摘 要近年來，伴隨著我國經(jīng)濟，工業(yè)水平的不斷提高和發(fā)展，噪聲比較小，壽命相對較長，壓縮效率非常高，性能穩(wěn)定且平衡的供氣設(shè)備逐漸引起了大家的關(guān)注。雙螺桿壓縮機憑借優(yōu)異的功能，其可靠性，操作維修，適應(yīng)性，以及其他特點被應(yīng)用在各種工業(yè)場合。類似于化工，機械，醫(yī)療，國防工程，金屬冶煉，土木建筑等多個工業(yè)部門。八十年代后，隨著其技術(shù)的成熟，其運用范圍也在始終的擴充。又因為雙螺桿壓縮機目前已經(jīng)系列化，零件相對較少，其在所有壓縮機中，其份額已經(jīng)占了一半，市場份額也超過了 。因此，研究雙螺桿壓縮機的意義是具有特殊性和重23要性的。雙螺桿壓縮機是回轉(zhuǎn)式壓縮機的一種，其運動原理主要是通過轉(zhuǎn)子的運動引起容積的變化，進而使氣體發(fā)生改變。因此研究重點是其中的一對轉(zhuǎn)子的運動。本文主要是研究噴油式雙螺桿空氣壓縮機，著重研究設(shè)計轉(zhuǎn)子新型型線，對其相關(guān)影響因素逐個分析優(yōu)化，達到最優(yōu)。本文中陰陽轉(zhuǎn)子齒數(shù)比例為 4：6，采用單邊不對稱擺線圓弧型型線，對齒間容積，齒間面積，齒間嚙合線等進行計算分析。關(guān)鍵詞：噴油雙螺桿壓縮機 陰陽轉(zhuǎn)子型線設(shè)計 齒間容積 AbstractIn recent years, with the continuous improvement and development of the economic and industrial level in China, the noise is relatively small, the life is relatively long, the compression efficiency is very high, and the stable and balanced gas supply equipment has gradually aroused the attention of everyone. Twin screw compressor has excellent functions, its reliability, operation and maintenance, adaptability and other characteristics are applied to various industrial occasions. It is similar to chemical industry, machinery, medical treatment, national defense engineering, metal smelting, civil engineering and so on. Since 80s, with the maturity of its technology, the scope of its application has also been expanding. And because the twin-screw compressor is now serialized, the parts are relatively small, its share in all compressors has already accounted for half, and the market share is more than 2/3. Therefore, the significance of studying twin screw compressor is of particularity and importance. Twin-screw compressor is a kind of rotary compressor. Its motion principle is mainly through the movement of the rotor, causing the volume change, and then changes the