汽车空调用变齿高涡旋压缩机结构优化

发布时间：2024-06-03 04:06

　　基于小型轻量化的考虑,现行涡旋压缩机的涡旋圈数较少导致内压力比较小,在夏季运行过程中,容易产生排气欠压缩的现象,导致压缩机的等熵效率下降。变齿高涡旋压缩机通过改变涡旋盘的齿高尺寸,提高压缩机的内容积比以达到提高内压力比的目的。为了提高变齿高涡旋压缩机的运行寿命,本文利用有限元方法对涡旋盘进行了温度场和压力场耦合作用下的热应力分析和疲劳寿命分析,并根据等效应力分布情况进行了涡旋齿高参数的优化。具体研究内容如下:(1)分析变齿高涡旋压缩机的几何理论,通过计算得出各压缩腔容积以及气体压力,为后续进行热应力分析提供理论依据;(2)建立动涡旋盘的实体模型,导入到有限元软件中建立有限元模型,进行了温度载荷与气体压力载荷耦合作用下的应力变形分析。仿真结果表明,涡旋齿的根部产生了应力集中现象并且应力数值较大,最大等效应力发生在齿根台阶附近,最大变形则发生在齿头顶部;(3)根据热应力分析结果进行了涡旋齿高参数的优化,优化后的动涡旋盘最大等效应力降低了8.52%。采用名义应力法,根据涡旋盘材料的S-N曲线,国标试验工况下的载荷谱,对优化后的动涡旋盘进行了疲劳寿命分析。分析表明,动涡旋盘的最小寿命位置就是最...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 涡旋压缩机的发展历程
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 涡旋齿型线研究
        1.3.2 工作过程特性研究
        1.3.3 涡旋齿应力变形研究
    1.4 涡旋压缩机的发展趋势
    1.5 本文主要研究内容
第二章 变齿高涡旋压缩机的几何理论
    2.1 变齿高涡旋压缩机涡旋盘的结构
    2.2 涡旋型线的啮合原理
    2.3 涡旋齿的几何理论
        2.3.1 圆渐开线的型线方程
        2.3.2 圆渐开线的几何理论
        2.3.3 涡旋齿几何参数
        2.3.4 压缩腔划分与容积计算
        2.3.5 吸气角与排气开始角
        2.3.6 压缩腔内气体压力
    2.4 动涡旋盘受力分析
        2.4.1 切向气体作用力
        2.4.2 径向气体作用力
        2.4.3 轴向气体作用力
    2.5 本章小结
第三章 动涡旋盘热应力分析
    3.1 有限元分析
        3.1.1 有限元基础
        3.1.2 涡旋盘有限元分析
    3.2 有限元软件
    3.3 前处理
        3.3.1 模型的建立
        3.3.2 材料选取
        3.3.3 网格划分
        3.3.4 加载载荷
        3.3.5 位移约束条件
    3.4 后处理及结果分析
        3.4.1 温度载荷引起的应力与变形
        3.4.2 气体压力载荷引起的应力与变形
        3.4.3 耦合作用下的应力与变形
        3.4.4 结果分析
        3.4.5 可靠性分析
    3.5 结构优化
    3.6 本章小结
第四章 动涡旋盘疲劳寿命分析
    4.1 疲劳理论
        4.1.1 疲劳破坏
        4.1.2 疲劳强度与疲劳寿命
        4.1.3 疲劳载荷
        4.1.4 S-N曲线
        4.1.5 影响疲劳强度的因素
    4.2 疲劳设计方法
        4.2.1 名义应力法
        4.2.2 损伤容限设计法
        4.2.3 耐久性设计法
        4.2.4 概率疲劳设计法
    4.3 疲劳寿命计算
        4.3.1 有限元疲劳分析软件
        4.3.2 疲劳算法简介
        4.3.3 疲劳寿命计算结果及分析
    4.4 本章小结
第五章 变齿高涡旋压缩机实验研究
    5.1 样机研制
        5.1.1 热应力分析结果验证
        5.1.2 样机结构
    5.2 实验方案
        5.2.1 实验器材
        5.2.2 实验方法
    5.3 实验结果
        5.3.1 制冷性能实验
        5.3.2 耐久性实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3988151