浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEPAGE302H壓縮機(jī)六級氣缸常規(guī)力學(xué)計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)潘越龍 （機(jī)械與汽車工程學(xué)院指導(dǎo)教師：高玉根）摘要：往復(fù)式壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中，其關(guān)鍵零部件如曲軸、氣缸體、氣缸套、連桿、活塞桿等，是各種類型活塞式壓縮機(jī)上使用極為廣泛的重要機(jī)件，但又是容易發(fā)生疲勞破壞的部件。因此曲軸、連桿、氣缸套、氣缸體等的斷裂而產(chǎn)生的事故，在工程上是屢見不鮮的。本文研究了往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵零部件疲勞斷裂的計(jì)算（初步）模型，開發(fā)了往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵零部件疲勞斷裂計(jì)算軟件，能夠進(jìn)行曲軸、氣缸體、氣缸、連活塞桿的常規(guī)力學(xué)和疲勞斷裂的計(jì)算。開發(fā)的軟件是以C++Builder6.0為平臺，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，具有計(jì)算功能強(qiáng)、計(jì)算方法靈活、速度快以及能完成人工無法完成的計(jì)算等特點(diǎn)，并有很好的可移植性；建立了基于MSSQLServer2000的材料常規(guī)力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫和疲勞斷裂性能數(shù)據(jù)庫，本數(shù)據(jù)庫收錄了一百多種常用材料的常規(guī)力學(xué)性能數(shù)據(jù)和幾十種常用材料的疲勞斷裂性能數(shù)據(jù)，基本滿足了這些關(guān)鍵零部件的計(jì)算要求，同時數(shù)據(jù)庫可隨實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不斷完善和新材料的出現(xiàn)進(jìn)行不斷更新和補(bǔ)充。最后，本文通過算例以及對中國石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司進(jìn)口BDC壓縮機(jī)六段缸體內(nèi)埋藏裂紋的計(jì)算和分析，對本文獲得的計(jì)算模型進(jìn)行了驗(yàn)證，對開發(fā)的軟件做了測試。結(jié)果表明：本文的研究能得到較好的解決曲軸、氣缸體及氣缸套等零部件在復(fù)雜應(yīng)力作用下常規(guī)力學(xué)和疲勞斷裂的計(jì)算問題。關(guān)鍵詞：曲軸；氣缸；活塞桿；連桿；疲勞斷裂；軟件開發(fā)Abstract:Reciprocatingmachinewaswidelyusedinourlives.Somekeymembersofreciprocatingmachinearecomplexandimportant,suchascrankshaft,cylinderlinerandcylinderblock,connectingrodandpistonrob,whichareusuallyemployedinvarioustypesofpistoncompressors,tanks,cars,tractors,locomotivesandshipboard-typeoilengines.Andagreatnumberofmachinementionedaboveareallactedundergonetomany-stageorrandomloading,sothefailureoftheseisverycommon.Theaccidentscausedbyfractureofthesecomponentsarecommonaffairinengineering.Inthispaper,thefatigueandfracturemodelofthesekeymembersofreciprocatingmachinewasresearched.Anumberofcalculatingformulaswaregavetoresolvethetraditionalmechanicscalculationandmodernmechanicscalculationofthesecomponents,includingcrankshaft,cylinderlinerandcylinderblock,connectingrodandpistonrob.SoftwarebasedonC++Builder6.0wasdeveloped,whichcanbeusedtoanalysesthestrengthandlifeofthesecomponents.Thissoftwarehassomeremarkablecharacters,forexample,ithasstrongerandfastercalculatingfunction,anditpermitsoperatortochoosestresscalculationorstressintensityfactoroflifecalculationflexibly.Furthermore,itcancompletetheworkwhichcan’tbedonebymanual.AdatabasebasedonMSSQLSever2000wasbuilt,whichincludethetraditionalmechanicalpropertydataandthemodernmechanicalpropertydataofmaterialwasgenerallyusedinreciprocatingmachine.Itprovidesmorethanonehundredkindsofmaterialwascommonlyused.Alsothesedatacanbeaddedandmodifiedwiththeincreaseofmaterial’smechanicalpropertydata.Thoughtsomeexamples,especiallythecalculatingandanalysesforacylinderblockofapistoncompressorthatwasimportedfromAmericabyNCIC(SyncopeNanJingChemicalIndustrialCo.LTD),theavailabilityofthecalculatingmodelwasprovedandcalculationofcrankshaftandcylinderactedundergonetomany-stageloadingandsubjectedtocomplexstressstatedcanbedonewell.Keywords:Crankshaft；Cylinder;Pistonrob；Connectingrod；Fatigueandfracture；Softwaredevelopment第一章緒論課題背景在工程實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)機(jī)械零部件承受的載荷都是隨時間變化而變化的。零件和構(gòu)件在循環(huán)載荷的作用下，在某個點(diǎn)或某些點(diǎn)逐漸產(chǎn)生局部的永久性的性能變化，在一定的循環(huán)次數(shù)后形成裂紋，并在載荷作用下繼續(xù)擴(kuò)展直到完全斷裂的現(xiàn)象，稱為疲勞斷裂或疲勞破壞。疲勞與斷裂是引起工程結(jié)構(gòu)和構(gòu)件失效的最主要原因之一，而疲勞破壞與傳統(tǒng)的靜強(qiáng)度破壞有著本質(zhì)的區(qū)別。靜強(qiáng)度破壞是由于零件的危險截面的應(yīng)力遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度應(yīng)力，導(dǎo)致斷裂失效或大于屈服點(diǎn)產(chǎn)生過大的殘余變形導(dǎo)致最終失效；而疲勞破壞是由于疲勞循環(huán)應(yīng)力作用下，構(gòu)件局部區(qū)域應(yīng)力集中，逐漸萌生微裂紋，然后逐步擴(kuò)展成宏觀裂紋，最終導(dǎo)致斷裂。因此疲勞破壞有著如下的特點(diǎn)[1]：低應(yīng)力性：在循環(huán)應(yīng)力的最大值遠(yuǎn)低于材料的抗拉強(qiáng)度，甚至遠(yuǎn)小于材料屈服極限點(diǎn)情況下，疲勞破壞就可能發(fā)生。突然性：不論是脆性材料還是延性材料，其疲勞斷裂在宏觀上均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂，即疲勞斷裂一般表現(xiàn)為低應(yīng)力脆斷。時間性：靜強(qiáng)度破壞是在一次最大載荷作用下的破壞；疲勞破壞則是在循環(huán)應(yīng)力的多次反復(fù)作用下產(chǎn)生的，因而它要經(jīng)歷一定的時間，甚至很長的時間才發(fā)生。敏感性：靜強(qiáng)度破壞的抗力主要取決于材料本身；而疲勞破壞的抗力不僅決定于材料本身，也對零件形態(tài)、表面狀態(tài)、使用條件以及環(huán)境條件等很敏感。