CP型单螺杆压缩机设计制造基础及运动特性分析

论文摘要

单螺杆压缩机作为当今压缩机领域最顶尖技术的产物,是当前最新技术的机电一体化的通用设备之一,具有结构紧凑,力平衡性优良,单机容量大,无余隙容积,噪声低,振动小等优点,广泛应用于空气动力、军事、石油、机车、制冷、化工、医药等众多领域。本文对CP型单螺杆压缩机进行了探索性研究,主要完成了以下工作:探索了单螺杆压缩机螺杆与星轮的啮合特性,运用空间啮合理论推导出了螺杆左、右螺旋槽面方程。计算了星轮二次包络的啮合方程及星轮二次包络的齿面方程。确定了单螺杆压缩机关键零件的几何参数,利用三维计算机辅助设计软件UG建立了单螺杆压缩机关键零件的三维实体模型并进行了虚拟装配。运用多体动力学软件ADAMS对虚拟样机进行了运动学仿真分析,得到了单螺杆压缩机关键零件的运动情况。利用有限元分析软件ABAQUS对单螺杆压缩机样机模型及其关键零件进行了模态分析,仿真计算出了样机模型及关键零件的固有频率和振型图,分析结果验证了该样机的固有频率满足设计要求。介绍了快速成型制造技术的分类及projet3Dsystem SD3000快速成型机的快速成型原理,应用projet3Dsystem SD3000快速成型机制造了单螺杆压缩机的关键零件螺杆和左右两星轮片,装配后螺杆与星轮能正常啮合,运转灵活,验证了前文中理论分析和建模的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 物理量名称及符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 单螺杆压缩机发展概况
• 1.2.1 国外发展概况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.2.3 目前研究中存在的不足
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 单螺杆压缩机的啮合基础
• 2.1 圆台（圆柱）型线一次包络坐标系的建立及坐标变换
• 2.2 螺杆的齿面方程
• 2.2.1 右包络圆台（圆柱）母面的方程
• 2.2.2 啮合方程
• 2.2.3 螺杆右螺旋槽面方程
• 2.2.4 螺杆左螺旋槽面方程
• 2.3 星轮片的齿面方程
• 2.3.1 二次包络星轮片的坐标系选择和坐标变换
• 2.3.2 星轮片左、右齿面方程
• 2.4 本章小结
• 第3章 单螺杆压缩机三维实体建模及运动仿真
• 3.1 单螺杆压缩机三维实体建模及装配
• 3.1.1 螺杆与星轮参数的确定
• 3.1.2 包络圆柱母面参数的确定
• 3.1.3 单螺杆压缩机关键零件的三维实体建模
• 3.1.4 总体装配
• 3.2 单螺杆压缩机运动仿真
• 3.2.1 建立单螺杆压缩机运动学仿真模型
• 3.2.2 计算求解与结果后处理
• 3.3 本章小结
• 第4章 单螺杆压缩机有限元模态分析
• 4.1 机械结构模态分析的主要步骤
• 4.2 螺杆及螺杆轴模态分析
• 4.3 星轮模态分析
• 4.4 单螺杆压缩机样机模态分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 单螺杆压缩机关键零件快速成型制造
• 5.1 快速成型设备及成型原理
• 5.1.1 快速成型设备
• 5.1.2 快速成型原理
• 5.2 单螺杆压缩机螺杆及星轮的快速成型
• 5.2.1 螺杆的快速成型
• 5.2.2 星轮片的快速成型
• 5.2.3 螺杆与左右星轮片啮合调试
• 5.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间所发表的论文与参与的科研项目
• 附录A 螺杆与星轮二次包络啮合方程程序
• 附录B 螺杆螺旋槽面底部和顶部啮合线程序
• 附录C 螺杆螺旋槽与星轮片啮合点坐标