双螺旋转子型线构型与刀具刃形设计研究

发布时间：2017-05-17 15:16

  本文关键词：双螺旋转子型线构型与刀具刃形设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：螺杆压缩机在矿山、冶金、空气动力及制冷等工业领域广泛应用,双螺旋转子是螺杆压缩机的核心部件。转子型线的优劣直接影响压缩机性能的好坏,因此,研究转子型线构型设计与转子成型铣刀刃形设计具有理论和现实意义。 圆弧-圆弧包络线具有良好的啮合特性,可使螺旋转子间实现“曲面对曲面”的密封。根据共轭啮合原理,由已知圆弧齿曲线方程推导了与之啮合的圆弧包络线齿形方程,形成了一套较为完整的圆弧-圆弧包络线解析求解方法。在此基础上,建立了圆弧-圆弧包络线转子型线数学模型,采用MATLAB编程实现了转子各段齿曲线参数的计算,及转子型线和啮合图的绘制。 对于由离散坐标点表示的螺旋转子型线,NURBS为其提供了一种精确的曲线曲面构造方法,因此,采用NURBS方法对转子型线逆向设计进行了深入研究。确定了转子特征型值点、节点矢量、控制点及权因子的计算模型,实现了转子型线基于离散型值点的NURBS拟合。根据共轭啮合原理,推导了与NURBS拟合型线相啮合的转子共轭型线的计算模型。针对转子型线离散问题,提出了等弧长离散算法,通过逼近误差校验划分精度,实现了转子NURBS型线的等弧长划分。 研究了螺旋转子齿面在三维设计软件中的生成原理。在分析转子型线数据结构的基础上,设计了转子三维实体建模方案。实现了阴、阳转子三维实体建模、装配建模及动态啮合仿真。 对螺旋转子齿面成型铣削原理和成型铣刀刃形设计思想进行了深入分析,采用NURBS方法求解刀具-转子接触条件式的计算模型,实现了基于NURBS的铣刀刃形设计。在MATLAB中对刀具实例进行了计算,并利用获得的数据在UG中建立了铣刀三维实体模型。
【关键词】：转子型线 包络原理 圆弧包络线 NURBS 成型铣刀
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH45;TH122
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 螺杆压缩机基本结构及工作原理10-11
• 1.1.2 螺旋转子基本结构及特点11
• 1.1.3 螺旋转子型线设计原则11-12
• 1.2 螺旋转子型线及加工方法概述12-13
• 1.2.1 螺旋转子型线类型及发展12
• 1.2.2 螺旋转子加工方法12-13
• 1.3 螺旋转子设计及制造国内外研究现状13-15
• 1.3.1 螺旋转子型线设计国内外研究现状13-14
• 1.3.2 螺旋转子加工国内外研究现状14-15
• 1.4 论文研究意义及主要研究内容15-18
• 1.4.1 论文研究意义15-16
• 1.4.2 论文主要研究内容16-18
• 2 螺旋转子设计基本理论18-27
• 2.1 螺旋转子型线设计基本理论18-22
• 2.1.1 螺旋转子坐标系建立及坐标变换18-19
• 2.1.2 螺旋转子组成齿曲线及其共轭曲线分析19-22
• 2.2 典型型线及其共轭曲线推导22-24
• 2.2.1 直线与摆线22-23
• 2.2.2 椭圆-椭圆包络线23-24
• 2.3 螺旋转子齿面方程及其法线分析24-26
• 2.3.1 螺旋齿面方程24
• 2.3.2 螺旋齿面法线分析24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 螺旋转子圆弧-圆弧包络线型线构型设计27-42
• 3.1 圆弧-圆弧包络线型设计理论27-33
• 3.1.1 圆弧-圆弧包络线概述27-29
• 3.1.2 圆弧-圆弧包络线解析求解29-32
• 3.1.3 销齿圆弧和对滚圆弧解析求解32-33
• 3.2 基于圆弧-圆弧包络线的螺旋转子型线构型33-38
• 3.2.1 螺旋转子圆弧-圆弧包络线型线构型33-37
• 3.2.2 齿曲线未知量求解37-38
• 3.3 基于Matlab的螺旋转子型线计算38-41
• 3.3.1 螺旋转子圆弧-圆弧包络线型线计算38-41
• 3.3.2 圆弧-圆弧包络线转子型线计算实例41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 螺旋转子NURBS型线构型设计42-59
• 4.1 NURBS方法42-43
• 4.1.1 NURBS方法概述42
• 4.1.2 NURBS曲线、曲面定义42-43
• 4.2 螺旋转子的NURBS描述43-46
• 4.2.1 螺旋转子型线的NURBS定义43-44
• 4.2.2 螺旋转子型线NURBS曲线矩阵表示44-46
• 4.3 螺旋转子NURBS型线构型设计46-50
• 4.3.1 螺旋转子型线特征数据点提取46-47
• 4.3.2 节点矢量的计算47
• 4.3.3 NURBS曲线控制点及权因子的反求47-49
• 4.3.4 螺旋转子NURBS共轭型线的求解49-50
• 4.4 螺旋转子NURBS型线离散算法50-52
• 4.4.1 等弧长原则的螺旋转子型线离散算法思想50
• 4.4.2 螺旋转子型线离散步长的计算50-51
• 4.4.3 螺旋转子型线离散点的求解51-52
• 4.4.4 螺旋转子型线逼近误差检验52
• 4.5 基于MATLAB的螺旋转子型线计算52-58
• 4.5.1 螺旋转子NURBS型线计算52-55
• 4.5.2 螺旋转子NURBS型线计算实例55-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 螺旋转子三维几何建模及啮合仿真59-67
• 5.1 三维设计软件UG功能概述59-61
• 5.1.1 UG的实体建模功能59
• 5.1.2 UG曲面建模59-60
• 5.1.3 UG装配建模与运动仿真60-61
• 5.2 螺旋转子三维建模与装配建模机制分析61-63
• 5.2.1 转子螺旋面的生成原理61-62
• 5.2.2 螺旋转子三维建模及装配建模方案62-63
• 5.3 UG环境下螺旋转子的三维几何建模63-64
• 5.3.1 螺旋转子型线草图的绘制63
• 5.3.2 螺旋转子三维模型63-64
• 5.4 UG环境下螺旋转子的装配建模与啮合仿真64-66
• 5.4.1 螺旋转子的装配建模64-65
• 5.4.2 螺旋转子的动态啮合仿真65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 6 螺旋转子加工刀具刃形设计67-78
• 6.1 螺旋转子齿面成型铣削原理分析67
• 6.2 螺旋转子成型铣刀刃形设计67-72
• 6.2.1 成型铣刀设计基本原理67-70
• 6.2.2 转子-刀具接触条件式的求解70-72
• 6.2.3 中心距和安装角度的求解讨论72
• 6.3 螺旋转子成形铣刀刃形的光滑处理72-73
• 6.4 螺旋转子成型铣刀实例分析73-77
• 6.4.1 基于MATLAB的成型铣刀刃形计算73-75
• 6.4.2 成型铣刀计算实例75-76
• 6.4.3 成型铣刀三维建模76-77
• 6.5 本章小结77-78
• 7 结论与展望78-80
• 7.1 结论78-79
• 7.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间主要研究成果84-85
• 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈碧楠;杨涛;;双螺杆压缩机转子型线构形及计算机辅助设计[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年09期

