涡旋压缩机双圆弧修正的几何理论和压缩比研究

推导出了涡旋压缩机渐开线型线的双圆弧修正齿的面积和质心的计算公式,并得到了由该齿构成的动静涡旋在不同曲轴转角下所组成的中心腔和各压缩腔轴向投影面积的计算公式,完善了双圆弧修正的几何学,同时得出了不同修正参数及不同排气角下的压缩比的计算公式,对涡旋压缩机的研究和设计有一定的指导作用.     

涡旋压缩机的变基圆型线研究

研究了具有内、外起始角的变基圆涡旋型线,根据展开角是否在x轴起始,给出两种形式的变基圆外型线方程,并明确给出相对应的内型线方程,推导出偏心距的表达式,分析了两种形式的变基圆涡旋型线方程的关系.对两种形式的变基圆涡旋型线进行双圆弧齿头修正,给出双圆弧修正型线方程,分析两种情况下修正型线方程的关系,并探究修正展角对修正齿头几何形状与压缩比的影响,为变基圆涡旋型线的研究提供了一定的理论基础和应用参考.     

涡旋压缩机双圆弧修正的解析法设计及误差分析

用传统的图解法设计涡旋齿的双圆弧修正时存在较大的设计误差，提出了解析法设计，得出了修正齿形参数间的通用关系式和修正圆弧方程，推导了修正涡旋齿的轴向投影面积和任意曲轴转角下的各压缩腔及中心腔容积的精确计算公式。对图解法设计进行了误差分析，结果表明：在由图解法设计的修正涡旋齿中，其圆弧段的啮合间隙误差已接近0．01mm，难以满足涡旋齿啮合的高精度要求，应采用解析法进行型线修正设计。     

涡旋机械的涡旋体始端型线研究

涡旋机械中涡旋体的始端型线不但影响排气角和压缩过程,而且与涡旋机械的整机性能及涡旋体始端的强度有密切联系．着重分析了圆弧型型线修正问题,包括对称圆弧修正、不对称圆弧修正、对称圆弧加直线修正和不对称圆弧加直线修正,研究了不同修正条件下的排气角．     

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.     

变壁厚涡旋膨胀机型线参数的优化分析

为深入研究变壁厚涡旋膨胀机的型线参数,文章以高次曲线组合型线和圆弧组合型线为例,建立了一种新的优化模型-涡旋型线占积比;讨论分析了型线参数对型线面积和占积比的影响;运用单目标遗传算法对占积比取得极值时的2种组合型线参数取值进行了优化,并运用多目标遗传算法讨论了型线面积和占积比同时优化时的非劣解集及对应参数的选取。该文的研究为变壁厚涡旋膨胀机型线参数的选取提供了一定的参考。     

涡旋齿端等β角圆弧类型线修正理论的研究

对等β角圆弧类涡旋修正齿型进行了深入研究,得到了这类修正齿型的齿端生成方法、齿型特点及齿端修正参数的通用表达形式,采用控制容积法导出了工作腔容积随动盘转角变化的解析计算式,提出了动态的切向和径向气体力作用面积的精确及简化计算方法,通过算例对两种方法作了对比和分析,明确了其使用条件,而这些修正理论适用于等β角圆弧类修正的所有齿型。     

采用对称圆渐近开线加直线修正涡圈始端型线的研究

为了提高涡旋机械的整体性能,采用对称圆渐开线加直线的方法对涡圈始端型线进行了修正,建立了对称圆渐开线加直线修正的几何理论,推导了啮合阶段的排气腔容积的计算公式,研究结果表明：涡圈始端采用对称圆渐开线加直线修正时,动、静盘涡圈仍能保证正确地啮合;涡圈始端对称圆弧修正是对称圆弧加直线修正的特例,而对称圆弧加直线修正又是对称圆渐开线加直线修正的特例。     

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.     

EA-SAL修正涡旋齿端面积计算

以EA-SAL修正涡旋齿为对象研究其几何特性,定义了涡旋齿端面积,用解析法推出了修正部分和未修正部分齿端面积的计算公式,并进行了几何参数及齿端面积的实例计算.结果表明,基圆半径、渐开线起始角、起始修正角、修正圆弧半径及涡旋齿终止展角可作为涡旋齿的基本几何参数,修正后的齿端面积明显增大,使涡旋齿中心部分强度提高.     

涡旋膨胀机改造及试验性能研究

针对涡旋膨胀机普遍存在输出功率和气动转化效率相对较低的问题,提出了基于涡旋体型线修正和进口面积调整的2种涡旋膨胀机结构改造方法。以具有圆弧加直线型线结构的涡旋压缩机为例,采用圆渐开线加过渡直线的组合型线修正方法,结合进口面积调整原则完成了涡旋膨胀机改造。试验结果表明:改造后样机全效率最高可达53%,输出功率随供气压力升高而增大,其中550kPa供气压力时输出功率可达780W;相同工况下,进口面积增大30%,输出功率增幅可达100W,全效率提高10%。该结果验证了涡旋膨胀机结构改造方法的有效性,为涡旋膨胀机结构设计和实用化奠定了理论和实践基础。     

谐波齿轮传动双圆弧齿形双向共轭设计方法

针对目前广泛采用的双圆弧齿形单向共轭设计方法存在的刚轮凸圆弧段共轭齿廓不确定问题,提出了一种基于柔轮和刚轮齿形联合共轭计算的双圆弧齿形双向共轭设计方法。该方法通过预设柔轮凸圆弧参数来进行共轭计算和拟合得到刚轮的双圆弧齿廓;增加了刚轮凸圆弧齿廓反向共轭计算得到柔轮凹圆弧齿廓的计算过程;将柔轮的拟合凹圆弧和预设凸圆弧相结合得到柔轮整体齿形;保证了刚轮凸圆弧段与柔轮两段圆弧均能共轭啮合。双圆弧齿形的啮合侧隙分析与有限元接触分析结果表明:与单向共轭法的设计结果相比,双向共轭法所设计的双圆弧齿形在整个齿廓段都能参与啮合,存在多点啮合现象,具有更大的齿廓接触面积和更小的齿面接触应力,提升了谐波齿轮传动的啮合性能。     