疲勞斷口：疲勞破壞的宏觀斷口上，有著不同于其它破壞斷口的顯著特點(diǎn)，即存在著疲勞源（或稱疲勞核心）、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)（平滑、波紋狀）和瞬斷區(qū)（粗?；蚶w維狀）由于疲勞斷裂都是突然發(fā)生的，常常導(dǎo)致災(zāi)難性設(shè)備和人身事故，給社會和生產(chǎn)帶來巨大的損失。往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵零部件往往可能發(fā)生疲勞破壞，如曲軸、氣缸體、汽缸套、連桿、活塞桿等，這些零部件是各種類型機(jī)車、坦克、汽車、壓縮機(jī)、拖拉機(jī)和船用柴油機(jī)上使用級為廣泛的重要機(jī)件。因曲軸、連桿、氣缸套、氣缸體等的斷裂而產(chǎn)生的事故，是工程中屢見不鮮的事。據(jù)1982年美國統(tǒng)計(jì)，因交變載荷引起的疲勞斷裂事故占機(jī)械結(jié)構(gòu)失效的95%。美國國家標(biāo)準(zhǔn)司研究報告指出，美國每年因斷裂及防止斷裂在經(jīng)濟(jì)上要付出1190億美元的代價，若能充分依靠科學(xué)的力量，將有一半的損失是可以避免的。這些斷裂大多是疲勞裂紋的不斷擴(kuò)展所致。然而從疲勞失效的特點(diǎn)可知含有裂紋的上述部件，在一定的條件下，并不都能立即導(dǎo)致破壞，而是在使用一段時間后，甚至很長的一段時間后才發(fā)生突然的斷裂，如果能及時進(jìn)行檢測、計(jì)算、分析、評定，對機(jī)件充分發(fā)揮應(yīng)用的壽命，節(jié)約資金，確保安全運(yùn)行，都是很有意義的工作；另一方面，世界一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，對重要的機(jī)械產(chǎn)品都要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，把產(chǎn)品的疲勞性能作為一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。將疲勞分析方法引入構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算中，是提高設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)和必要保證。尤其對航空發(fā)動機(jī)、汽車等對自重有較高要求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，列可以起到減輕自重和確保使用期內(nèi)安全的作用。對住復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械的疲勞斷裂分析計(jì)算，往往不像航空機(jī)械、壓力容器等受人們重視。然而，往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵零部件的受力特點(diǎn)和工作條件又往往比壓力容器復(fù)雜，其安全性同樣不容忽視。它們大多處于高速循環(huán)的變運(yùn)動狀態(tài)，愛到彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切的作用，處在氣體壓力脈動循環(huán)等復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作，應(yīng)進(jìn)行疲勞斷裂分析計(jì)算，但目前國內(nèi)外已有的文獻(xiàn)資料介紹的計(jì)算公式和有關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，往往只適用于簡單應(yīng)力狀況下含裂紋構(gòu)件的分析計(jì)算?；谶@種情況，在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，研究并獲得若干符合工程實(shí)際的計(jì)算模型，以適合于上述關(guān)鍵部件在組合運(yùn)動和復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的疲勞斷裂分析計(jì)算，為往復(fù)機(jī)械安全分析服務(wù)和安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)；同時，若能進(jìn)一步開發(fā)一套建立在對往復(fù)回轉(zhuǎn)常規(guī)計(jì)算（熱力計(jì)算、動力計(jì)算、常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算）基礎(chǔ)上的疲勞斷裂計(jì)算軟件，能對上述零部件的疲勞、斷裂問題進(jìn)行分析、計(jì)算和評定那將有更大的工程實(shí)際意義[2，3]。疲勞斷裂問題及相關(guān)軟件研究發(fā)展1．2．1疲勞斷裂研究回顧各種科學(xué)理論的產(chǎn)生和發(fā)展都依賴于實(shí)踐，人類對疲勞斷裂問題的研究也不例外。十九世紀(jì)初，隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，機(jī)車車軸的疲勞破壞成為當(dāng)時工程上遇到的第一個疲勞強(qiáng)度問題。1843年，蘇格蘭人W.J.M.金討化了機(jī)車車軸的破壞，認(rèn)為是由于運(yùn)動過程中金屬性能逐漸變壞所致。他分析了車軸軸肩處尖角的有害影響，指出加大軸肩圓角的半徑可以提高其壽命。與此同時，英國成立了一個委員會，調(diào)查用鐵作為建造鐵路橋梁材料的適用性，在對鑄鐵梁進(jìn)行了若干次試驗(yàn)后指出，梁在靜載荷下，可以承受接近破壞的載荷達(dá)四年而不破壞，但如果只用靜破壞載荷的一半使梁反復(fù)彎曲，只承受1000次循環(huán)就斷裂了。從此機(jī)械構(gòu)件的疲勞問題引起了人們的廣泛關(guān)注。直到19世紀(jì)末，人們能疲勞的機(jī)理還缺乏正確的認(rèn)識。1903年，J.A.尤因和J.C.W.漢弗對退火的瑞典鐵進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中用光學(xué)顯微鏡觀察試樣發(fā)現(xiàn)，在循環(huán)應(yīng)力作用下晶體中產(chǎn)生滑移線，隨循環(huán)數(shù)的增加，滑移線逐漸變深、變寬，形成滑移帶，并在某個晶體上首先出現(xiàn)開裂，再在晶體之間聯(lián)接起來表成一條長的連續(xù)的裂紋，最后導(dǎo)致破壞。這樣就反疲勞破壞與滑移聯(lián)系了起來，對了解疲勞機(jī)理邁出了一大步。H.J.高夫于1924年在倫敦出版了一本金屬疲勞書，他在對多種純金屬的單晶進(jìn)行了一系列試驗(yàn)的基礎(chǔ)上認(rèn)為：疲勞破壞并不是在晶體上滑移及就變硬化的結(jié)果。，而是由于在某些局部區(qū)域應(yīng)變超過了極限晶格應(yīng)變，使原子鍵破壞及晶格中的不連續(xù)所引起的。隨后在金屬疲勞方面發(fā)表過八十多篇論文，研究了彎曲和扭轉(zhuǎn)同時作用的復(fù)合疲勞，在疲勞機(jī)理方面做出了很大的貢獻(xiàn)。在第二次世界大戰(zhàn)中，發(fā)生了很多起，飛機(jī)疲勞失事事故。在動力機(jī)械等其它領(lǐng)域中，也發(fā)生過各種各樣的疲勞事故。這使得金屬材料在循環(huán)應(yīng)力作用下的疲勞破壞成為突出的問題，于是發(fā)展了疲勞累計(jì)損傷理論，開展了有限壽命設(shè)計(jì)。1945年美國人M.A.邁因納提出：損傷與應(yīng)力循環(huán)數(shù)成線性關(guān)系。這就是著名的邁因納定律，它在疲勞壽命估算中得到了廣泛的應(yīng)用。此外，還出現(xiàn)了科爾頓多蘭等非線性累計(jì)損傷理論。常規(guī)的疲勞設(shè)計(jì)公式，是由蘇聯(lián)人C.B.謝聯(lián)先在二十世紀(jì)四十年代根據(jù)等幅疲勞試驗(yàn)得到的應(yīng)力-壽命曲線（S-N曲線）推出的。常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)中假設(shè)材料是無缺陷的連續(xù)體，疲勞破壞的過程分為裂紋或類裂紋的缺陷，因此。斷裂力學(xué)理論應(yīng)用于疲勞設(shè)計(jì)，成為二十世紀(jì)六十年代疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的發(fā)展方向之一。1957年G.R.歐文研究了中心裂紋板在垂直于裂紋的方向受拉伸的情況，在裂紋尖端附近彈性力學(xué)應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上，把裂紋尺寸的平方根和應(yīng)力的乘積定義為強(qiáng)度因子。提出了線彈性斷裂力學(xué)的斷裂準(zhǔn)則：（1-1）近年來，國際上許多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)對疲勞斷裂問題進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，取得了諸多成果。