2 吕丹;童创明;邓发升;解超旭;;三次NURBS曲线控制点的计算[J];弹箭与制导学报;2006年04期

3 李菊丽;何文斌;高建保;;螺杆成形铣刀廓形的仿真校验[J];工具技术;2007年01期

4 周志宏;李勇;;双螺杆压缩机转子圆弧及圆弧包络线型线的几何构造[J];机电产品开发与创新;2008年06期

5 高斌,宋小文,柏丙军,胡树根;一种新的Nurbs曲线的离散算法及应用[J];计算机工程与应用;2002年14期

6 江洪钧,王弘,袁春;基于NURBS的双螺杆制冷压缩机转子CAD系统[J];计算机工程与科学;2002年03期

7 赵春秀;刘建宁;;螺杆加工成型铣刀廓形坐标计算方法[J];机械设计;2008年06期

8 熊伟,冯全科;螺杆压缩机研究现状与热点[J];流体机械;2005年03期

9 周瑞秋，林焕;螺杆压缩机转子型线普遍方程组与计算机辅助设计[J];流体机械;1994年12期

10 韩庆瑶,贾桂红,黄燕梅;三次NURBS曲线轮廓的数控加工编程处理[J];煤矿机械;2005年01期

  本文关键词：双螺旋转子型线构型与刀具刃形设计研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373761