gas. Therefore, the research focuses on the movement of one pair of rotors. This paper mainly studies the fuel injection twin screw air compressor, which focuses on the design of a new type of Rotor line, and analyzes and optimizes the related factors one by one to achieve the best. In this paper, the proportion of the tooth number of the Yin and Yang rotor is 4:6, and the single side asymmetrical cycloid arc type line is used to calculate and analyze the volume of the teeth, the area between the teeth and the meshing line between the teeth.Key words: Design of double screw compressor, yin-yang rotor profile, design of inter tooth volume目 錄前 言 1第一章 關(guān)于課題壓縮機的介紹背景 21.1 螺桿壓縮機的分類、應(yīng)用及其優(yōu)缺點 .31.1.1 螺桿壓縮機的分類 .31.1.2 螺桿壓縮機的應(yīng)用 .31.1.3 螺桿壓縮機的優(yōu)缺點 .41.2 研究雙螺桿壓縮機的目的和意義 .41.3 壓縮機的基本結(jié)構(gòu)，工作原理 .61.3.1 基本結(jié)構(gòu) .61.3.2 工作原理： .61.4 國內(nèi)外雙螺桿壓縮機的研究狀況： .81.5 本文小結(jié); .9第二章 轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計原則 102.1 轉(zhuǎn)子型線設(shè)計要素 .102.2 型線方程和嚙合線方程 102.2.1 坐標系建立及坐標變換 .102.2.2 齒曲線及其共軛曲線 .122.3 單邊不對稱擺線-銷齒圓弧型線 13第三章 螺桿壓縮機的相關(guān)計算 213.1.齒間面積 213.2 齒間容積： .213.3 容積流量及容積效率 .213.3.1 理論容積流量 .223.3.2 實際容積流量 .223.4 軸功率及絕熱效率 .223.4.1 指示功 W223.4.2 軸功率 .233.4.3 絕熱效率 η ad .243.4.4 絕熱指示效率 ? i243.5 電動機功率 .243.5.1 傳動效率及電動機效率 .243.5.2 電功率 .24第四章 壓縮機的吸出氣孔設(shè)計 254.1 吸氣孔口 .254.2 排氣孔口 .26第五章 相關(guān)零部件的介紹 265.1 機體 .265.2 轉(zhuǎn)子 .265.3 軸承 .275.4 軸封 .27第六章 轉(zhuǎn)子簡單的有限元分析 286.1 轉(zhuǎn)子的徑向力和軸向力計算 .286.1.1 轉(zhuǎn)子的徑向力 .296.1.2 轉(zhuǎn)子的軸向力 .306.2 有限元分析 .30第七章 論文總結(jié) 357.1 論文感悟 .35參考文獻 36延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書1前 言空氣壓縮機已經(jīng)成為制造業(yè)重要的一部分，是機械制造業(yè)不可替代的一部分。它的使用范圍很廣闊，是具有剛性需求的產(chǎn)業(yè)。它在交通，紡織，土木建筑，機械制造，石油采礦，電子技術(shù)，國防安全方面都是非常重要的空氣動力設(shè)備。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，它也越來越多的應(yīng)用在其他如農(nóng)業(yè)，醫(yī)療等各個方面。