Forman[4]等諸多科學(xué)家發(fā)展了Paris公式，提出了適用于中部區(qū)和裂紋快速擴(kuò)展速率的因素，以及影響Paris公式中的指數(shù)和系數(shù)的因素，包括內(nèi)因和外因，都作了研究。國內(nèi)，南京航空航天大學(xué)郭萬林[5]對復(fù)雜環(huán)境下的三維疲勞斷裂問題作了較深入的研究，以三維彈塑性斷裂理論為基礎(chǔ)，對復(fù)雜載荷、復(fù)雜環(huán)境作用下的金屬材料和結(jié)構(gòu)的疲勞、斷裂的若干關(guān)鍵問題進(jìn)行了概要分析。給出了由材料性能試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試樣結(jié)果預(yù)測結(jié)構(gòu)中一般形態(tài)缺陷的三維破壞的最新結(jié)果，獲得了對不同載荷條件下腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的統(tǒng)一描述，對結(jié)構(gòu)服役壽命/日歷壽命研究方法作了探討。X.M.Kong,N.Schluter,W.Dahl[6]提出三軸應(yīng)國的影響并將之應(yīng)用于斷裂判據(jù)中。V.G.Ukadgaonker,P.J.Awasare[7]考慮到I、II應(yīng)力張量不變量而提出新的斷裂準(zhǔn)則?，F(xiàn)在，對于非金屬工程材料的斷裂與疲勞、疲勞短裂紋、裂紋閉合效應(yīng)、蠕變裂紋的擴(kuò)展、斷裂動力學(xué)、隨機(jī)載荷下疲勞的可靠度等的研究受到人們的注意。本文研究的主要內(nèi)容現(xiàn)針對上述情況，本文研究的主要內(nèi)容有：以國內(nèi)外公開發(fā)表過的論文和相關(guān)成果為基礎(chǔ)，對目前往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵零部件疲勞斷裂計(jì)算中采用的各種計(jì)算方法進(jìn)行了分析和比較，歸納其差異及優(yōu)缺點(diǎn)，選擇出具代表性的、考慮了復(fù)雜受力狀況的、更接近工程實(shí)際情況的計(jì)算模型作為計(jì)算軟件所需的算法。在進(jìn)行某些簡化、修正和推算后，建立往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵部件疲勞斷裂的系列模型，使其適合于設(shè)計(jì)、檢測、評定等技術(shù)人員方便使用。開發(fā)一套往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵零部件疲勞斷裂計(jì)算（初步）軟件。該軟件是以C++Builder6.0為開發(fā)平臺，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法。用戶能方便地進(jìn)行強(qiáng)度校核和壽命計(jì)算，計(jì)算后得到的結(jié)果以表格等直觀的形式呈現(xiàn)在用戶面前，原始數(shù)據(jù)和結(jié)果都可存入歷史數(shù)據(jù)庫便于以后查詢和分析。建立一個基于MSSQLServer2000數(shù)據(jù)庫。將計(jì)算中所需的圖表寫入數(shù)據(jù)庫中，所需參量都可通過用戶輸入或從數(shù)據(jù)庫中直接讀取，所有原先人工的查表、計(jì)算工作都計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行取代，使計(jì)算軟件具備很大的靈活性和實(shí)用性。同時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可隨實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不斷完善和更新。對一，進(jìn)口8HHE壓縮機(jī)六段缸進(jìn)行初步的計(jì)算，驗(yàn)證軟件的各項(xiàng)功能。本論文完成了，壓縮機(jī)曲軸、氣缸疲勞斷裂模塊的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的主要功能。開發(fā)的軟件通過實(shí)例計(jì)算表明，較好的進(jìn)行曲軸、氣缸體和氣缸套的常規(guī)計(jì)算。本課題的意義對住復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械的疲勞斷裂分析計(jì)算，往往不像航空機(jī)械、壓力容器等受人們重視。然而，往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵零部件的受力特點(diǎn)和工作條件又往往比壓力容器復(fù)雜，其安全性同樣不容忽視。它們大多處于高速循環(huán)的變運(yùn)動狀態(tài)，愛到彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切的作用，處在氣體壓力脈動循環(huán)等復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作，應(yīng)進(jìn)行疲勞斷裂分析計(jì)算，但目前國內(nèi)外已有的文獻(xiàn)資料介紹的計(jì)算公式和有關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，往往只適用于簡單應(yīng)力狀況下含裂紋構(gòu)件的分析計(jì)算?；谶@種情況，在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，研究并獲得若干符合工程實(shí)際的計(jì)算模型，以適合于上述關(guān)鍵部件在組合運(yùn)動和復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的疲勞斷裂分析計(jì)算，為往復(fù)機(jī)械安全分析服務(wù)和安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)；同時，若能進(jìn)一步開發(fā)一套建立在對往復(fù)回轉(zhuǎn)常規(guī)計(jì)算（熱力計(jì)算、動力計(jì)算、常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算）基礎(chǔ)上的疲勞斷裂計(jì)算軟件，能對上述零部件的疲勞、斷裂問題進(jìn)行分析、計(jì)算和評定那將有更大的工程實(shí)際意義本章小結(jié)本章主要論分析了當(dāng)前往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械的疲勞斷裂問題國內(nèi)外的解決方法和當(dāng)前存在的各種問題。對目前往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵零部件疲勞斷裂計(jì)算中采用的各種計(jì)算方法理行分析和比較，歸納其差異及優(yōu)缺點(diǎn)，選擇出具有代表性的、考慮了復(fù)雜受力狀況的、更接近工程實(shí)際情況的計(jì)算模型作為計(jì)算軟件所需要的算法。在進(jìn)行某些簡化、修正和推算后，建立往復(fù)回轉(zhuǎn)機(jī)械零部件疲勞斷裂計(jì)算的系列模型，使其適合于設(shè)計(jì)、檢測、評定等技術(shù)人員方便實(shí)用。第二章大型往復(fù)式壓縮機(jī)簡介大型往復(fù)壓縮機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r目前壓縮機(jī)行業(yè)與國外先進(jìn)企業(yè)還存在一定差距，如大型工藝用往復(fù)活塞壓縮機(jī)自控水準(zhǔn)還不能滿足重大裝置配套需要，活塞力

1000

～

1200kN

的超大型壓縮機(jī)尚在研制中，工藝用螺桿壓縮機(jī)與國際先進(jìn)水平差距較大，進(jìn)口量較多，中小型壓縮機(jī)制造企業(yè)規(guī)模普遍較小且重復(fù)分散，這些企業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級、技術(shù)創(chuàng)新方面嚴(yán)重缺乏市場競爭力，許多壓縮機(jī)產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性和可靠性不夠高，產(chǎn)品外觀質(zhì)量也相對較差。在石化領(lǐng)域，往復(fù)式壓縮機(jī)主要是向大容量、高壓力、低噪聲、高效率、高可靠性等方向發(fā)展；不斷開發(fā)變工況條件下運(yùn)行的新型氣閥，提高氣閥壽命；在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，應(yīng)用熱力學(xué)、動力學(xué)理論，通過綜合模擬預(yù)測壓縮機(jī)在實(shí)際工況下的性能；強(qiáng)化壓縮機(jī)的機(jī)電一體化，采用計(jì)算機(jī)自動控制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行和聯(lián)機(jī)運(yùn)行。

