主机设计方法，不仅周期长，而且随意性大。一些设计参数往往要待样机造出后，再通过试验确定。既延长了新产品的研制周期，又加大了研制费用。是一款功能比较齐全的软件，不但可以准确三维造型、有限元分析，而且还可以进行动态仿真。本文将以一款我单位自主研制的螺杆空压机主机为例，介绍整个设计周期中的应用。

2 三维造型和装配

    本文采用的是自下而上的设计方式，首先根据设计参数的要求进行理论计算，然后根据理论计算的结果针对每个重要零部件进行三维造型，最后根据装配关系进行三维模型的组装。

图1 机体、阳转子、阴转子三维造型

    2.1 机体造型

    机体是螺杆压缩机的主要组成部件之一，它由中间部分的气缸及两端的端盖组成。为了制造方便，转子直径较小时，常将排气侧端盖或吸气侧端盖与气缸铸成一体，制成带端盖的整体结构，转子顺轴向装入气缸。通过拉伸、切除、旋转切除、异型孔、面拉伸、面剪裁、面缝合等命令完成机体的三维造型，该造型过程的难点是机体内腔型线的造型。

    2.2 转子造型

    通过理论计算可以确定阴阳转子直径、转子工作长度、轴颈等影响转子结构的特征参数，当这些参数确定后，转子的结构也就随之确定。通过扫描、切除、旋转、旋转切除等命令可以完成阴阳转子的三维造型。

    2.3 整机装配

    各个零件完成造型后，可利用提供的测量质量特性进行体积、面积、质量的测量并可以完成惯性主轴和惯性力矩的计算。根据主机的实际装配关系将已经造型好的各个零件进行装配，装配完成后可以进行动态的干涉检查和间隙检测，从而验证设计的正确性。

图2 主机装配图

3 应力计算

    COSMOSXpress是为用户提供的一款容易使用的初步分析工具。COSMOSXpress通过在计算机上测试进行有限元分析从而取代昂贵并费时的实地测试，大大降低成本及上市时间。通过理论计算可以确定转子的轴向力，吸排气端的径向力，通过选择材料、添加约束和载荷可以对所要分析的零件进行计算分析，分析完成后可以按照要求填写一些信息创建VRML文件用于网上浏览。图3是本次设计以转子为例的应力分析结果。