. . 本科毕业设计（论文） 题目名称 单管电动高压气泵设计 主要任务和目标 目前，世界上除火药霰弹枪外，较环保和先进的气动霰弹枪的发射压力为20MPa。为了在野外随时给霰弹枪充气，现在需要设计一种由汽车110V电压驱动，可以达到20MPa气压输出的便携式电动高压气泵。主要内容及基本要求 一、设计内容： 1、高压气泵工作原理及设计方案；2、高压气泵的结构设计；3、高压气泵的高压密封原理和方法；4、高压气泵结构强度分析计算。2. 基本要求： 1. 文献综述报告和开题报告 查阅不少于30篇（篇）与课题相关的文章（论文、书籍或手册等），写出较为详细和独立的文献综述报告和开题报告. 1）文献综述报告要求在查阅文献的基础上，总结分析国内外与该课题相关的研究现状；在总结前人研究的基础上，简要概述本课题的设计思路、提出的设计方案、需要解决的关键问题和预期结果。报告末尾附有参考书目。评审报告字数不少于2000字。2）开题报告要求根据设计任务和目标，

内容包括：选题意义及可行性分析；研究的基本内容和需要解决的主要问题；更详细的软件设计方案和预期研究成果；研究工作计划；参考文献等。开场报告字数不少于3000字。2.外文翻译 阅读外文材料2篇以上（1万字左右），完成2000字以上的英汉翻译。3、工程设计图绘制 1）单管电动高压气泵设计装配图1份；2）单管电动高压气泵结构件图一套；. . 主要内容和基本要求 4.设计规范是在前期设计计算的基础上编写的，并且设计规范是根据规定仔细编写的。设计规范由以下部分组成：封面、中文摘要、外文摘要、目录、规范正文、参考文献、致谢和附录。绑定也是按这个顺序。其中，中文摘要描述设计的主要内容、设计方案、结构特点和性能参数，不超过500字，并附有相应的外文摘要。3-7个关键词。使用说明书的文字应清晰、结构合理、条理清晰、内容完整、信息量大。同时，文字要流畅，引用要规范。正文不少于10000字。

（可在教务处网站下载）。主要参考资料和文献阅读任务 1.陈黎明，许增金，穆岩，董玉超。新型船舶高压空气压缩机的研制。压缩机技术，2006(3): 23-24 2．王仁德，杨勇．开发66-10-2高压空压机。压缩机技术, 1990(1): 1-83. 李琦，谭跃进。CZS-100／15高压空压机的研制。流体机械, 2002, 30(6): 11-13 4．李琦，谭跃进．CZS-100／15高压空压机可靠性试验研究。流体机械, 2002, 30(8): 4-5 5．李琦，崔立春．高压空压机用海水泵试制。通用机械，2003(2): 41-43 6．SK，姚婷．高压无油回转式空压机的研制。机电设备, 1994(2): 3-9 7．王国琴，呼吸用高压空压机试验与性能评价。机电设备, 1994(2): 16-20, 22 8．刁爱民，钟敏君，李光华，吴刚．某型高压空压机故障分析及对策。流体机械, 2006, 34(8): 45-47 9．王仁德．新型 66-10G3 高压空气压缩机。机电设备，1998(2): 3-8 10．田涛，王仁德．船用V型高压空压机平衡与减振研究。压缩机技术，2001(1): 9-12 11．王仁德，乐维建．船用空气压缩机的最新发展。机电设备, 2000(2): 6-1312. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 《机械设计手册》 20. 《机构设计手册》。

计划进度：起止时间及内容2007.12.24-2008。01. 25 第一周文献阅读（02. 25-03. 02）完成文献综述报告第二周（03. 03-03. 09）外语翻译第三周（03. 10～03. 16）完成开篇报告第4周（03.17～03.23） 第5周开题答辩（03.24～03.30）第6周系统方案设计（03.31～04.06）第7周机械传动与机构设计 (04.07～04.13) 第八周 总体系统设计 (04.14～04.20) 第九周 机械结构设计 (04.21～04.27) 第十周 绘制装配图 (04.28-05.04)第11周绘制零件图（05.05-05.11）第12周完善设计图（05.12-05.18）编写设计第13周手册（05.19-05.25）设计审查，预答辩第14周（05.26-05.31） 设计答辩实习地点 舒御科技（杭州）有限公司 导师签名 年月日 意见部 主任签名：年月日、学院印章、分管院长签字：年、月、日。分析、研究的基本内容和拟解决的主要问题、总体研究思路和预期研究成果、研究工作计划等，非艺术类不少于3000字） 内容 1.研究意义 1.定义二、电动高压气泵的分类二、设计要求三、设计思路一、产生高压的方法二、电动高压气泵的工作原理及设计方案三、电动高压气泵的传动方案高压气泵 4. 电动高压气泵传动系统的结构设计 Ⅳ．设计工作计划。在机械、电子、军工等行业，可用作高压动力气体、试验气体等，其工作压力一般在20MPa～4OMPa之间[1]。