在動力領(lǐng)域，活塞式壓縮機(jī)目前占有主要市場。但隨著人們對使用環(huán)境及能耗、環(huán)保等方面要求的提高，螺桿和渦旋空氣壓縮機(jī)開始占有一定的市場。在制冷空調(diào)領(lǐng)域，往復(fù)式制冷壓縮機(jī)作為一種傳統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)，適用于制冷量較廣范圍內(nèi)的制冷系統(tǒng)。雖然目前它的應(yīng)用還比較廣泛，但市場份額正逐漸減小。

目前冰箱（包括小型冷凍與冷藏裝置）制冷系統(tǒng)的主機(jī)仍以往復(fù)式壓縮機(jī)為主。經(jīng)過多年設(shè)計(jì)改進(jìn)和技術(shù)進(jìn)步，往復(fù)式冰箱壓縮機(jī)效率大大提高。同時在與環(huán)境保護(hù)密切相關(guān)的制冷劑替代技術(shù)上也取得了可喜的進(jìn)步。進(jìn)一步提高往復(fù)式冰箱壓縮機(jī)的效率、降低系統(tǒng)噪聲是它的主要發(fā)展方向。（

1

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線性（直線）壓縮機(jī)

線性壓縮機(jī)是往復(fù)式壓縮機(jī)的一種型式，由于電動機(jī)的直線運(yùn)動可以直接帶動活塞的往復(fù)運(yùn)動，從而避免了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性和由此帶來的機(jī)械功耗。線性壓縮機(jī)關(guān)鍵技術(shù)是壓縮機(jī)油路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電動機(jī)線性位移極限點(diǎn)的有效控制，以及相應(yīng)的防撞技術(shù)。

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斜盤式壓縮機(jī)

斜盤式壓縮機(jī)也是往復(fù)式壓縮機(jī)的一種變型結(jié)構(gòu)，主要用于車用空調(diào)系統(tǒng)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，斜盤式壓縮機(jī)已經(jīng)成為一種非常成熟的機(jī)型，在車用空調(diào)壓縮機(jī)市場占有

70%

以上的份額。但它的效率低于回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，且體積較大。由于斜盤式汽車空調(diào)壓縮機(jī)的工藝成熟，加上技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，在可預(yù)見的將來，仍將保有一定的市場份額，但在一定的排量范圍內(nèi)被逐漸替代是必然之路。往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的工作原理當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，通過連桿的傳動，活塞便做往復(fù)運(yùn)動，由氣缸內(nèi)壁、氣缸蓋和活塞頂面所構(gòu)成的工作容積則會發(fā)生周期性變化。活塞從氣缸蓋處開始運(yùn)動時，氣缸內(nèi)的工作容積逐漸增大，這時，氣體即沿著進(jìn)氣管，推開進(jìn)氣閥而進(jìn)入氣缸，直到工作容積變到最大時為止，進(jìn)氣閥關(guān)閉；活塞反向運(yùn)動時，氣缸內(nèi)工作容積縮小，氣體壓力升高，當(dāng)氣缸內(nèi)壓力達(dá)到并略高于排氣壓力時，排氣閥打開，氣體排出氣缸，直到活塞運(yùn)動到極限位置為止，排氣閥關(guān)閉。當(dāng)活塞再次反向運(yùn)動時，上述過程重復(fù)出現(xiàn)?？傊S旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)一次，氣缸內(nèi)相繼實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣、壓縮、排氣的過程，即完成一個工作循環(huán)。往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、適用壓力范圍廣，不論流量大小，均能達(dá)到所需壓力；2、熱效率高，單位耗電量少；3、適應(yīng)性強(qiáng)，即排氣范圍較廣，且不受壓力高低影響，能適應(yīng)較廣闊的壓力范圍和制冷量要求；4、可維修性強(qiáng)；5、對材料要求低，多用普通鋼鐵材料，加工較容易，造價也較低廉；6、技術(shù)上較為成熟，生產(chǎn)使用上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)；7、裝置系統(tǒng)比較簡單；缺點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)速不高，機(jī)器大而重；2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多，維修量大；3、排氣不連續(xù)，造成氣流脈動；4、運(yùn)轉(zhuǎn)時有較大的震動?；钊綁嚎s機(jī)在各種用途，特別是在中小制冷范圍內(nèi)，成為制冷機(jī)中應(yīng)用最廣、生產(chǎn)批量最大的一種機(jī)型。本章小結(jié)往復(fù)式活塞壓縮機(jī)，適用范圍廣，效率高，工作穩(wěn)定，噪音小，對材料要求低，國內(nèi)外對往復(fù)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?。我們國家在壓縮機(jī)的自動控制方面還是有相當(dāng)一部分的差距的，在大型的往復(fù)壓縮機(jī)領(lǐng)域幾乎還是空白。現(xiàn)在逐漸出現(xiàn)由離心式壓縮機(jī)代替的趨勢，但在石油化工中，大型往復(fù)壓縮機(jī)的地位還是無法動搖的。第三章壓縮機(jī)計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)在我們對往復(fù)式回轉(zhuǎn)機(jī)械的了解基礎(chǔ)上，本章將開發(fā)一套往復(fù)式回轉(zhuǎn)機(jī)械的計(jì)算軟件，各種常規(guī)的力學(xué)計(jì)算多能由軟件來自動完成。用戶只要通過簡單的原始參數(shù)輸入和界面操作，計(jì)算機(jī)可完成計(jì)算、判斷、圖表查詢、數(shù)據(jù)收集等所有工作，并以簡單明了的方式為用戶提供所需要的計(jì)算結(jié)果。軟件工程概述軟件開發(fā)通常要多人分工、共同完成，開發(fā)階段之間的工作也應(yīng)該有很好的銜接；開發(fā)工作完成后，軟件成果要面向用戶，在應(yīng)用中接受用戶的檢驗(yàn)。所有的這些活動都要求人們改變過去把軟件當(dāng)成個人才智產(chǎn)物的觀點(diǎn)，拋棄只按照自己工作的習(xí)慣，不顧與周圍人員相互配合的做法。任何參加開發(fā)的工程項(xiàng)目的人員，其才能只有在工程頂目的總體要求和技術(shù)規(guī)范的約束下才能充分發(fā)揮和施展。因此，把其他工程領(lǐng)域中行之有效的工程學(xué)知識運(yùn)用到軟件開發(fā)中去，按工程化原則和方法組織軟件開發(fā)工作是有效的，這就是軟件工程的思想。軟件工程過程是為了獲得軟件產(chǎn)品，在軟件工具的支持下由軟件工程師完成的一系列工程活動。軟件工程過程通常包含四種基本活動軟件規(guī)格說明：規(guī)定軟件的功能及其運(yùn)行的限制；軟件的開發(fā)：產(chǎn)生滿足規(guī)格說明的軟件；軟件確認(rèn)：確認(rèn)軟件能夠完成客戶提出的要求；軟件演進(jìn)：為滿足客戶的變更要求，軟件必須在使用過程中演進(jìn)；軟件工程包括三個要素：方法、工具、過程。軟件工程方法為軟件開發(fā)解決了“如何做”的問題。它包含多方面的任務(wù)，如項(xiàng)目計(jì)劃與估算、軟件系統(tǒng)需求分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、算法的設(shè)計(jì)、編碼、測試以及維護(hù)等。軟件工程的方法常采用某種特殊的語言或圖形來表達(dá)。軟件工具為軟件工程方法提供了自動或半自動的軟件支撐環(huán)境。軟件工程過程則是將軟件工程的方法和工具綜合起來以達(dá)到合理、及時的進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的目的。過程定義了方法使用的順序、要求交付的文檔資料、為保證質(zhì)量和協(xié)調(diào)變化所需要的管理及軟件開發(fā)各個階段完成的標(biāo)志。實(shí)施軟件工程項(xiàng)目，從技術(shù)上和管理上采取多項(xiàng)措施以后，最終希望得到項(xiàng)目的成功。成功是指完成以下幾個主要目標(biāo)：付出，低的開發(fā)成本，達(dá)到要求的軟件功能，取得較好的軟件功性能，開發(fā)的軟件易于移植，需要較低的維護(hù)費(fèi)用，能按時完成開發(fā)工作，及時交付使用。