单螺杆压缩机三维实体建模及动态特性研究

论文摘要

单螺杆压缩机具有结构优良、噪声低、力平衡性好及可靠性高等独特优势,自从上世纪60年代从国外发展起来后,备受国际压缩机行业重视。然而,目前只有极少数的发达国家能够生产。虽然国内一些单位经过30多年的深入研究,已经掌握了螺杆和星轮型线的设计理论及技术,但对于单螺杆压缩机的动态特性却鲜有研究,对单螺杆压缩机技术掌握尚不成熟。本文将三维建模软件与有限元分析软件结合起来,根据某排量单螺杆压缩机的设计图纸,在三维建模软件中构建单螺杆压缩机关键部件的几何模型。利用该三维建模软件与有限元分析软件的数据交换功能,将单螺杆压缩机关键部件的结构模型导入有限元分析软件中,建立了单螺杆压缩机关键部件的有限元分析模型,在有限元分析软件中对模型进行了动态特性分析。论文重点研究了单螺杆压缩机关键部件模型的构建及简化,三维建模软件与有限元分析软件之间的数据接口,总结和归纳了动态特性分析方法,并通过有限元分析获得了单螺杆压缩机关键部件的固有频率和振型等模态特性参数。通过固有频率和振型的分析预测了振动特性,可以避免外界激励频率和结构的固有频率相同或接近,防止共振。本文发现了原设计的薄弱环节,为该压缩机的设计改进提供了科学的理论依据。并且,模态分析是谐响应分析、瞬态动力学分析、频谱分析等其它动态分析的基础,是对单螺杆压缩机进行详细动力学分析的起点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 单螺杆压缩机国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 单螺杆压缩机的结构及工作特点
• 1.3.1 单螺杆压缩机的结构
• 1.3.2 单螺杆压缩机的工作过程
• 1.3.3 单螺杆压缩机的特点
• 1.4 课题研究的目的及意义
• 1.5 论文的主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 单螺杆压缩机三维实体建模
• 2.1 软件设计平台
• 2.1.1 本文所用三维建模软件概况
• 2.1.2 本文所用三维建模软件的功能
• 2.2 实体建模
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统动态分析的基本理论
• 3.1 模态分析的基本概念和理论
• 3.1.1 模态分析的理论基础
• 3.1.2 模态分析技术的应用
• 3.2 结构动态分析中的有限元法
• 3.2.1 有限元法求解思路
• 3.2.2 本文所用有限元分析软件的基本组成与功能
• 3.3 本章小结
• 第四章 单螺杆压缩机有限元模型的建立
• 4.1 有限元分析软件与三维建模软件接口转换
• 4.2 利用中间数据格式转换
• 4.2.1 利用IGES格式进行数据转换
• 4.2.2 利用Parasolid格式进行数据转换
• 4.2.3 数据转换过程中注意事项
• 4.3 有限元模型的建立
• 4.3.1 单元选取
• 4.3.2 有限元分析软件导入单位
• 4.3.3 网格划分
• 4.3.4 单螺杆压缩机关键部件有限元模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 单螺杆压缩机动态特性分析
• 5.1 模态分析
• 5.1.1 数值模态分析的目的
• 5.1.2 数值模态分析的评价原则
• 5.2 单螺杆压缩机关键部件模态分析
• 5.2.1 星轮振动模态分析
• 5.2.2 螺杆振动模态分析
• 5.2.3 螺杆轴振动模态分析
• 5.2.4 机壳振动模态分析
• 5.3 综合分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