双螺旋转子数字化设计方法与技术研究

发布时间：2020-04-14 20:41

【摘要】： 双螺旋转子是螺杆压缩机、螺杆泵等流体输送设备的核心部件,转子的设计质量对设备的运行性能具有重大影响。开展双螺旋转子数字化设计方法与技术的研究,有助于大幅度提升螺旋转子的设计质量、水平和效率。转子型线设计是双螺旋转子设计工作的核心。为了对双螺旋转子型线设计提供理论依据,论文对螺旋转子的坐标变换、共轭啮合原理、以及求解共轭曲线的方法作了详细描述,得到螺旋转子齿形曲线、啮合线与接触线的数学模型。研究了在三维CAD平台下进行特征造型、装配建模的设计方法与一般步骤,对基于SolidWorks软件平台的二次开发方法进行了归纳,从而为螺旋转子的数字化设计提供技术支持。根据螺旋转子典型齿形数学表达式,推导出适用于任何转子型线的共轭曲线普遍方程。在建立转子端面型线数据结构的基础上,对转子端面型线数字化设计软件方案和算法流程进行分析,实现了双螺旋转子端面型线数字化设计。对螺旋转子三维实体参数化建模以及动态啮合仿真的步骤与流程进行了深入分析,基于SolidWorks API开发软件,实现了双螺旋转子三维实体模型的自动生成及动态啮合仿真,为双螺旋转子的设计验证以及性能预测提供支撑。根据转子曲面方程,推导了双螺旋转子接触线、泄漏三角形、齿间面积及面积利用系数等几何特性计算公式。构造了双螺旋转子几何特性数字化设计软件方案,实现了双螺旋转子几何特性的自动计算与输出。根据双螺旋转子的工作方式,对其进行了受力分析和热力学分析,采用基于APDL的ANSYS二次开发技术,实现了双螺旋转子结构强度和热力学性能的有限元自动分析仿真。
【图文】：

曲线,端面型线,双螺旋,转子

1、双螺旋转子的结构特点双螺旋转子是一类广泛应用于螺杆压缩机、螺杆泵等机械设备上的关键构件【’.3]。双螺旋转子包括阴转子和阳转子，如图1一1(a)所示。把螺旋转子齿面与转子轴线垂直面的截交线称为转子端面型线，如图1一1(b)所示。阴、阳螺旋转子的端面型线是由多段不同曲线组成的，并且它们都有多个齿。由转子端面型线作螺旋运动就形成了转子螺旋齿面。因此，转子螺旋齿面实质上是一种多头曲线沿螺旋面扫描而形成的螺旋面。阴、阳螺旋转子可以看作是一对相互啮合的斜齿轮，螺旋转子型线应满足一般啮合运动的要求，即相应端面型线必须满足齿廓啮合的基本定律【’]。阴、阳螺旋转子平行的放入机械设备的机体内，，随着两螺旋转子的旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，从而完成工作过程。阳转子阴转子(a)双螺旋转子阳转子端面型线阴转子端面型线}!(b

螺杆压缩机,双螺旋,圆柱滚子轴承,螺杆泵

2、双螺旋转子在典型机械设备中的作用(l)双螺旋转子在螺杆压缩机中的作用螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械[’]。如图1一2所示，在螺杆压缩机的机体中平行地配置着一对相互啮合的阴、阳螺旋转子。通过阴、阳螺旋转子在机体内作回转运动，使螺杆压缩机容积产生变化，完成气体的压缩过程。吸气孔口阳转子机体球轴承 !!!}}}““一州州 lllll田田田「一川川蠢蠢蠢卜4习习撇撇撇撇阴转子图1一2螺杆压缩机圆柱滚子轴承(2)双螺旋转子在螺杆泵中的作用双螺杆泵是通过泵体内一对螺旋转子的相互啮合，依靠啮合空间的容积变化来输送流体的容积式转子泵。如图1一3所示，双螺旋转子在泵体中形成一个密封空腔
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH133

【引证文献】