变截面涡旋型线的阿基米德螺线拟合方法研究

发布时间：2020-04-23 17:07

【摘要】：涡旋压缩机因其结构紧凑、节能省材、高效低噪等优点被广泛用于制冷、汽车空调、发动机增压、气体压缩等领域,随着工业技术的不断发展,涡旋压缩机使用的范围也在不断拓展。涡旋盘是涡旋压缩机的核心零件,随着压缩机性能的不断提高,其型线已从最初的单一基圆渐开线型线发展到变截面组合型线,涡旋盘的加工难度也随之增加。目前对于涡旋型线成熟且常用的数控加工拟合方式有两种——直线拟合和圆弧拟合。对于组合涡旋型线这种既非直线又非圆弧的曲线,使用以上两种方式进行拟合加工时,存在加工效率不高或加工精度较低的问题。因此,变截面组合型线涡旋盘的加工是近年来涡旋机械研究的热点与难点。论文研究内容主要包括:(1)变截面涡旋盘数学模型的建立。根据动静涡旋盘的啮合原理以及涡旋型线的法相等距曲线理论,选取圆渐开线—高次曲线—圆渐开线的组合型线作为涡旋盘母线,使用Solid Works软件建立变截面涡旋盘三维模型;(2)基于阿基米德螺线的变截面涡旋型线拟合方式。介绍了该拟合方法的基本原理和推导过程,并使用阿基米德螺线逼近圆渐开线-高次曲线-圆渐开线组合型线,利用MATLAB软件对该方法产生的理论拟合误差进行计算。通过对比研究可知,阿基米德螺线逼近组合型线的圆渐开线部分效果更好,尤其是逼近外圈大展角圆渐开线拟合效果最佳。将提出的阿基米德螺线拟合方式与直线拟合、单圆弧拟合进行对比,结果表明阿基米德螺线拟合方法在拟合误差小于0.001mm条件下,拟合节点数比直线拟合少90%,比圆弧拟合少70%;(3)变截面涡旋盘的加工与检测。在数控机床上基于阿基米德螺线拟合方法对变截面涡旋盘进行加工,使用三坐标测量仪与粗糙度仪对已加工的涡旋盘进行形位公差和粗糙度的测量。测量结果表明基于阿基米德螺线拟合方法加工出的涡旋盘满足实际生产的要求。本文提出了基于阿基米德螺线拟合方法的变截面组合型线涡旋盘加工方法思想,并形成了理论分析、数值模拟和加工实验等完整流程,测试结果表明本文提出的阿基米德螺线拟合方式为组合型线变截面涡旋盘的加工提供了理论依据,有一定的实用价值。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH45

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本文编号：2637954