通用渦旋型線集成設(shè)計(jì)理論與方法研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，冰箱空調(diào)等制冷設(shè)備的日趨普及，電子、電力、輕工、機(jī)械、化工、醫(yī)療器械、制藥、釀酒、食品等行業(yè)或作為加工中心等設(shè)備用于壓縮介質(zhì)和其他特殊用途的需求，以及能源短缺的影響，以共軛曲線嚙合和型腔容積變化為工作原理的壓縮理論被世界各國研究人員廣泛研究。由于壓縮機(jī)是制冷、空調(diào)等裝置的核心工作與耗能部件，其工作效率的大小直接關(guān)系著整個(gè)制冷循環(huán)系統(tǒng)的效率，因此，高效率、低噪音的渦旋壓縮機(jī)對(duì)于降低能源消耗和提高人類的生存居住質(zhì)量具

2、有重大意義。 在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：50475063)和教育部高等學(xué)校博士點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(編號(hào)：20030611002)資助下，本文提出了“通用渦旋型線集成設(shè)計(jì)理論與方法研究”的課題。在綜合國際國內(nèi)相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，該論文對(duì)表征渦旋型線本質(zhì)特征的根本因素—渦旋型線的函數(shù)表達(dá)式的構(gòu)成方式本身進(jìn)行了創(chuàng)新性研究。論文完成的主要研究工作和取得的研究成果有以下幾部分： 回顧了渦旋壓縮機(jī)技術(shù)及其發(fā)展概況，歸納了渦旋壓縮機(jī)

3、技術(shù)的全新要求和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)渦旋壓縮機(jī)技術(shù)及相關(guān)研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀、發(fā)展水平進(jìn)行了綜述。 通用渦旋型線幾何理論與嚙合特性研究。針對(duì)現(xiàn)有表征方式的局限性和不足之處，從微分幾何角度出發(fā)，研究了平面曲線固有方程的局部特性和整體特性，分析了通用渦旋型線等距曲線和包絡(luò)原理，得到了法向等距曲線生成及包絡(luò)法等距曲線生成方法，推導(dǎo)了通用渦旋型線的坐標(biāo)變換方法，得到了通用渦旋型線的平面嚙合理論。 對(duì)通用渦旋型線及正多邊形漸開型線共軛嚙合理論進(jìn)

4、行了研究。分析了渦旋型線構(gòu)成原則和判定方法，論證了通用渦旋型線控制方程是生成渦旋型線共軛型線的必要條件，并由此得出了兩種渦旋型線共軛型線的生成方法。 研究了通用渦旋型線表達(dá)變化特性及通用渦旋型線集成過程，利用級(jí)數(shù)思想，分析了關(guān)于切向角參數(shù)的基于曲率半徑的弧函數(shù)固有多項(xiàng)式方程數(shù)學(xué)形式，提出了通用渦旋型線集成設(shè)計(jì)理論，得到了通用渦旋型線集成型線。對(duì)通用渦旋型線集成型線的系數(shù)參數(shù)變換特性進(jìn)行了研究，得到了通用渦旋型線集成型線在各個(gè)階段

5、的特性及其整個(gè)階段的共性。通過通用渦旋型線集成型線的可得到不同的渦旋壓縮機(jī)型線。利用等距曲線法和控制方程法推導(dǎo)了通用渦旋型線集成型線的共軛嚙合型線。 通用渦旋型線集成型線參數(shù)設(shè)計(jì)及形狀優(yōu)化研究。針對(duì)通用渦旋型線集成型線的系數(shù)參數(shù)變化特性，給出了通用渦旋型線集成型線實(shí)例利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，建立了通用渦旋型線集成型線優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，給出了通用渦旋型線集成型線形狀優(yōu)化實(shí)例分析與評(píng)價(jià)。分析了等壁厚及變壁厚渦旋型線，得出了形狀性態(tài)良好的渦旋型

6、線。通用渦旋型線集成型線壓縮機(jī)建模仿真及動(dòng)渦盤有限元分析。研究了通用渦旋型線集成型線渦旋壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真的建模基礎(chǔ)，利用MATLAB軟件得到了關(guān)于切向角參數(shù)系列點(diǎn)列，利用PRO/ENGINEER軟件來生成動(dòng)、靜渦旋型線和動(dòng)、靜渦旋盤。根據(jù)渦旋壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，建立了通用渦旋型線集成型線渦旋壓縮機(jī)的動(dòng)態(tài)仿真模型。利用有限元分析軟件 ANSYS 對(duì)通用渦旋型線集成型線壓縮機(jī)的動(dòng)渦盤進(jìn)行了有限元分析，得出了在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及氣體力作用下的綜合位移變形