軟件需求分析需求分析是軟件開發(fā)中重要的一步，也是決定性的一步，簡單的說，就是要明晰軟件成需要實(shí)現(xiàn)的功能。下面介紹本軟件要實(shí)現(xiàn)的主要功能。3．2．1主系統(tǒng)主系統(tǒng)是一個平臺，將軟件的各個功能模塊陳列其上。因此要求它除了個性化的設(shè)計(jì)外，盡量采用Windows程序的標(biāo)準(zhǔn)界面，使其具有界面操作簡單，清晰友好的特點(diǎn)。它不僅提供一般軟件所具有的數(shù)據(jù)存儲、打開及數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示、報表打印等功能外，將各個主功能模塊，如曲軸常規(guī)力學(xué)計(jì)算，等分別采用菜單以及按鈕的形式展現(xiàn)在用戶面前，供用戶選用。各主要功能模塊之間相互具有獨(dú)立性，可以單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)算。同時提供便利的在線幫助功能。3．2．2數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理主要包括以下幾個功能模塊；原始數(shù)據(jù)輸入模塊原始數(shù)據(jù)輸入模塊主要是由人工手動輸和數(shù)據(jù)，它是一切計(jì)算的基礎(chǔ)；主要包括（級數(shù)，絕熱指數(shù)，入口壓力，出口壓力，進(jìn)口溫度，系數(shù)mk，相對余隙，抽氣系數(shù)，吸氣下的壓縮性系數(shù)，排氣下的壓縮性系數(shù)，壓力系數(shù)，溫度系數(shù)，氣密系數(shù)，進(jìn)口溫度下的飽和水蒸汽壓，等溫率效，活塞桿直徑，活塞直徑，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，同級氣缸數(shù)，同直徑氣缸數(shù)，級差2級內(nèi)徑，園整值，入口壓力損失系數(shù)，出口壓力損失系數(shù)，平衡段壓力，全機(jī)機(jī)械效率，電機(jī)功率，曲軸回轉(zhuǎn)半徑，連桿長度，活塞重量，活塞桿重量，十字頭重量，進(jìn)口相對壓力損失系數(shù)，出口壓力相對損失系數(shù)等）。往復(fù)式壓縮機(jī)熱力計(jì)算模塊壓縮機(jī)的熱力計(jì)算主要為：壓縮比，膨脹過程指數(shù)，容積系數(shù)，排氣系數(shù)，干氣系數(shù)，按工藝條件的氣缸行程容積，等溫功率，各列軸功率，全機(jī)軸功率的初步計(jì)算，雙作用氣缸直徑，園整后氣缸實(shí)際行程容積，按實(shí)際值的吸氣壓力修正系數(shù)，按實(shí)際值的排氣壓力修正系數(shù)，按實(shí)際值的吸氣壓力，按實(shí)際值的排氣壓力，按實(shí)際值的壓縮比，按實(shí)際值的氣缸溫度，考慮壓力損失后的缸內(nèi)入口壓力，考慮壓力損失后的缸內(nèi)出口壓力，蓋端活塞面積，軸端活塞面積，各級蓋端活塞力，各級軸端活塞力，各列軸側(cè)活塞力，各列蓋測活塞力，各列指示功率，全機(jī)軸功率，全機(jī)機(jī)械效率等。往復(fù)式壓縮機(jī)動力，計(jì)算模塊壓縮機(jī)的動力計(jì)算主要為：曲軸半徑與連桿長度之比，余隙地算，各列往復(fù)運(yùn)動部件重量，曲軸回轉(zhuǎn)角速度計(jì)算，活塞頂端至氣缸蓋的距離，活塞另一端至氣缸體真料蓋之間的距離，壓縮行程對應(yīng)于活塞不同位置時的氣體作用力，膨脹行程對應(yīng)于活塞不同位置時的氣體作用力，慣性力，各列往復(fù)質(zhì)量摩擦力，各列綜合活塞力，各列切向力計(jì)算，各側(cè)切向力計(jì)算等。程序后處理模塊該功能模塊將把前面計(jì)算的結(jié)果直觀的展現(xiàn)在用戶面前，既給用戶一個簡單明了的結(jié)果，同時也可供用戶查詢具本的計(jì)算結(jié)果。如在常規(guī)力學(xué)計(jì)算中即可直觀的告訴用戶所計(jì)算構(gòu)件強(qiáng)度能否滿足要求，同時用戶可查詢各計(jì)算的力值，以供用戶作進(jìn)一步的分析和計(jì)算；3．2．3數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理主要包括：材料性能數(shù)據(jù)的管理（此方面，還得作進(jìn)一步研發(fā)，不在這次程序中出現(xiàn)）和計(jì)算原始參數(shù)與計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)的管理。材料性能數(shù)據(jù)統(tǒng)一由數(shù)據(jù)庫來管理，在這里包括兩個材料的數(shù)據(jù)庫，即材料的常規(guī)力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫和疲勞斷裂性能數(shù)據(jù)庫。材料的常規(guī)力學(xué)性能數(shù)據(jù)比較全面基本包含了所有常用材料的性能數(shù)據(jù)，而材料的疲勞斷裂性能數(shù)據(jù)由于比較缺乏，除最常用的一些材料外，列多的材料數(shù)據(jù)庫有待日后進(jìn)一步完善。其管理包括數(shù)據(jù)的查詢、維護(hù)、修改和添加，軟件提供開放的數(shù)據(jù)庫供用戶使用，用戶可方便的將自己所采用的特殊材料性能數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)庫添加。原始數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)管理程序可對用戶每次計(jì)算所輸入的原始參數(shù)與計(jì)算進(jìn)行存儲、恢復(fù)工作，也可對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行保存和調(diào)用。根據(jù)用戶的需要以上的數(shù)據(jù)均可刪除和備份。輔助功能系統(tǒng)還包括參數(shù)設(shè)置、在線幫助、系統(tǒng)維護(hù)等輔助功能。操作系統(tǒng)平臺和開發(fā)工具本軟件采用Windows2000Professional為操作系統(tǒng)平臺，開發(fā)工具選用基于C++的BorlandC++Builder6.0工具，數(shù)據(jù)庫采用MicrosoftSQL2000來完成。3．3．1操作系統(tǒng)平臺-Windows2000Professional在出于穩(wěn)定性的考慮，軟件采用Microsoft公司的Windows2000作為程序的開發(fā)和運(yùn)行平臺，MicrosoftWindows2000包含了Windows98的最佳性能，具有更高的操作系統(tǒng)速度，而這些正是我們所需要的?？梢暬_發(fā)工具-C++Builder6.0程序設(shè)計(jì)工具采用BorlandSoftwareCorporation公司的C++Builder6.0版。C++Builder6.0是Borland公司針對C++所發(fā)展的快速應(yīng)用程序開發(fā)工具，它屬于一種可視化的計(jì)算機(jī)語言開發(fā)工具，所謂“可視化”是指開發(fā)圖形用戶界面的方法，就是在建立用戶界面時，不必編寫程序來描述輸入或輸出界面的外觀和配置，只要使用工具包中的工具，在程序設(shè)計(jì)階段便可完成，是屬于一種“Whatyouseeiswhatyouget（所見即所得）”的設(shè)計(jì)概念。C++Builder6.0是以C語言為基礎(chǔ)，再加入許多對象的概念以及WindowsGUI有關(guān)功能。它的可視化編程組件具有非常優(yōu)秀的可重用性和可擴(kuò)展性，可以直接使用Delphi(Inprise的另一個軟件開發(fā)環(huán)境)的組件、VisualBasic控件和ActiveX控件，因而有廣泛的紡程資源可供利用，對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用也提供全面的支持。C++Builder集成開發(fā)環(huán)境的界面幾乎于Delphi相同，與VisualBasic也十分相似，同時它也支持Microsoft的C++基礎(chǔ)類庫（MFC）。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具-MSSQLServer2000SQLServer2000是Microsoft公司開發(fā)和推廣的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（DBM），是目前廣泛應(yīng)用的基于客戶機(jī)服務(wù)器體系的數(shù)據(jù)庫軟件。SQLServer2000具有使用方便，有良好的可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，并且能提供數(shù)據(jù)倉庫功能。使它可以方便進(jìn)行材料原始數(shù)據(jù)的輸入、管理、調(diào)用和添加，為以后隨著新材料的出現(xiàn)而進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)擴(kuò)展提供方便。程序結(jié)構(gòu)本程序采用模塊化的設(shè)計(jì)，功能模塊根據(jù)用戶需要可增可減，各程序模塊具有可移植性。