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环面蜗杆副在膨胀机中的应用与研究

乔永钦  
【摘要】:随着工业的快速发展,节能问题越来越受到人们的关注。我国工业的各个领域中存在大量的小规模余热资源,合理的利用这部分能源,对于提高我国能源利用率,改善我国余热资源利用技术缺乏的现状具有重要的意义。螺杆膨胀机能够回收低品位热能并直接转换成电能,是一种在当前能源利用领域重大突破性的新型动力机。推广螺杆膨胀机对我国的国民经济和能源战略产生深远的影响,可以将我国能源的利用效率提高到一个全新水平。 单螺杆膨胀机具有理想的力平衡,且具有结构简单,噪音低等优点,其开发研究生产备受人们关注。在单螺杆膨胀机在制造过程中,最重要的也是最难的就是蜗杆和星轮构成的啮合副的的制造加工。而这对啮合副实质上是参数相当特殊的高精度环面蜗杆副。本文根据环面蜗杆副的基本原理,结合单螺杆膨胀机的特点,分析环面蜗杆副在单螺杆膨胀机中的应用,在前人的基础上,主要完成以下工作: (1)分析单螺杆膨胀机啮合副的型线,结合环面蜗杆传动的基本原理,确定单螺杆膨胀机的啮合副; (2)根据空间啮合理论,建立螺杆和星轮的数学模型,推导螺杆和星轮的齿面方程。根据所推导的齿面方程,确定空间瞬时螺杆诸齿槽前、槽后齿面方程和星轮各啮合齿的齿面方程; (3)运用Inventor三维软件对螺杆和星轮进行实体建模,并运用MATLAB软件对所建的模型校对,分析螺杆和星轮的齿面; (4)基于有限元法的基本理论,运用ANSYS分析软件对单螺杆膨胀机啮合副进行有限元模态分析,分析螺杆和星轮的固有频率和相对应的临界转速,为整机的动态性能分析奠定基础。 (5)研究螺杆和星轮的加工技术和加工原理,完成螺杆和星轮的实际加工。


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