涡旋齿端不等β角圆弧类型线修正研究

对不等β角圆弧类涡旋齿端的修正方法进行了深入研究,总结并阐述了这类修正方法的齿端生成理论及其工作特点,详细给出了齿端几何参数的设计与计算方法．在分析啮合过程一般规律的基础上,采用控制容积法导出压缩腔的工作容积及切向、径向气体力作用面积在整个工作过程中随动盘转角变化的精确解析计算式,这些计算式均适用于所有不等β角圆弧类型线的修正     

涡旋齿端型线的三角函数类修正几何理论

对涡旋齿端型线的三角函数类修正几何理论进行了深入研究,阐述了这类修正的齿端生成方法及型线的特点．在分析啮合过程一般规律的基础上,采用等距线法导出了压缩腔、排气腔容积在整个工作过程中随曲轴转角变化的通用解析表达武,系统分析了修正参数对压缩腔、排气腔容积和内容积比的影响．推导出的解析表达武适用于包括圆弧类修正的所有三角函数类型线的修正．     

圆弧类修正齿型涡旋机械气体力研究

分析了采用圆弧和线段修正齿端的涡旋机械型线啮合规律,发现只有修正曲线参与啮合的转角阶段的气体力才有别于不修正齿型;总结出了其在任意动盘转角位置的切向和径向气体力的简化和精确解析计算方法,该方法适用于所有采用圆弧和线段修正的涡旋齿型.实例验证表明,简化计算方法所带来的偏差切向力不超过5%,径向力不超过15%.齿端修正后切向和径向气体力波动幅度约增大1倍,不足压缩工况下径向气体力的最大值已接近切向气体力的最小值.     

对称圆弧修正齿型涡旋压缩机排气孔的开设分析

提出了对称圆弧修正齿型涡旋压缩机排气孔的选取原则及计算方法,通过计算得到了圆形和腰形排气孔动态排气面积的变化规律及其与修正角的关系。考虑排气孔在实际敢过程中的节流作用,用模型对排气过程进行了计算机模拟,得到了排气腔实际压力的变化规律,在深入分析实际排气过程特点的基础上,得到了圆形排气孔与腰形排气孔的排气损失、二者的对比情况与修正角的关系。     

涡旋式压缩-膨胀复合机的能量转换效率

涡旋型线的齿端修正对涡旋机械的性能有着重要影响.本文采用两段圆弧修正的方法对涡旋式压缩-膨胀复合机的涡盘进行齿端型线修正.用能量转换效率作为评价指标,研究了不同负载和不同进气压力条件下复合机膨胀过程的性能.试验结果表明,型线修正后能有效增加复合机中心腔的吸气容积,提高复合机的主轴轴功率及能量转换效率,为进一步的结构优化设计提供了依据.     

基于瞬心线的谐波传动双圆弧齿形设计方法

为提高谐波传动的啮合性能,提出一种基于轮齿瞬心线的成对双圆弧齿形设计方法.根据谐波传动轮齿瞬心线与其共轭啮合点的相伴运动建立齿形共轭、二次共轭及双共轭条件式,并依据瞬心线与双圆弧曲率特性推导出瞬心线、齿形曲率及其拐点相关的共轭区间连续条件式.以齿廓的起止啮合点与拐点为特定共轭点,将谐波传动双圆弧齿形设计问题转化为特定点共轭约束的成对同时设计问题,建立设计方法,并设计了一对三个特定共轭点的双圆弧新齿形,实现了共轭区间连续不间断.该设计方法几何意义明确,从原理上避免谐波传动齿顶干涉,不再需要圆弧拟合与齿形优化.啮合仿真表明所设计的一对双圆弧齿形在非共轭点位置有很好的啮合性能.     

双圆弧谐波齿廓设计方法

针对双圆弧齿廓参数表征量多、圆弧尺度与设计参数关联度低的不足，提出一种根据柔轮齿与刚轮齿的相对运动特征设计双圆弧谐波齿廓的方法．首先，根据工况参数与柔轮中线变形曲线函数特征，分别在固定刚轮与固定柔轮两种形式下分析柔轮齿廓公切点的运动轨迹，提取其最大切向位移量作为齿顶圆弧的参数特征，并建立齿顶齿廓连续共轭条件及设计公切点倾角；在此基础上，根据给定的齿厚比与分度圆，分析切向位移量系数与公切线倾角对共轭啮合区间的影响，并结合连续共轭条件遴选合理的齿廓重要参数．其次，结合算例分析了传动比分别为80和100时柔轮齿与刚轮齿的啮合状态及性能，结果显示共轭齿廓能够实现连续啮合且不存在干涉．最后，结合有限元仿真校验齿廓啮合特性，结果表明：共轭存在角度为68.31°、单侧共轭齿对数为37对、啮合侧隙最大值小于10μm，有限元仿真与数值算例分析结果基本吻合，验证了本文设计方法的有效性．     

梯形齿与双圆弧齿同步带传动精度分析

分析了同步带齿与轮齿齿形参数在传动中产生的多边形效应基础上,建立了同步带传动精度计算模型,由此分析了紧迫长度、带与轮齿形参数对传动精度的影响,并对梯形齿、双圆弧齿同步带传动精度进行了计算和比较,为同步带在精密设备上的应用提供了计算依据。