因此，具有非常重要的一點是，生產(chǎn)制造各種空氣壓縮機已經(jīng)迫不容緩?？芍獕嚎s機的發(fā)展?jié)摿涂臻g是很大的。根據(jù)權(quán)威的資料顯示，未來十年，壓縮機在我國的市場將會以的速度增長。10%作為被廣泛使用的雙螺桿壓縮機，實質(zhì)是回轉(zhuǎn)式壓縮機的一種，但是它的工作容積和往復(fù)式壓縮機是有區(qū)別的?；剞D(zhuǎn)式壓縮機主要是氣體的緊縮過程是憑借容積變換而進行的。而容積變化又和它的壓縮腔內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)子有關(guān)。是通過轉(zhuǎn)子的不斷運動造成的。除此之外，二者間區(qū)別點還有就是，回轉(zhuǎn)式壓縮機運動的周期在變大或者變小，而且它的空間位置并不是一直固定的，也是時刻在變化更替的?；剞D(zhuǎn)式壓縮機與往復(fù)式壓縮機相同，是通過容積變化引起氣體的壓縮。是其內(nèi)部轉(zhuǎn)子在氣缸中運動致使壓縮腔的體積不斷發(fā)生變化。因此它們都屬于容積式壓縮機。但同時，他也具備速度式壓縮機的性質(zhì)，所有回轉(zhuǎn)壓縮機同時兼?zhèn)渖鲜鰞煞N壓縮機的性質(zhì)和特點?；剞D(zhuǎn)式壓縮機還有因為突出性能—轉(zhuǎn)速高，能夠直接連接高速運行的原動機（有內(nèi)燃機，電動機，發(fā)動機） 。與此同時，伴隨著高轉(zhuǎn)速，也會使機組帶來輕重和小尺寸的一些特點。而且轉(zhuǎn)子在一周之內(nèi)的多次排氣進程，使他的氣壓輸氣平均，壓力脈動數(shù)值不大，大容量的儲氣罐無需去使用。此外，回轉(zhuǎn)式壓縮機因為不具有往復(fù)運動機構(gòu)，所以零部件特別是易損失件較少，也不具備氣閥，所以構(gòu)造簡單，緊湊。因此制造時候較方便，成本也是比較低。同延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書2時，又因為具有維護周期長，操作容易簡便，容易實現(xiàn)自動化。此外，回轉(zhuǎn)式壓縮機在移動式機器中，運動機構(gòu)動力平衡性良好的優(yōu)勢很明顯。故所以它的轉(zhuǎn)數(shù)較高，基數(shù)小。同時，與往復(fù)式壓縮機一樣，其排氣量和排氣壓力無關(guān)。是具有強制輸氣的特點?；剞D(zhuǎn)式壓縮機適應(yīng)性也很強，能夠同時在較大的工況范圍內(nèi)維持著高效率。并且在排氣量較小時，不會出現(xiàn)速度壓縮機那樣的喘振現(xiàn)象。同時回轉(zhuǎn)式壓縮機（如離心壓縮機，螺桿式壓縮機）運動部件相互之間，運動件和固定機件之間，比如陰陽轉(zhuǎn)子，都沒有直接的接觸，同時無需在工作腔內(nèi)部周壁上潤滑，以此保證氣體的潔凈度數(shù)，做到無油的壓縮氣體即無油螺桿壓縮機。同時，由于運動部件之間無氣閥，又存在間隙，所以能壓縮渾濁，粉塵，攜帶液體的氣體。但同時，壓縮機也有如下的缺點：工作容積與吸排氣孔口周期性的切斷，時而相通，再加上高轉(zhuǎn)數(shù)，因此會造成比較強烈的空氣噪聲。其中離心壓縮機和活塞壓縮機尤為突出，所以若被用戶采用，必須采取相關(guān)消音措施。還有，回轉(zhuǎn)式壓縮機工作間的周壁形狀并不都是圓柱形，造成運動件和固定件之間，運動件之間密封問題不能夠有效解決，必會產(chǎn)生一定的運動間隙，導(dǎo)致氣體在間隙之間會產(chǎn)生泄漏，還有轉(zhuǎn)子自身的剛度，因此這就先天的固定了壓縮機的始終無法達到較高的壓力，使用的范圍必然會有局限。另外，類似的壓縮機如轉(zhuǎn)子式，離心式，螺桿式，這些運動機件表面都是些曲面形狀，主要是為了讓它的嚙合運動改變?nèi)莘e，這樣就造成這些曲面的檢驗和加工比較復(fù)雜，因此專用設(shè)備和刀具的使用，也讓它更加昂貴。其整體結(jié)構(gòu)如下：延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書3第一章 關(guān)于課題壓縮機的介紹背景1.1 螺桿壓縮機的分類、應(yīng)用及其優(yōu)缺點1.1.1 螺桿壓縮機的分類螺桿壓縮機有很多種種類，每種其形狀大小也不近同。