渐开线转子型线的参数化与最优化研究

为实现罗茨泵渐开线转子副的造型参数化与尺寸最优化,基于渐开线的成形原理,从几何关系、理论型线、取值范围、实际型线和参数化模型等方面,给出实际型线的全参数化坐标方程与3D模型的构建方法;以节圆半径和形状系数为设计变量,转子副所占方体空间的最小体积为目标函数,构建优化模型和实例分析.结果表明,峰圆弧与谷圆弧仅为型线的过渡曲线,并不参与啮合运动;三维模型验证,均能实现零件与装配件的全参数化;容积利用系数的拟合精度高,4阶的多项式拟合能满足设计要求;实例参数下,105 mm节圆半径和1.367形状系数的优化结果,说明转子尺寸优选的必要性.     

新型椭圆弧型罗茨转子的几何理论及其性能分析

提出一种新型椭圆弧型罗茨转子型线,建立椭圆弧型转子型线生成的数学模型,得到转子中各段曲线的解析方程和角度的取值范围。研究椭圆弧型转子产生根切和余隙容积的条件,并利用Matlab设计无根切、无余隙容积的罗茨转子程序。分析椭圆弧型转子的参数变化对其面积利用系数的影响,并与传统的圆弧型、渐开线型转子进行对比。结果表明:在外圆半径不变时,椭圆弧型转子的面积利用系数与节圆半径、椭圆弧段短半轴与长半轴比值成反比;在相同结构尺寸下,椭圆弧型转子的面积利用系数高于圆弧型、渐开线型转子。     

罗茨鼓风机圆弧型转子型线方程

就具体的罗茨鼓风机设计论述了利用几何方法建立圆弧型转子型线方程的方法 ,并绘制出型线图形 .实践结果表明 ,根据转子型线方程 ,采用数控机床加工出的转子型面 ,完全符合设计要求 .     

基于Solidworks的单头单螺杆泵参数化建模及运动仿真

根据单头单螺杆泵转子和定子型面的成型机理,利用三维建模软件solid Works建立了螺杆泵转子和定子的实体模型.通过对SolidWorks软件进行二次开发,实现了转子和定子模型的参数化.利用运动学分析软件COSMOSMotion对转子和定子进行了运动学仿真和分析,结果表明,①转子外型面上的点的运动轨迹为椭圆,不同的点所形成的椭圆大小及位置不同;②转子外型面上点的速度和加速度曲线为周期性简谐曲线,在定子型线直线段中点处,速度最大,加速度最小;在定子型线圆弧部分顶点处,速度最小,加速度最大.     

涡旋压缩机涡旋齿的渐开线圆弧修正

在涡旋压缩机涡旋齿型线修正的图解法的基础上,建立了一种新的渐开线圆弧修正的解析法,并得出了型线修正的设计公式和修正型线的方程.解析法的计算结果可以精确到15位以上,提高了型线修正的设计精度.     

燃料电池气体循环泵多叶转子腔内部气动性能数值研究

为了研究转子间隙、转子叶数与凸轮式气体循环泵气动特性曲线之间的定量关系,并获得不同叶数转子径向激励力的分布规律,基于对称性原理,采用数学分析法和坐标变换法推导了3～6叶的圆弧渐开线圆弧型转子型线方程,并分别选择5种不同的转子间隙加以研究。基于动网格技术和RNGk-ε湍流模型,对不同间隙、不同叶数的转子进行三维非定常数值分析,揭示转子间隙、叶数对气体循环泵流量/压力特性、激励力的影响规律,并通过实验进行了验证。研究表明:随着转子间隙由0.1mm增大到0.3mm,不同叶数的转子出口平均流量、容积效率均呈下降趋势,且3叶转子的下降幅度最大,分别下降了0.009 4kg·s~(-1)、28.6%;3叶、4叶转子在0.15mm间隙时流量脉动强度相对最低,5叶、6叶转子在0.25mm间隙时流量脉动强度相对最低;泵出口平均流量、出口平均总压均与转子叶数呈反比关系,随着叶数的增加,转子腔内压力分布得到改善,内部增压过程更为稳定;随着叶数增多,转子径向激励力的x轴分量Fx的脉动幅值和脉动强度显著降低,但叶数对转子径向激励力的y轴分量Fy的影响不显著。     

