通用涡旋型线理论研究与深入分析

涡旋压缩机型线设计研究中,对于任意简单平滑规则曲线至少二阶连续可导,此处型线采用极角、瞬时曲率中心和曲率半径来表征更为简单,基于此建立了涡旋型线啮合理论。针对通用涡旋型线设计存在的问题,深入研究了涡旋型线啮合理论、共轭型线节线、通用控制方程、通用方程和行程容积、内容积比、型线长度与曲率半径等关键几何公式。总结了通用涡旋型线,涡旋型线节线方程和通用型线控制方程等理论,分析了现有通用型线的一些缺陷及其通用型线控制方程理论的片面性。提出了基于泛函理论的通用涡旋型线统一数学模型理论,利用泛函理论,建立能表征任意几何形状且能集成现有各种涡旋型线数学模型的可取曲线类涡旋型线广义泛函方程, 进而可研究涡旋型线广义泛函的光滑性、一次变分二次变分及高次变分等解析特性,并利用变分法理论分析其泛函极值条件。为在不同阶空间利用泛函理论研究涡旋型线提供了机会,为通用涡旋型线研究拓宽了思路。     

基于泛函的涡旋型线共轭啮合理论

在涡旋压缩机涡旋型线设计研究中,针对单一涡旋型线受其固定数学模型固有特性的限制,并研究出通用涡旋型线的共轭啮合特征型线,分析平面曲线的啮合理论,研究共轭啮合型线的解析包络原理.对可取函数类基于泛函的涡旋型线的共轭啮合特性进行研究,建立基于泛函的涡旋型线的笛卡尔坐标表达式及其共轭型线的啮合条件,推导出基于泛函的涡旋型线的共轭啮合型线,动静涡旋型线特征几何中心距为r.根据通用涡旋型线的型线组合特性及级数系数收敛原则,给出具体算例,得到基于Matlab的涡旋型线及其共轭型线图形.基于泛函的涡旋型线共轭啮合研究为采用泛函理论的涡旋压型线研究提供了机会,拓宽了涡旋压缩机型线设计理论与方法研究的思路.     

基于向量方法的通用涡旋型线生成研究

以向量计算作为研究工具,针对单一型线设计不利于实际多性能需求的柔性化设计,利用Taylor级数思想和微分几何理论推导出基于泛函的通用涡旋型线方程。通过平面曲线啮合理论和泛函通用型线方程,得出型线向量在其啮合点处的法线和切线方向分解后的向量大小的关系,并证明其沿啮合点法线方向分解的向量大小可以用泛函通用型线方程表示。这种向量表示方法在型线生成时省去求积分的繁琐,有助于系数变化时生成的型线特性的研究。用向量计算的方式推导出涡旋型线啮合条件,便于在MATLAB上生成涡旋型线及共轭型线,因为向量矩阵的表示在运算中更符合MATLAB的计算规则,加快了运算速度,有助于通用涡旋型线的研究设计。     

通用涡旋型线参数变换特性及形状优化研究

针对通用涡旋型线设计及其形状优化，研究了基于切向角参数固有方程的弧函数通用泛函涡旋型线的系数参数变换特性，通过对各系数参数的单独特性分析，掌握了泛函弧函数涡旋型线在各个阶段的特性及其在整个阶段的共性。通过形状优化后的涡旋型线，在保证根部强度的同时，能使压缩比达到最大，兼顾了高强度和高压缩比的优点，使压缩效能达到最优。     

涡旋压缩机通用涡旋型线啮合条件研究

针对涡旋压缩机研究领域中的通用型线啮合条件和型线方程相关理论的不完整性,总结了国内外文献关于控制方程和通用型线啮合条件的研究内容,利用平面曲线啮合、微分几何关系、向量计算等理论,根据涡旋压缩机实际工作原理建立了动静盘涡旋型线啮合的数学模型。分别利用动静盘涡旋型线向量表达式证明控制方程,给出讨论;用数学形式说明了通用型线啮合广义条件;通过求取动静盘涡旋型线在啮合点上的曲率半径,验证了以向量表示的型线啮合的必然性。综合以上研究总结得出了比较完整的涡旋型线共轭啮合条件及对应动静盘涡旋型线方程。     