有如下分類方式： 如果按照工作容積有無油液體來分，可分為無油螺桿壓縮機和噴油螺桿壓縮機；若按照結(jié)構(gòu)形狀來分，又可分為固定式，開放式，移動式等；此外，根據(jù)轉(zhuǎn)子的數(shù)量來分，又可分為單螺桿壓縮機和雙螺桿壓縮機。此外，還可分為內(nèi)壓縮和外壓縮壓縮機，工藝壓縮機等其他的類型。盡管分類方式不同，角度工況也不同，但是每種壓縮機的原理大似是相同的。每種壓縮機都適用于單一情況，并發(fā)揮更好的作用。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書41.1.2 螺桿壓縮機的應(yīng)用螺桿式壓縮機就應(yīng)用于多個領(lǐng)域，如氣體的凈化，氣體的動力，作為起清潔作用的空壓機。在氣體凈化這一方面，主要是用于打掃衛(wèi)生，保持食物的清潔，清除物體表面的污垢等作用。在作為動力方面，對機械工具的催用，如對大型機械的使用，機械機床的驅(qū)動，高壓爐的驅(qū)動，以及某些精加工所需要的動力。在凈化氣體方面，原理主要是利用其高壓力，使多種混合氣體中的氣體分離開以獲得所需要的氣體。重點是作用在醫(yī)療方面，可作為緊急的備用設(shè)備。螺桿壓縮機應(yīng)用范圍很廣泛，涉及到多個方面。比如以下幾種類別：（1）噴油螺桿空氣壓縮機作為動力驅(qū)動的噴油螺桿壓縮機已經(jīng)實現(xiàn)系列化，一般情況下是在大氣壓力作用下使氣體吸入，其中單極排氣壓力有如下 0.6Mpa、1.2Mpa 等其他各種形式。其中有一些極少部分用于去驅(qū)動兩級的大型風(fēng)鉆壓縮機。這種類型的壓縮機流量容積范圍較少，排氣壓力上限為 2.6Mpa.目前主要被應(yīng)用于對空氣品質(zhì)要求很高的一些特殊場合，類似于醫(yī)療，食物，織坊等相關(guān)企業(yè)，這使得原先在此領(lǐng)域的無油壓縮機份額不斷被擠壓，逐漸減少。（2）噴油螺桿制冷壓縮機制冷壓縮機分為本封閉和全封閉兩種，主要在家庭住宅，以及商業(yè)用的樓房中相關(guān)中央空調(diào)系統(tǒng)被大量使用，并且其產(chǎn)出的量遠大于開啟式。除此之外，它還被用于相關(guān)的制冷裝置設(shè)備中，如相關(guān)工業(yè)的制冷要求，食品保存所需要冷凍，冷藏等作用。此外，制冷壓縮機有單雙級兩種，它們的蒸發(fā)溫度是不相同的。分別是零下 25 度和零下 40 度。此外，能夠確保冷暖都能供的兩用螺桿機組也在近年來得到很大的發(fā)展。（3）噴油螺桿工藝壓縮機延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書5工藝壓縮機主要作用是用來壓縮工業(yè)氣體，類似于氫氣，天然氣等危險的容易爆炸和燃燒的氣體，運行的工作壓力是由其流程決定的。其中各個壓力值如下：排氣壓力在 4.5 至 9MPa 之間,容積流量是在 2 到 210 之間，單級壓力比最高為 10.其他一些如噴水螺桿壓縮機和干式螺桿壓縮機，都有其各自的作用。分別是用于能夠使氣體產(chǎn)生聚合作用，噴入的水充當溶劑，與潤滑油分離，沖散掉反應(yīng)的化合物。還有一些壓縮機可以由多種氣，液體混合使用，也可以作為真空泵使用，總而言之，因為其氣體排出壓力和其他因素如溫度，流量容積等無關(guān)，而被廣泛應(yīng)用于軍工，國防，科技，醫(yī)療等各個方面。這種簡便安全的性能使得壓縮機在世界范圍內(nèi)各個方面被廣泛的使用。1.1.3 螺桿壓縮機的優(yōu)缺點螺桿壓縮機因為突出的性能，而被廣泛應(yīng)用于各種各樣的場合。它的優(yōu)點很明顯，主要是這幾點：由于它的結(jié)構(gòu)比較簡單，零部件已經(jīng)系列標準化，所以使用起來很方便，出現(xiàn)故障的話，也很好的進行維護修理。同時，機器重量也比較輕，體積大小也適中，工作時候很穩(wěn)定，不會出現(xiàn)緊急的一剎一停的情況。還有，它不僅僅支持單一空氣輸入，多種其他的氣體混合輸入也是可以的。