渐开线锥形非圆齿轮的啮合原理与仿真模型

根据渐开线锥形齿轮传动理论结合非圆齿轮齿廓包络原理,以齿条作为齿廓形成的媒介,提出一种基于齿条加工渐开线锥形非圆齿轮的方法,并建立了相应的加工数学模型. 基于该模型,证明了齿条与非圆齿轮纯滚动的运动关系,推导出啮合方程和瞬时接触线方程,以及经过坐标变换后得到渐开线锥形非圆齿轮的参数方程,对比了各种形式的渐开线齿轮齿廓形成特点. 借助数值计算软件对上述方程进行了验证,通过三维造型工具给出了渐开线锥形非圆齿轮的直观图形,从而验证了该方法的正确性和有效性.      

柔性板弹簧槽端封闭曲线的形状优化

基于有限元分析的形状优化算法,构建圆的渐开线型柔性板弹簧的有限元模型.以最小应力集中系数作为优化目标,最小应力值作为参变量,并分别以椭圆方程和阿基米德方程作为工具曲线确定形状控制参数,对板弹簧槽端封闭曲线进行形状优化.计算结果表明:最显著降低应力集中系数和最大应力的是经修正的外偏型阿基米德线封闭曲线,其次是椭圆弧线;优化计算结果与实验结果符合较好,表明所采用的柔性弹簧形状优化方法有效.     

凸轮泵内部瞬态流场的动网格数值解析

根据凸轮泵啮合特性建立了渐开线方程,当型线方程的压力角介于40°~50°时,共轭转子相对运动时不产生干涉效应.为了阐明压力角对转子型线方程和几何参数的影响,基于FLUENT动网格模型和局部网格重构的网格变形技术,应用RNG k-ε湍流模型及PISO算法对凸轮泵内部流场进行数值解析.通过定量监测排出端流量波动和吸入端压力脉动,获得不同压力角和不同工况下,流量波动和压力脉动的瞬态特性.结果表明:凸轮泵排出端流量和吸入端压力呈周期性变化,当转子压力角逐渐增大时,二者有减小的趋势;转速是影响流量波动和压力脉动的主要因素,随着转速升高,排出端流量和吸入端压力提升明显,脉动现象明显;当转速升高到一定程度后,排出端速度与吸入端压力的脉动值增加较少.     

一种新型螺杆式真空泵等螺距内凹转子型线

通过分析现有特殊爪型转子型线与单头螺杆内凹转子型线的构成特点,设计出了一种新型螺杆式真空泵等螺距内凹爪型转子型线。这种转子由两对称的叶片组成,每个叶片型线有七段曲线组成。通过数学推导得到了该型线完整的端面方程,导出了该型线的面积利用系数和抽速的公式,为进一步的研究奠定了理论基础。根据这种型线的特点可知新型等螺距内凹转子型线具有较好的动平衡性。最后利用Solidworks软件绘制出了这种转子的三维实体模型,通过模拟啮合验证了端面型线的正确性。     

单螺杆泵螺旋面型线的研究

针对螺杆泵性能和特性的理解、认识及合理应用,首先应从掌握螺杆泵的基本原理入手。根据单螺杆单头螺杆泵定、转子啮合过程,推导了单螺杆单头螺杆泵转子曲线方程、定子曲线方程。而转子螺旋型面是横截面均为半径为R的圆,定子内腔型线由多段型线构成封闭连续接触线并与转子型线形成密封单元。     

非对称齿廓渐开线斜齿圆柱齿轮的齿形设计及啮合分析

为了提高齿轮的传动性能和承载能力,提出一种新型的非对称渐开线斜齿圆柱齿轮.设计了用于加工非对称渐开线斜齿轮的齿条型刀具,分析了齿条型刀具与齿轮之间的参数关系.建立了非对称斜齿轮端面、法面、轴面的齿廓方程以及沿齿轮轴向的螺旋曲面方程,研究了非对称斜齿轮对的啮合关系,并推导了进行内、外啮合非对称渐开线斜齿轮的共轭齿轮的坐标变换矩阵.以文中分析的斜齿轮参数关系为基础,通过三维软件建立了参数化的非对称渐开线斜齿圆柱齿轮三维模型,验证了本文所创建的数学模型和理论分析的正确性.     