其主要程序設(shè)計(jì)流程如圖3.1所示，主程序設(shè)計(jì)主要包括了數(shù)據(jù)庫管理和使用，各功能模塊的調(diào)用，以及結(jié)果分析出和出具報表。包括材料常規(guī)力學(xué)性能數(shù)據(jù)等在內(nèi)的所有參考數(shù)據(jù)均由主程序調(diào)用，以供各功能模塊計(jì)算中使用，中間數(shù)據(jù)可暫時寫入數(shù)據(jù)庫中的臨時表，最后的計(jì)算結(jié)果可何存以便隨后查詢。常規(guī)力學(xué)計(jì)算模塊流程如圖3.2所示，該模塊主要完成計(jì)算部件的常規(guī)力學(xué)計(jì)算。通過友好的用戶界面，由用戶輸入原始計(jì)算參數(shù)據(jù)或選擇從動力計(jì)算調(diào)入計(jì)算參數(shù)后，程序?qū)⑼瓿伤械挠?jì)算、圖表數(shù)據(jù)查詢工作，并經(jīng)過判斷后顯示主要的計(jì)算結(jié)果。疲勞斷裂計(jì)算模塊流程如圖3.3所示，該模塊主要完成計(jì)算部件的疲勞斷裂計(jì)算。由用戶輸入原始計(jì)算參數(shù)后，程序?qū)⑼瓿伤械挠?jì)算、圖表等查詢等工作，并顯示主要的計(jì)算結(jié)果。（此功能還在完善中，故不在本程序中出現(xiàn)，將跟據(jù)虞巖貴老師所給的資料進(jìn)一步的完善）?；瘜W(xué)成份數(shù)據(jù)化學(xué)成份數(shù)據(jù)常規(guī)力學(xué)性能數(shù)據(jù)疲勞斷裂性能數(shù)據(jù)曲線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫分析中間數(shù)據(jù)第一階段數(shù)據(jù)處理第二階段數(shù)據(jù)處理報告顯示器圖3.1程序設(shè)計(jì)流程圖開始開始連接材料常規(guī)；力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫輸入計(jì)算參數(shù)后臺運(yùn)算強(qiáng)度是否滿足？提出警告顯示結(jié)果并保存結(jié)束導(dǎo)入數(shù)據(jù)后可查詢該數(shù)據(jù)庫所有材料供用戶選用,并可顯示所查詢的材料的主要力學(xué)性能結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)：包括主要尺寸、計(jì)算截面位置參數(shù)：受力狀態(tài)：可由用戶輸入，也可從動力計(jì)算中的結(jié)果導(dǎo)入。各計(jì)算截面的應(yīng)力：拉（壓）應(yīng)力、剪切剪應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力、切向力、周向力、溫差應(yīng)力、合成應(yīng)力等；各截面的許用應(yīng)力（安全系數(shù)）、截面應(yīng)力是否滿足要求。否是打印輸出圖3.2常規(guī)力學(xué)計(jì)算模塊流程圖開始開始連接材料疲勞斷裂性能數(shù)據(jù)庫輸入計(jì)算參數(shù)后臺運(yùn)行裂紋是否擴(kuò)展？顯示結(jié)果并保存結(jié)束導(dǎo)入數(shù)據(jù)后可查詢該數(shù)據(jù)庫所有材料供用戶選用，并可顯示所查詢材料的主要力學(xué)性能結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)：包括主要尺寸、缺陷尺寸參數(shù)：受力狀態(tài)：可由用戶輸入，也可從常規(guī)計(jì)算的結(jié)果導(dǎo)入二次計(jì)算當(dāng)前裂紋擴(kuò)展速率裂紋擴(kuò)展臨界尺寸壽命是否圖3.3斷裂力學(xué)計(jì)算模塊流程圖程序主界面和菜單設(shè)計(jì)軟件的整體包裝采用Windows標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格，啟動后進(jìn)入主界面，然后由用戶選擇進(jìn)入種模塊計(jì)算，計(jì)算完成后可選擇退出按鈕退出系統(tǒng)。圖3.4熱力計(jì)算界面3．4．2軟件實(shí)現(xiàn)Windows程序分為“程序代碼”和“UI（UserInterface用戶接口）資源”兩大部分，兩部分最后以RC編譯器整合為一個完整的EXE文檔。所謂UI資源是指功能菜單、對話框外貌、程序圖標(biāo)、光標(biāo)形狀等東西。這些UI資源的實(shí)際內(nèi)容（二進(jìn)制代碼）是借助各種工具產(chǎn)生，并以各種擴(kuò)展的文檔存在的，如擴(kuò)展名ico（圖標(biāo)）、bmp（位圖）、cur（光標(biāo)）等等。程序員必須在一個所謂的資源描述文檔（后綴名為rc）中描述他們。RC編譯器讀取RC文檔的描述后將所有的UI資源檔集中制作出一個后綴名為RES的文檔，再與程序代碼結(jié)合在一起，這才是一個完整的Windows可執(zhí)行文件。本文不詳細(xì)說明代碼的編寫（詳情見附件）下面只介紹部分關(guān)鍵技術(shù)。3．4．2．1Form(窗體)的使用C++Builder應(yīng)用程序的界面主要通過窗體來設(shè)計(jì)。窗體是C++Builder構(gòu)造程序的基礎(chǔ)，它是一種專業(yè)化的對象，VCL組件通常放在窗體上，來實(shí)現(xiàn)各自的菜單來和用戶進(jìn)行交互的。因此，應(yīng)用程序運(yùn)行時的性質(zhì)大部分是由窗體的性質(zhì)決定的，設(shè)置了不同類型的窗體，應(yīng)用程序運(yùn)行時的性質(zhì)也跟著發(fā)生變化。下面是窗體屬性的常用屬性：Action屬性用于控制用戶的行為，它需要同組件面板中的Standard標(biāo)簽中的ActionList組件配合使用。ActionControl屬性指當(dāng)窗體成為活動窗體時，那個組件被激活，成為活動組件，擁有焦點(diǎn)。BordStyle屬性此屬性規(guī)定了窗體的邊界的顯示風(fēng)格。C++Builder設(shè)定了多種顯示風(fēng)格，供用戶選擇。Caption屬性指定窗體的標(biāo)題名稱Font屬性該屬性決定窗體使用的字體，包括字體風(fēng)格、大小顏色等。Hint屬性Hint包含提示信息，在程序運(yùn)行時當(dāng)鼠標(biāo)在此組件上停留一會兒，指示信息就會顯示在的下方的一個小方框里。窗體的常用事件有：FormClick事件函數(shù)當(dāng)使用者在窗體中單擊鼠標(biāo)左鍵時，就會觸動該窗體的FormClick事件函數(shù)，并將該函數(shù)內(nèi)的語句執(zhí)行一次。FormCreate事件函數(shù)當(dāng)窗體加載了執(zhí)行時，首先FormCreate事件函數(shù)，但此事件只有在打開的Form時才執(zhí)行，因此在程序中只會執(zhí)行一次。FormActivate事件函數(shù)當(dāng)Form變成作用的窗體（窗體被選取，亦稱為使用窗口），會執(zhí)行該函數(shù)。當(dāng)Form加載后，此事件會緊跟在FormCreate事件函數(shù)后執(zhí)行，往后只要Form有被選取，都會執(zhí)行此事件函數(shù)一次，因此事件函數(shù)在程序中不只執(zhí)行一次。下面是程序中的幾個主要窗體，圖3.5是一個典型的數(shù)據(jù)輸入界面，用戶在輸入數(shù)據(jù)并檢查無誤后按下保存數(shù)據(jù)按鈕就能將數(shù)據(jù)資料保存到相應(yīng)有SQLServer2000庫中。該界面的設(shè)計(jì)中，所有幾何參數(shù)非常直觀的顯示在用戶面前，要求輸入的參數(shù)一目了然，不容易產(chǎn)生歧義和輸入錯誤?？傊?，所有的界面的設(shè)計(jì)盡可能友好，大方便了用戶的操作。圖3.5往復(fù)式壓縮機(jī)原始數(shù)據(jù)輸入界面圖3.6位于SQLServer2000中的源始數(shù)據(jù)表及相應(yīng)的數(shù)據(jù)圖3.7SQLServer2000的企業(yè)管理界面圖3.8壓縮機(jī)動力計(jì)算的界面及相應(yīng)的數(shù)據(jù)圖3.9位于數(shù)據(jù)庫中的壓縮機(jī)動力計(jì)算數(shù)據(jù)（一）圖3.10位于數(shù)據(jù)庫中的壓縮機(jī)動力計(jì)算數(shù)據(jù)（二）圖3.11壓縮機(jī)熱力計(jì)算程序界面圖3.12壓縮機(jī)熱力計(jì)算界面圖3-13位于數(shù)據(jù)庫中的壓縮機(jī)熱力計(jì)算數(shù)據(jù)3．4．2．2數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存取本軟件中數(shù)據(jù)均放于數(shù)據(jù)庫中的表里面。