這一點可以說明它應(yīng)用范圍比較廣。綜上所述，它的優(yōu)點很多很明顯。但同時，它的缺點也是有的。由于壓縮機主要是靠相互嚙合的轉(zhuǎn)子的運行來帶動工作，而轉(zhuǎn)子角復(fù)雜需要專門的設(shè)備，故此造價較高。工作過程中，總是會出現(xiàn)氣體的泄漏，氣體并沒有完全使用上，因此輸出的氣體壓力值上限有限制，只能適用于一些中低壓機器等。1.2 研究雙螺桿壓縮機的目的和意義本文是對噴油雙螺桿壓縮機的設(shè)計，題目選自于科學(xué)研究。在對前人的理論知識充分認識和完全弄懂的前提下，開始了自己的設(shè)計研究。在已經(jīng)擁有設(shè)計所需要的參數(shù)以及要求的前提條件下，對雙螺桿壓縮機的以下幾個方面進行研究：包括幾何性質(zhì)，受力的分析計算，重點中的轉(zhuǎn)子型線的研究以及陰陽轉(zhuǎn)子的加工等，對以延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書6上進行計算最優(yōu)，以提高雙螺桿壓縮機的效率和機械性能。目前，雙螺桿壓縮機因為其性能高而被廣泛應(yīng)用于各個方面，因此對于它的設(shè)計力求達到最優(yōu)成果。其中，重點因素是其中的一對轉(zhuǎn)子，圍繞其型線的最新設(shè)計優(yōu)化，使型線中的泄漏三角形、接觸線長度、容積面積達到效率最高。此外，轉(zhuǎn)子本身精度較高，需要專用設(shè)備精確加工出來。確保其擁有足夠的精度，使它的表面粗糙度超過預(yù)估值。此外，對于壓縮機其他工序也要進行設(shè)計優(yōu)化。對吸出氣孔的位置和形狀要合理優(yōu)化，借此進一步提高效率。并且，對孔口的安置以及型線的設(shè)計等因素與噪聲的影響指標進行研究分析，確保噪聲進一步的降低，達到最優(yōu)解。在設(shè)計壓縮機過程中，也能夠進一步加深我們對它的認識。深入了解到壓縮機國內(nèi)外的發(fā)展進程，認識到我國目前與國外的差距。對壓縮機內(nèi)部零部件的認識選擇，整個主機機構(gòu)的選擇，系統(tǒng)的選擇等，深刻了解到壓縮機的基本特點和性能要求。同時，對設(shè)計過程中轉(zhuǎn)子影響的幾個主要因素，將之與主要設(shè)計參數(shù)確定起來，通過自己的設(shè)計計算，構(gòu)架起理論和實際的通道，使自己在這個過程中學(xué)到更多，做到理論和實際相結(jié)合。雙螺桿壓縮機是一種年輕的壓縮機，在其壓縮機的歷史上，屬于后來居上的一種。憑借自身的可靠性，簡便性，易于維修，保持好動力的平衡等優(yōu)異性能，迅速的占領(lǐng)了大批的市場需求。目前已知的市場所占份額已經(jīng)達到 80％以上，這也進一步刺激了人們對雙螺桿壓縮機的研發(fā)設(shè)計。但也認識到，我國目前在這方面的短板，對于轉(zhuǎn)子型線設(shè)計理念的不足，很多關(guān)鍵性的技術(shù)仍舊沒有掌握，很多方面依舊從國外引進和借鑒。因此，通過本次的設(shè)計，加深對雙螺桿壓縮機的充分了解，對其性能的提高，力爭使我國的壓縮機技術(shù)得到進一步的優(yōu)化，使人們生產(chǎn)生活有進一步的提高。對個人來說，本次的設(shè)計過程，充分的將理論與現(xiàn)實結(jié)合，對自己今后的學(xué)習(xí)和研究有了很高的提升。1.3 壓縮機的基本結(jié)構(gòu)，工作原理延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書71.3.1 基本結(jié)構(gòu)雙螺桿壓縮機是一種回轉(zhuǎn)式壓縮機，主要是由一對相互嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子構(gòu)成。主要部件有一對端蓋，殼體，軸承，密封裝置，定位裝置等。雙螺桿壓縮機腔體內(nèi)部一對相互嚙合的轉(zhuǎn)子（分別是陰、陽轉(zhuǎn)子）平行的配置著，形狀呈螺旋形。其中螺桿形狀很復(fù)雜，需要特定的設(shè)備進行加工。加工方式有兩種：一種是傳統(tǒng)的粗加工，然后精加工。還有一種是采用切削工藝逐步加工。