目前国际上除了火药霰弹枪外，比较环保和先进的是气动霰弹枪，发射压力为20MPa。然而，现有的高压气泵普遍存在体积大、重量重、不便于携带的缺点，手动高压气泵充气达到20MPa的气压非常困难。花太多时间自己打气，现在有必要设计一款由汽车110V电压驱动，能够达到20MPa气压的便携式电动高压气泵。设计推出便携式电动高压气泵，不仅可以满足充气猎枪用户的需求，还可以用于其他需要高压气体的领域，给人们的使用带来极大的方便。生活和生产，具有很高的实用价值和市场前景。如果能设计出一种便携式电动高压气泵，对提高我国的??生产技术水平具有重要意义。一、电动高压气泵的定义 电动高压气泵由空气压缩装置、原动机传动装置及其它附件组成。电动高压气泵的压缩空气一般是通过空气压缩机来实现的。空气压缩机是气源装置的主体。它是将原动机（通常为电动机）的机械能转化为气体压力能的装置，是压缩空气的压力发生装置[2]。2.

2）按其工作原理可分为：容积式气泵和速度式气泵。容积式气泵的工作原理是通过压缩气体的体积来增加单位体积气体分子的密度，从而增加压缩空气的压力。速度式气泵的工作原理是提高气体分子的运动速度，进而将气体的动能转化为压力能，从而提高压缩空气的压力[4]。. . 轴流式、离心式、转子式、速度式、转子式、螺杆式、滑块式、隔膜式、活塞式、旋转式、往复式、容积式。2、设计要求 本便携式电动高压气泵用于发射气压为20MPa的气动霰弹枪。在野外随时给霰弹枪充电，需要设计一种以汽车110V电压驱动，气压可达20MPa的便携式电动高压气泵。设计内容： 1、电动高压气泵的工作原理及设计方案；2、电动高压气泵结构设计；3、电动高压气泵传动方案；4、电动高压气泵传动装置的设计；5、机械结构强度分析计算。三、设计思路 1、产生高压的方法 产生高压的原理有： 1、升温法， 2、压缩气体法。其中，升温法需要通过燃烧可燃气体或液体等方法提供热源来提高气体压力。由于该方法所需设备相对复杂，体积较大，不适合本次设计的便携式高压气泵。一般先采用压缩气体体积的方法来达到增压的目的。

下面介绍气动加压法。理论依据：根据方程PV=nRT，给定容器中物质的量n和绝对温度T是定量的气泵原理和构造，将方程转化为P=nRT/V，定量归为C，则f (V) =C /V ，所以减少气体体积可以增加气体压力。实施方法：利用连接到较小面积活塞/滑阀的大面积气动活塞。根据 。. ?可见，利用大面积活塞的低压气体带动小面积活塞，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。达到压力：输出压力很高，如：可达到气动气体管道增压泵的最大工作压力。图1-1 气动增压原理示意图二、电动高压气泵的工作原理及设计方案它是压缩气体的体积，增加单位体积气体分子的密度，从而增加压力压缩空气。但是，如果采用一级压缩，往往难以满足我们所需要的20MPa的气压要求，所以市面上能见到的高压气泵或高压压缩机都采用往复活塞式，压缩气体两次或更多次。获取高压气体。电动高压气泵的工作原理及设计方案是通过压缩气体的体积，增加单位体积气体分子的密度来提高压缩空气的压力。但是，如果采用一级压缩气泵原理和构造，往往难以满足我们所需要的20MPa的气压要求，所以市面上能见到的高压气泵或高压压缩机都采用往复活塞式，压缩气体两次或更多次。获取高压气体。电动高压气泵的工作原理及设计方案是通过压缩气体的体积，增加单位体积气体分子的密度来提高压缩空气的压力。但是，如果采用一级压缩，往往难以满足我们所需要的20MPa的气压要求，所以市面上能见到的高压气泵或高压压缩机都采用往复活塞式，压缩气体两次或更多次。获取高压气体。所以市面上能见到的高压气泵或高压压缩机，都是采用往复活塞式，对气体进行二次或多次压缩。获取高压气体。所以市面上能见到的高压气泵或高压压缩机，都是采用往复活塞式，对气体进行二次或多次压缩。获取高压气体。

