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双螺旋转子型线构型与刀具刃形设计研究

贾春阳  
【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。


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