壓縮機的工作過程主要是通過機體內(nèi)部和轉(zhuǎn)子之間形成的密封空間，其位置隨著容積的變化，從吸氣孔逐漸移出氣孔，完成接下來一系列的吸氣-壓縮-排氣的工作過程。壓縮機中工作過程，首先是陽轉(zhuǎn)子和電動機相連接，然后帶動陰轉(zhuǎn)子運動。壓縮機殼體兩側(cè)，分別按照要求，各設(shè)置一定尺寸和大小的孔口。分別是吸、出氣孔。其作用是為了吸氣和排氣。裝配圖如上:其工作流程如下：首先是氣體除去雜志后進入到壓縮機內(nèi)部，與內(nèi)部潤滑油混合后，經(jīng)過壓縮，然后通過油氣分離罐，進行兩次過濾分離，使含油量顯著降低到一個合理標準后，氣體才能夠經(jīng)過冷卻后頭送入到系統(tǒng)中使用。1.3.2 工作原理：螺桿壓縮機工作過程主要是三個方面—吸氣，壓縮，排氣。下面只取一對相互嚙合的齒研究分析過程（每對齒的工作循環(huán)相同）依次介紹，并配圖加以形象具體化。首先介紹的是吸氣過程，如圖所示：延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書8這是陰陽轉(zhuǎn)子吸氣過程展示圖。在此圖中，陰陽轉(zhuǎn)子分別按照逆、順時針相互嚙合運轉(zhuǎn)。在運轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子之間的嚙合逐漸脫離分開，齒之間形成了一定的容積大小，并且容積區(qū)域能夠和機體上的吸氣孔相通，由于內(nèi)部容積處于真空狀態(tài)，在壓力差的作用下，外界氣體不斷地涌入容積區(qū)，這就是轉(zhuǎn)子的吸氣過程。隨著轉(zhuǎn)子之間的不斷地分離，齒間容積也會不斷的增大，氣體也會持續(xù)的吸入。當容積區(qū)域達到上限時，將不會再次吸入氣體，并且容積區(qū)也將會與吸氣孔斷開。到此，吸氣過程結(jié)束，將會進入下一個工作過程。接下來的就是壓縮工程，如圖所示延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書9當吸氣結(jié)束后，轉(zhuǎn)子間將會依舊不斷嚙合，這就進一步積壓了原先的齒間容積空間，而容積又未與氣孔口接觸，處于封閉的真空狀態(tài)，因此氣體將會因為容積的不斷壓縮和壓縮，氣體壓力值也在變大。這一步也是雙螺桿壓縮機工作過程最重要的一步，也是它的工作原理具體展示。這一工作過程將會一直進行，直到隨著轉(zhuǎn)子的不斷嚙合，容積區(qū)與排氣孔接觸想通融為止。接下來就是最后一步，氣體的排氣過程了。其工作圖如下展示：當壓縮結(jié)束了，隨著它的容積區(qū)與機體的排氣孔相通時，由于氣體經(jīng)過不斷地延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書10壓縮，明顯其壓力大于外界的空氣正常壓力。因此，在壓力差的作用下，氣體將會不斷地被排出，直到氣體最終完全排完結(jié)束。齒間的容積在這過程中也會逐漸降低到為 0，消失。以上，就是壓縮機工作過程的大致介紹，其工作原理還是很好理解的，本文重點研究的是轉(zhuǎn)子型線方面，確保以上過程氣體能夠盡可能的不會外泄漏，使其工作過程盡量理想化進行中。1.4 國內(nèi)外雙螺桿壓縮機的研究狀況：壓縮機經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展出了各種各樣的形式。技術(shù)上也有了十足的進步和創(chuàng)新。由于國外的研究早于國內(nèi)，因此他們的基礎(chǔ)理論研究成果還是領(lǐng)先的。壓縮機經(jīng)過發(fā)展，目前主要是如下的幾種類型；從最初的 Lysholm 齒形，發(fā)展成后來的對稱圓弧齒形。剛開始的技術(shù)簡陋，只能應(yīng)用于無油壓縮機，到后面的動力型壓縮機。從后來的 SRM 齒形發(fā)展到現(xiàn)今節(jié)能型的壓縮機，經(jīng)歷了很大的曲折。在這期間，國外很多企業(yè)和科學(xué)家為此投入了很多心血。例如倫敦的 Stosic 教授，和他的研究團隊對轉(zhuǎn)子的型線和泄露面積方面有了突破性的進展。