涡旋型线几何理论及耦合机理研究

在涡旋压缩机型线设计研究中,提出了涡旋型线的暂渐开与暂啮合理论,阐述了暂渐开中心、暂渐开区域、暂渐开角、暂啮合区域及暂啮合角等几何概念,研究了多种涡旋型线的特征几何特性和暂啮合区域所对应的暂啮合角之间的耦合机理,借以作为涡旋压缩机型线性能优劣及加工难易的判定理论。研究结果表明:正奇多边形渐开线型线的暂啮合角等于其特征几何外角的一半;正偶多边形渐开线涡旋型线的暂啮合角恰好等于其特征几何外角;随着多边形边数的增加,暂啮合区域所对应的暂啮合角从180°逐步减小,当特征几何边数趋于无穷多边形时,涡旋型线的暂啮合区域所对应的暂啮合角将趋近于0。通过涡旋型线几何特性和耦合机理的研究,证明了无穷多边形渐开线所构成的涡旋型线压缩机振动最小,运行最平稳,能效比最高。提出的涡旋型线耦合机理,为涡旋压缩机型线的研究拓宽了思路。     

涡旋压缩机啮合理论及通用型线控制方程

从涡旋压缩机工作过程入手，阐述了涡旋压缩机工作时涡旋盘啮合的广义条件，进而从广义条件出发推导了涡旋盘型线的通用控制方程。用通用型线方程给出了常用型线形式的表达式     

基于泛函的动压轴承型线集成理论研究

为了得到通用的优化模型,对动压轴承型线数学表达式的本质特点进行了研究.分析了动压轴承产生动压润滑的几何关键因素--楔形间隙的几何条件,结合傅里叶级数的解析特性,提出用傅里叶级数表示动压轴承型线的广义泛函方程,并用此方程详细分析了几种典型动压轴承型线,证明了此广义泛函的正确性.得到的广义泛函集成型线方程突破了动压轴承型线数学模型固有特性的限制,由此可研究表征动压轴承型线本质特征的根本因素.     

基于泛函的通用涡旋型线几何理论研究

在涡旋型线设计研究中,针对单一型线的限制性,提出以泛函理论为基础的新型涡旋型线设计思路,分析了平面曲线的啮合理论,对共轭啮合涡旋型线的解析包络原理进行了研究,得到了通用涡旋型线的共轭啮合特征型线,利用Taylor级数思想,得出通用涡旋型线的新形式,就涡旋型线的压缩行程容积、型线方程、曲率(半径)以及型线长度等基本几何性质,在笛卡尔坐标系下做了较详尽的阐述和推导,得出了坐标、向量和Taylor级数等三种形式下的涡旋型线的完整几何表达形式,目前的通用型线不代表涡旋型线的全部形式,只是特殊情况下的通用型线,为研究基于泛函理论的通用涡旋机械型线设计完整理论奠定了基础。     

基于插值函数对涡旋通用曲线逆向设计研究

针对目前涡旋型线设计不能准确求出具体系数的情况,研究了平面曲线和固有方程,利用插值函数,引入矩阵求解了涡旋通用曲线各个系数的值。利用特定点的有限数据,建立插值函数,进而得到基于插值函数的具体点,从而建立涡旋型线的具体函数方程,然后利用微分几何理论得到涡旋型线具体系数。该研究完善了现有涡旋通用方程理论,突破了涡旋线数学模型的限制,为涡旋压缩机型线的设计和研究拓宽了思路。     