表分兩種，一種是建立以后相對固定不變的，如材料性能數(shù)據(jù)，只有在向該數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、修改、刪除操作時才會改變其數(shù)據(jù)，并且為避免表中的數(shù)據(jù)被隨意修改，這種改變要通過專門的程序接口，須經(jīng)身份驗(yàn)證才能完成；另一種稱為臨時表，主要存放計(jì)算過程中用戶的輸和數(shù)據(jù)、計(jì)算過程中的中間數(shù)據(jù)以及計(jì)算的結(jié)果數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)不做長期保存，將隨著程序的退出被清空，因此在退出程序之前需要進(jìn)行數(shù)據(jù)保存操作，程序通過將它寫入指定的文件供用戶以后查詢。本軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，提高了程序的通用性和可移植性，從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)、存入據(jù)模塊的程序代碼如下；Provider=SQLOLEDB.1;IntegratedSecurity=SSPI;PersistSecurityInfo=False;InitialCatalog=kandu;DataSource=KANDU;UseProcedureforPrepare=1;AutoTranslate=True;PacketSize=4096;WorkstationID=KANDU;UseEncryptionforData=False;Tagwithcolumncollationwhenpossible=Falsefor(inti=1;i<=6;i++){Pd=ADOTable2->FieldValues["出口壓力"];Ps=ADOTable2->FieldValues["入口壓力"];Es=Pd/Ps;ADOTable1->Insert();ADOTable1->FieldValues["壓縮比"]=Es;ADOTable1->FieldValues["級數(shù)"]=i;////////////////////////////////////////////////////////////////////////mk=ADOTable2->FieldValues["系數(shù)mk"];k=ADOTable2->FieldValues["絕熱指數(shù)"];m=1+mk*(k-1);ADOTable1->FieldValues["膨脹過程指數(shù)"]=m;////////////////////////////////////////////////////////////////////////ADOTable1->Post();ADOTable1->Next();ADOTable2->Next();}上述主要功由聲明的一個函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，因此在使用中可重復(fù)調(diào)用，使用方便，同時減少了程序的冗余。3．4．3幾種數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)及適用數(shù)據(jù)庫的選擇桌面數(shù)據(jù)庫：又稱“ISAM（IndexedSequentialAccessMethod）數(shù)據(jù)庫”，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)都用了ISAM文件，典型產(chǎn)品如微軟的MicrosoftAccess。桌面數(shù)據(jù)庫是專門為個人計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的，是個人計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件開發(fā)的首選數(shù)據(jù)庫。對象數(shù)據(jù)庫：由對象數(shù)據(jù)庫同特定的編程語言緊密集成，不便于其他應(yīng)用程序的訪問，而且在客戶機(jī)/服務(wù)器環(huán)境中，對象數(shù)據(jù)庫同桌面數(shù)據(jù)庫不一樣，具有效率和吞吐量的限制，不能充分利用服務(wù)器的處理能力。關(guān)系數(shù)據(jù)庫：同桌面數(shù)據(jù)庫相比，關(guān)系數(shù)據(jù)庫更適合客戶機(jī)。服務(wù)器體系機(jī)構(gòu)，提供較大的吞吐能力和可靠性。不過關(guān)系數(shù)據(jù)庫比較昂貴，對硬件有苛刻的要求，還要求數(shù)據(jù)庫管理員定期對系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)和維護(hù)。盡管如此大型數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以其高性能、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢，成為當(dāng)前大型商業(yè)應(yīng)用的首選數(shù)據(jù)庫。目前較成熟產(chǎn)品有Oracle，SQLServer等。從本程序的用戶需求出發(fā)可以使用桌面數(shù)據(jù)庫，但是考慮到以后程序的擴(kuò)展，決定采用系數(shù)據(jù)庫SQLServer2000。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在SQLServer2000中，每建立一個新的數(shù)據(jù)庫都會同時包含許多的數(shù)據(jù)庫對象，如表、視圖、存儲過程、用戶、角色、用戶自定義類型、用戶自定義函數(shù)和全文目錄等，SQLServer2000會利用、組織這些數(shù)據(jù)庫對象，來發(fā)揮數(shù)據(jù)庫存儲及處理數(shù)據(jù)的能力。表包含了數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有的數(shù)據(jù)，即要設(shè)計(jì)表格，歷史數(shù)據(jù)以表的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中。跟據(jù)數(shù)據(jù)的使用情況，本論文在新建立的數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建并設(shè)計(jì)了四張表格。在表格中要生成一些字段，要確定每個字段的名稱、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度等相關(guān)數(shù)據(jù)。字段名稱可以根據(jù)用戶需要定義，SQLServer提供了多種實(shí)用方便的數(shù)據(jù)類型。本文中用到的兩種簡要介紹如下：數(shù)值數(shù)據(jù)類型：整數(shù)型，浮點(diǎn)型字符串?dāng)?shù)據(jù)類型：用來儲存字符弄數(shù)據(jù)。有六種此類數(shù)據(jù)類型，可以根據(jù)數(shù)據(jù)長度和長度是否需要改變選用相應(yīng)的字符串類型，其中varchar是一種可改變長度的字符數(shù)據(jù)類型。字段名稱和字段說明可以用此類型。選取合適的數(shù)據(jù)類型后，所設(shè)計(jì)的表格結(jié)構(gòu)如下：3．5本章小節(jié)本章依據(jù)軟件工程的思想，從軟件需求出發(fā)，簡要介紹本軟件的開發(fā)過程，說明了本軟件模塊化的程序結(jié)構(gòu)，著重闡明了本軟件開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)及其思想方法。與國外相關(guān)軟件比較，本軟件具有如下特點(diǎn)：本軟件計(jì)算功能較強(qiáng)，首次將曲軸各截面應(yīng)力值計(jì)算到每一度。這樣的功能是必要的，因?yàn)榍S受力復(fù)雜，任意旋轉(zhuǎn)一周中最危險的受力狀態(tài)。這是過去手工計(jì)算無法完成的，也是其它軟件所沒有的。另一方面，本軟件的疲勞斷裂計(jì)算涉及了曲軸、氣缸體和氣缸套所有常見位置可能出現(xiàn)的各種缺陷的計(jì)算，包括孔邊角以及多個表面或埋藏裂紋計(jì)算，最終獲得裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子值、應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍、計(jì)算條件下的裂紋擴(kuò)展速率、臨界裂紋擴(kuò)尺寸和該階段的壽命。計(jì)算方法靈活，既能做部分參數(shù)或某一模塊的計(jì)算，又能做從常規(guī)力學(xué)計(jì)算到損傷力學(xué)計(jì)算、斷裂力學(xué)地算的全面計(jì)算，獲得計(jì)算結(jié)果，或在已知曲軸和氣缸受力狀況的情況下只進(jìn)行疲勞斷裂計(jì)算，也可先進(jìn)行細(xì)致的常規(guī)力學(xué)計(jì)算，通過此程序調(diào)用比結(jié)果來進(jìn)一步進(jìn)行疲勞斷裂計(jì)算。采用模塊化設(shè)計(jì)增強(qiáng)了程序的可移植性，軟件各功能模塊之間也是既相互聯(lián)系又獨(dú)立的?？筛鶕?jù)需要增減計(jì)算模塊，并將所有計(jì)算公式及一些主要運(yùn)算過程寫入函數(shù)，在程序運(yùn)行中只要按照需要調(diào)用函數(shù)就可完成計(jì)算。