其他的科研團隊，以及國外的公司，如日本的神鋼公司，瑞典的空壓機公司，德國美國等國家的公司也做出了相當大的進步和研究。壓縮機的齒數(shù)從原先 4+6 齒，也漸漸的有 4+5 齒，5+6 齒的發(fā)展。現(xiàn)今最先進的壓縮機是以日本公司為代表的節(jié)能型的空壓機。國內(nèi)的壓縮機起步晚，長期以來是依靠國外的進口。在核心方面，自主研究還是不夠的。尤其是隨著壓縮機越來越廣泛的被用于各個場合，對它的技術(shù)要求迫不及待。但是經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國也有長足的進步。經(jīng)過國內(nèi)諸多的科研工作者，如王文君，李文等人的研究，在壓縮機關(guān)鍵核心部位螺桿轉(zhuǎn)子方面有了很大的創(chuàng)新和提高，已經(jīng)躋身于國際先進水平了。并且在壓縮機自身先天缺陷噪聲，壽命方面，我國科研人員也有很大的突破。西安交大的郉子文教授研發(fā)的新型螺桿計算軟件也是被廣泛使用。同時，就目前國內(nèi)壓縮機所占市場份額來看，外資還是少數(shù)的，大部分還是國內(nèi)企業(yè)。可見，我國壓縮機方面雖然起步晚，但是取得的成就還是斐然延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書11的。今后，壓縮機前景依然很廣闊。尤其是現(xiàn)今日本代表的節(jié)能型壓縮機，在今后的市場，是相當具有潛力的，因此，在節(jié)能，轉(zhuǎn)子型線，及其壽命等方面的研究依舊需要很大的科研資金和人力的投入。1.5 本文小結(jié);本文先通過前言部分，大概的介紹了壓縮機的情況。接下來通過對它的分類和它的優(yōu)缺點介紹，系統(tǒng)的了解了它的外部情況。然后闡述了本文的研發(fā)目的和意義，進一步了解本設(shè)計的核心。在后面，詳細的介紹了它的構(gòu)造和原理，為接下來論文的研究做好了鋪墊。最后，通過國內(nèi)外壓縮機的研究情況對比，回顧了它的歷程，展示了壓縮機今后的發(fā)展路線。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書12第二章 轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計原則2.1 轉(zhuǎn)子型線設(shè)計要素本文前面已經(jīng)多次提到轉(zhuǎn)子型線這個名詞，那么何為轉(zhuǎn)子型線呢？它的定義是：一對相互嚙合的轉(zhuǎn)子的齒面與轉(zhuǎn)子軸線垂直面的截交線。本文多次提到，壓縮機設(shè)計要素是一對轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的設(shè)計要素是新型的轉(zhuǎn)子型線。因為壓縮機工作時，氣體的吸出要確保其工作容積密封性要好，不能夠有氣體遺留在非容積區(qū)域內(nèi)，而容積區(qū)才會壓縮機工作的重點：工作腔。因此，研究轉(zhuǎn)子型線是科研工作者的重中之重了。轉(zhuǎn)子型線要素對壓縮機工作的影響主要是以下幾個方面，它包括轉(zhuǎn)子的接觸線，封閉容積和面積，以及泄漏三角形這幾個要素。接下來，將會逐個介紹幾個因素：（1）封閉容積：當容積在增大開始吸氣的時候，要確保吸氣過程是在一瞬間，否則的話，會產(chǎn)生一個多余的區(qū)域—封閉容積。它會影響容積區(qū)域內(nèi)完整的吸氣過程。而容積的大小和轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計是密切相關(guān)的。容積區(qū)域越小，壓縮機功能越好。此外，齒間容積在轉(zhuǎn)子的投影產(chǎn)生的面積也是影響因素之一。面積越大，功能越好。（2）接觸線：接觸線的定義：兩個相互嚙合的轉(zhuǎn)子齒面相互接觸而產(chǎn)生的空間曲線。設(shè)計過程中，接觸線較短，對轉(zhuǎn)子的工作越好。（3）泄漏三角形的定義：接觸線頂點和殼體吸出氣產(chǎn)生的空間曲邊三角形。面積越小越好。