通用型线泛函表达拓展及其涡旋盘研究

为使采用通用涡旋型线的涡旋盘生成过程简单便捷、易于实现,通过级数思想拓展了基于泛函的通用涡旋型线表达式,根据解析几何的向量方法得出共轭动静盘型线的两种不同向量形式,提出了涡旋盘向量生成一般流程以及运用MATLAB计算的具体设计实例。用具有“数”和“形”的向量方法表达动静型线及其啮合关系,既可以通过数值运算来控制涡旋型线的形状,又能几何直观地说明型线啮合原理及过程。得出的泛函拓展表达式不仅涵盖通用涡旋型线所有类别,还能避免传统方法计算的复杂性,有助于进一步系数优化选取研究。     

基于泛函的制冷涡旋压缩机变壁厚涡旋型线理论及形状优化

针对涡旋型线形状在整机设计中的重要性,提出了基于泛函理论的变壁厚涡旋型线设计理论及其优化设计方法,分析了涡旋体壁厚、动涡旋盘的最大外径、涡旋压缩机的轴向间隙、涡旋型线节距、涡旋体高度、公转半径等约束限制范围,建立了变壁厚涡旋型线优化数学模型,给出了变壁厚通用涡旋型线形状优化实例,通过与传统涡旋型线相比,得出了能满足性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线。     

通用型线电动涡旋压缩机的结构设计及动态仿真

根据通用涡旋型线的特性建立了切向角系数参数化模型;针对电动汽车涡旋压缩机防自转结构的动力特性问题,建立了圆柱销防自转机构的机构模型;基于圆柱销防自转结构的工作原理,从机构学和运动学的角度分析了圆柱销的受力。利用UG软件平台,实现动涡旋盘及电动涡旋压缩机其他零件的三维实体建模,构建虚拟样机模型。通过运动仿真,获得准确的运动学参数曲线,确保圆柱销防自转结构设计的准确性和可靠性。     

废油再生装置冷却设备涡旋压缩机结构参数优化

涡旋压缩机结构参数直接影响到润滑油分子蒸馏再生装备的效率。以基于泛函通用涡旋型线构成的变壁厚涡旋盘为研究对象,建立了以能效比为目标函数的结构参数优化模型。分析了涡旋压缩机压缩过程中由排气容积变化引起的热能变化及能效比变化。以能效比为目标函数,以涡旋盘结构参数及型线方程为变量,利用遗传算法得到能效比最优化时的变量。给出具体算例,并与等壁厚的涡旋型线构成的压缩机进行性能比较,得知前者更优。基于泛函的通用涡旋型线为涡旋压缩机型线设计拓展了思路。     

基于多目标遗传算法的涡旋型线形状优化

在涡旋型线形状优化设计中,分析了单目标优化设计的不合理性。提出了基于多性能因素的Whewell方程形式的通用曲线类型线函数表征形式。建立了多目标形状优化设计的数学模型。应用了基于共享小生境技术的非劣优选遗传算法。给出了涡旋型线形状的多目标优化设计实例分析。     

基于泛函的通用涡旋型线涡旋式滤油机真空泵三维建模及动态仿真分析

在涡旋式滤油机真空泵涡旋型线设计中,利用基于泛函的通用涡旋型线设计理论,对涡旋式滤油机真空泵运转机理进行了分析,利用工程分析软件PRO/ENGINEER建立了通用涡旋型线涡旋式真空泵零部件三维实体模型并进行了整机装配,运用PRO/ENGINEER动态仿真模块进行了涡旋式滤油机真空泵整机运动仿真,利用其放大功能,在放大几万倍的条件下,啮合点仍然保持正确接触,且在动态模拟仿真过程中运转正常,证明了通用涡旋型线理论和求解建立模型过程的正确性,为通用涡旋型线涡旋式真空泵的结构设计提供了依据,拓宽了单一涡旋型线设计理论与方法研究的思路。     

圆弧类涡旋修正齿型的设计方法研究

在深入分析涡旋压缩机渐开线齿型端部修正目的的基础上,提出了涡旋齿端的基本修正原则,得出了齿型的选取依据,提出了型线及齿端参数的设计步骤,给出了圆弧类修正齿型结构内容积比的通用计算方法。系统研究了三种常用修正齿型的特征,并提出了其工程设计方法,解决了多自由度修正齿型无法直接设计的工程问题。