不同的計(jì)算功能只要調(diào)用不同的函數(shù)即可，一方面提高了程序運(yùn)行的效率，較少冗余；另一方面增強(qiáng)了程序的可讀性和可移植性。計(jì)算實(shí)例分析軟件實(shí)例測試是軟件開發(fā)的理要一環(huán)。軟件實(shí)例測試就是在軟件投入運(yùn)行前，對軟件需求分析、設(shè)計(jì)規(guī)格說明和編碼的最終復(fù)核，是軟件保證質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。通常在編寫出每個模塊后就要對這段代碼進(jìn)行測試，在編碼完成后再進(jìn)行綜合測試。本章以計(jì)算實(shí)例來測試軟件的計(jì)算能力。壓縮機(jī)熱力計(jì)算實(shí)例分析4.1.1下面是某廠的一臺8HHE壓縮機(jī)數(shù)據(jù)：表4-1南化8HHE壓縮機(jī)的數(shù)據(jù)表8HHE氮?dú)鋲嚎s機(jī)數(shù)據(jù)表壓縮機(jī)輸入數(shù)據(jù)表格30518列組成第一列第二列第三列第四列第五列第六列第一部分?jǐn)?shù)據(jù)級數(shù)123456絕熱指數(shù)1.391.391.3入口壓力(Pa)0.10920.270.651.745.1811.65出口壓力(Pa)0.310.681.985.31327進(jìn)口溫度(oC)308313313313313298系數(shù)mk0.50.620.750.8811相對余隙0.020.140.15抽氣系數(shù)0.850.85吸氣壓縮性系數(shù)11111.031.058排氣下的壓縮性系數(shù)11111.0531.125壓力系數(shù)0.970.991111溫度系數(shù)0.960.960.9650.960.9640.965氣密系數(shù)0.92350.8940.910.9150.920.945進(jìn)口水蒸氣壓(Pa)0.00423850.00736960.00736960.00561830.00736960.0073696進(jìn)口相對濕度111111排氣量(立方米)433.4等溫效率656565656565第二部分活塞桿直徑（米）0.2活塞行程(毫米)381381381381381381壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速(分/rad)333333333333333333同級氣缸數(shù)311111同直徑氣缸數(shù)111111氣缸直徑園整值(米)1.02871.02870.66040.43180.273650.2159第三部分入口壓力損失系數(shù)0.0680.0480.0420.030.0210.018出口壓力損失系數(shù)0.110.0920.0740.0580.0390.028全機(jī)機(jī)械效率0.90．90．90．90．90．9電機(jī)功率W770077007700770077007700第四部分活塞行程(米)381381381381381381曲軸回轉(zhuǎn)半徑(米)192192192192192192連桿長度(mm)120012001200120012001200活塞重量(N)3500*350002700240017001500活塞桿重(N)1500*315001500150015001500連桿重量(N)250025002500250025002500十字頭重量(N)4000400040004000400040004.1.2壓縮機(jī)性能指標(biāo)數(shù)據(jù):壓縮比計(jì)算：(4-1)膨脹過程指數(shù)：(4-2)容積系數(shù)：，(4-3)(4-4)排氣系數(shù)：(4-4)干氣系數(shù)：(4-6)(4-7)按工藝條件計(jì)算氣缸行程容積：(4-8)(4-10)等溫功率:(4-11)(4-12)各列軸功率的計(jì)算：(4-13)雙作用氣缸直徑計(jì)算：；i為同尺寸直徑氣缸數(shù)(4-14)利用本文開發(fā)的軟件便可對圖4-1所示的壓縮機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果如圖4-2，4-3所示，發(fā)現(xiàn)計(jì)算的結(jié)果與上述我們手算的計(jì)算結(jié)果相吻合，表明該軟件的計(jì)算是正確的。值的說明的是，本軟件不僅能夠進(jìn)行給定角度的計(jì)算還能計(jì)算曲軸旋轉(zhuǎn)一周360度中每旋轉(zhuǎn)1度所對應(yīng)的曲軸各受力地算。這是人工計(jì)算無法完成的，這一點(diǎn)充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)計(jì)算的優(yōu)勢，也是本軟件的特點(diǎn)之一。圖4.2壓縮機(jī)熱力計(jì)算數(shù)據(jù)圖4.3壓縮機(jī)動力計(jì)算數(shù)據(jù)本章小節(jié)本章通過實(shí)在的計(jì)算例子，其中包括對中國石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司一臺進(jìn)口8HHE壓縮機(jī)進(jìn)行了計(jì)算和分析，對本文第二章提出的計(jì)算公式作了檢驗(yàn)，認(rèn)為文種各計(jì)算模型可操作性強(qiáng)，有一定的工程應(yīng)用價值；同時，通過算例的比較對本文所過錯成的軟件作了測試，結(jié)果發(fā)出本軟件對壓縮機(jī)各級常規(guī)力的計(jì)算都能較好的解決。第四章總結(jié)與展望總結(jié)本文結(jié)合常規(guī)的材料力學(xué)記算，以在國內(nèi)外公開發(fā)表過的論文和相關(guān)成果為基礎(chǔ)，對現(xiàn)有的往復(fù)式壓回轉(zhuǎn)機(jī)械中往復(fù)式壓縮機(jī)計(jì)算公式進(jìn)行詳細(xì)的分析研究、部分推導(dǎo)和合理修正，獲得了一系列計(jì)算公式，并開發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算軟件，可適用于壓縮機(jī)各曲軸力的計(jì)算。本文主要完成以下工作：往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸各力的計(jì)算對目前往復(fù)壓縮機(jī)曲軸各力計(jì)算中較常采用的各種計(jì)算方法進(jìn)行分析和比較，歸納其并異及優(yōu)缺點(diǎn)，選擇出具有低表性的、能更好的滿足工程實(shí)際需要的計(jì)算模型作計(jì)算軟件所需的算法。在進(jìn)行某些簡化、修正和推算后，對往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸各力建立計(jì)算模型，可進(jìn)行人工計(jì)算，便于工程實(shí)際應(yīng)用。2、往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸各力計(jì)算軟件的開發(fā)利用上述分析、計(jì)算結(jié)果，本文開發(fā)了往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸各力的計(jì)算。計(jì)算后的結(jié)果以表格等直觀的形式呈現(xiàn)出在用戶面前，原始數(shù)據(jù)和結(jié)果都可存儲入歷史數(shù)據(jù)庫便于以后的查詢和分析。本文以往復(fù)式活塞壓縮機(jī)曲軸為例完成軟件的編制。3、往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸各力數(shù)據(jù)庫的編制為了使本程序具有通用性，本文還建立了一個基于MSSQLServer2000的數(shù)據(jù)庫。方便用戶查詢和調(diào)用。滿足計(jì)算要求。同時，將計(jì)算中所需的圖、表寫入數(shù)據(jù)庫，所需參量都可通過用戶輸入或從數(shù)據(jù)庫中直接讀出來，所有原先人工的查表計(jì)算工作都用計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行來取代，使計(jì)算機(jī)軟件具備很大的靈活性和實(shí)用性。同時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可隨實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不斷完善和新材料的出現(xiàn)加以更新和補(bǔ)充。4、實(shí)例計(jì)算和分析通過算例，特別是對中國石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司一進(jìn)口壓縮機(jī)8HHE六段曲軸進(jìn)行了計(jì)算分析，認(rèn)為文中各計(jì)算模型可操作性強(qiáng)，有一定的工程應(yīng)用價值。本論文完成了對該計(jì)算軟件的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的主要動能。開發(fā)的軟件通過了實(shí)例計(jì)算的測試，可用于曲軸的常規(guī)力學(xué)計(jì)算。作為一套獨(dú)立的計(jì)