渐开线齿形活齿传动设计的解析法

对渐开线齿形活齿传动的设计问题,提出中心轮可直接选用正移距修正内齿轮,激波凸轮或双相凸轮的齿形廓线可采用多项式—变形渐开线—圆弧构成的复合曲线。采用解析法包括相似变换法推导出了与内齿轮相应的激波凸轮或双相凸轮的理论廓线及实际廓线方程。     

求解共轭齿形的轮转曲线等距偏移法

针对传统共轭齿形求解方法无法解决奇异点的问题,提出轮转曲线等距偏移法。分析了共轭曲线的等距偏移特性,推导出轮转曲线等距偏移线方程,基于该方程进行了圆弧齿廓的共轭齿形计算;采用圆弧逼近方式,以轮转曲线等距偏移线族求解任意齿廓的共轭齿形,并以含齿顶尖点的渐开线齿廓曲线为例进行共轭齿形计算;讨论了该方法的原理性误差,优化了该方法的求解精度。计算验证表明:相比于传统共轭齿形求解方法,轮转曲线等距偏移法能解决奇异点问题,且无需求解啮合方程,在齿廓曲线曲率半径变化率较小且存在奇异点时,用该方法求解共轭齿形优势明显。     

基于AutoCAD环境下的圆锥齿轮三维模型建立

用圆弧线代替渐开线,在AutoCAD环境下,可用Autolisp语言编程在计算机上实现直齿锥齿轮参数化三维建模.使用该研究成果,只需加载Autolisp程序,输入模数、齿数、齿轮分度圆锥角等参数,便可以自动生成直齿圆锥齿轮的三维模型.该方法用较简单、易记的几个常用参数即可构造出圆锥齿轮的三维模型.     

基于能量方程的柏叶口水库三维流场的模拟研究

采用基于能量方程的条带分析方法,对矩形河槽流速进行了模拟,在对模拟结果进行验证之后,将模型应用在拟建柏叶口水库三维流场研究中.通过适体坐标变换生成水库曲线型计算网格,将生成的曲线型网格细化、分层、分条带,最后用基于能量的方程进行一维、二维和三维的流场计算.整个模拟过程易于编程实现,并可通过设置网格的疏密程度,有效控制流...     

基于AutoCAD环境下的圆锥齿轮三维模型建立

用圆弧线代替渐开线,在AutoCAD环境下,可用Autolisp语言编程在计算机上实现直齿锥齿轮参数化三维建模.使用该研究成果,只需加载Autolisp程序,输入模数、齿数、齿轮分度圆锥角等参数,便可以自动生成直齿圆锥齿轮的三维模型.该方法用较简单、易记的几个常用参数即可构造出圆锥齿轮的三维模型.     

涡旋压缩机渐开线型线始端多对圆弧修正

为了提高涡旋压缩机的综合性能,提出了涡旋齿始端多对圆弧修正,这是一种能生成完全啮合型线的圆弧类修正方法.通过对2对圆弧修正的讨论,得出了任意n对圆弧修正涡旋齿的生成方法、始端几何参数间的通用关系式和修正圆弧方程.与传统的单对圆弧修正相比,多对圆弧修正同时可有效地提高压缩机的压缩比和涡旋齿始端强度.研究结果可直接应用于型线修正设计,所提出的圆弧作为涡旋型线的条件丰富了涡旋齿啮合的几何理论.     

渐开线齿轮凹模的线切割工艺研究

本文阐述了用数段圆弧曲线替代渐开线的基本原理，介绍了线切割机加工渐开线齿轮凹模的基本方法，对拓宽线切割机的应用领域进行了较深入的研究。     

基于UG的摆线齿轮泵转子参数化建模方法研究

阐述了内啮合摆线齿轮泵理论摆线和实际摆线的形成原理。建立了理论摆线参数方程,并进一步利用微分几何关系推导了实际摆线参数方程。然后根据所建立方程利用UG表达式功能直接绘制出内转子齿廓曲线,建立内转子三维模型。最后简单介绍外转子建模方法。