下面介绍一下这种高压气泵的工作原理。工作原理：它利用一个大面积的气动活塞和一个较小面积的活塞将空气动力转换成气动动力。如图2-1所示。大活塞吸气时，空气通过吸气阀进入大气缸。当大活塞压缩空气时，当气缸内的气压达到一定压力时，排气阀打开，同时小活塞吸气，将压缩气体放出。当用小活塞压缩空气时，当气缸内的气压达到一定压力时，排气阀打开，压缩空气进入气缸。在整个压缩动作中，大气缸和小气缸中的压缩过程交替进行，在此过程中空气被压缩两次，从而产生高压气体。小活塞、大活塞、进出气口、低压进出气口。图2-1 活塞式压缩机的二级增压机构采用三级压缩方案： 图2-1 这种有多个气缸，多个气缸是分开的压缩方案多用于高压压缩机，但较少用于高压气泵。由于该方案结构比较复杂，体积也比较大，不适合用在便携式电动高压气泵上，所以我采用了图2-2所示的压缩方案。这种压缩方案将空气压缩了三次，产生高压气体。该方案不仅可以达到我们需要的20MPa气压，最重要的是体积小，非常适合用在便携式电动高压气泵上。

图2-2 三级增压体设计示意图 工作原理：吸气时，外筒向左拉，O型圈1向左移动，B处容积缩小。这时，原本留在B中的已经被压缩过一次的一级压缩气体，通过通道被压缩到D中，成为二级压缩气体。当外筒向左拉时，筒内形成负压，密封圈向右移动。此时，外界空气通过低压进风口进入A；当空气被压缩时，外筒被向右压，O型圈1向右移动，A中的空气经过一次压缩后进入B中，成为一级压缩气体。当外筒带动芯轴向右压时，D中的二级压缩气体再次被压缩，成为三级压缩气体。当D内的气压大于储气瓶内的气压时，高压锥被气压向右推。，三级增压气体进入气瓶。在一个来回的工作循环中，对空气进行三次增压，从而达到增压的目的。排气门、进气门、大活塞、小活塞、小气缸、大气缸、弹簧进气和输出。3、电动高压气泵传动方案 (1)可采用斜转盘传动机构。实现方法如图3-1所示。斜盘传动机构主要由斜盘、高压泵体和弹簧。电机通过减速装置（可采用蜗轮机构、皮带轮机构、摆线针轮等减速）减速带动斜盘低速旋转。当斜盘如图3-1所示旋转时，上方的高压泵压缩元件执行压缩气体的动作，而图中下方高压泵的压缩组件执行吸入气体的动作。

四个高压泵压缩组件将布置在斜盘上。当斜盘旋转一周时，四个高压泵压缩组件各做一次充气动作，产生高压气体。图3-1 该方案的主要缺点是高压泵的行程小，效率很低。很有可能达不到我们需要的20MPa的高压气体。方案(2)可采用液压传动机构。实现方法如图3-2所示。它利用大面积活塞和小面积活塞将液压动力转换为气动动力。即利用大面积活塞的低压液体（2～8 bar）带动小面积活塞产生高压气体[5]。大面积启动活塞一般采用液压驱动，如图3-2所示，当液体进入大面积活塞左腔时，液压驱动大面积活塞向右运动，此时空气进入压缩室；控制换向阀，当液体进入大面积活塞右腔时，液压驱动大面积活塞向左移动。这时，小活塞压缩空气产生高压气体。该机制压缩部分的结构比三次压缩方案简单。它主要由大活塞、小活塞和气缸组成。但是传动机构采用液力传动，体积比较大，有漏油现象，所以不便于携带。减速装置、电动机、斜盘、高压泵体、弹簧。图3-2 液力传动机构方案 (3) 可采用曲轴传动机构。实现方法如图3-3所示。曲轴传动机构主要由曲轴、高压泵外缸、高压泵中缸组成。电机通... 和高压泵的中间气缸。电机通... 和高压泵的中间气缸。电机通...