2.2 型線方程和嚙合線方程延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書132.2.1 坐標系建立及坐標變換（1）坐標系建立 具體描述轉(zhuǎn)子的設(shè)計計算時，建立如下四個坐標系，方便更好的區(qū)分分析各個型線：1）陽轉(zhuǎn)子的動坐標系 1yxo2）陰轉(zhuǎn)子的動坐標系 。23）陽轉(zhuǎn)子的靜坐標系 。1.YXO4）陰轉(zhuǎn)子的靜坐標系 。2.陰陽轉(zhuǎn)子恒定的傳動比，計算如下（1）izRnt??211212??12)(???iAtt1式中，各個數(shù)值分別代表轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速，角速度，節(jié)圓半徑，齒數(shù)等。其中 i 為傳動比。2）坐標變換延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書14轉(zhuǎn)子型線各點都可以表示在坐標系上，而且其坐標還可以相互轉(zhuǎn)換：a.動靜坐標系 的轉(zhuǎn)換1yxo1.YXO（2）????????111cossini?yxb.動靜坐標系 、 的轉(zhuǎn)換2yxo2.YX（3）??????1212cossinic?yxc.靜 、 的轉(zhuǎn)換1.YXO2.（4）??????12Ad.動 、 的轉(zhuǎn)換1yxo2（5）??????112121 sincosinsic??Akykxe.動 、 的轉(zhuǎn)換2yxo（6）??????1112 sincosinsic??Akykx2.2.2 齒曲線及其共軛曲線（1）齒曲線方程及其參數(shù)變換范圍，方程如下：（7）????)(tyxebt?上式中，起點 b 和 e 的坐標由參數(shù) t 來決定，分別是 和 。),(byx),(e延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書15（2）齒曲線的共軛曲線方程如下：（8）????)(2tyx1）得陰轉(zhuǎn)子上曲線簇方程（9）????),(11?tyx把 代入曲線簇方程（9）得到曲線簇的包絡(luò)線方程)(1t??（10）????)(,11tyx包絡(luò)線上任一點的切線斜率可微分上式如下：（11）dtxttytdxy?????????11?與包絡(luò)線共切于該點的曲線簇中的斜率為（12）txyd??1斜率相同得公式： （13）011?tytx?陽轉(zhuǎn)子也類同，類比可推導(dǎo)。3）求共軛曲線方程若已在陰轉(zhuǎn)子上給定了一段組成曲線的 2 為延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書16（14）????)(2tyx則其共軛曲線方程，可用方程（10）及補充條件聯(lián)立表示，即（15）?????0),(,1?tfytx陽轉(zhuǎn)子也類同類比可推導(dǎo) 。綜上，可得共軛曲線的嚙合方程如下所示：（16）???????0),(,12?tft2.3 單邊不對稱擺線-銷齒圓弧型線本次論文關(guān)于型線的計算我采用的是單邊不對稱擺線—銷齒圓弧型線。如下圖所示，計算結(jié)果也如下列圖表所示。采用此設(shè)計推導(dǎo)出如下曲線，嚙合線方程及其一些參定數(shù)值的范圍。G延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書171）AB 與 GHAB 方程陰轉(zhuǎn)子 AB 是徑向直線如下：:（17）?????12sinco??yx得出參數(shù)范圍： tBR22??根據(jù)三角形 O2BP, 推導(dǎo)出： （18）22RtB???（19）t21arcsin?即 （20）212ZAt??GH 方程GH 是在陽轉(zhuǎn)子上，AB 的共軛曲線，代入方程可求出：??????1121 sin)sin(coco???Akyx（27）方程帶入推導(dǎo)，經(jīng)過層層計算，可得到參數(shù)方程如下：（21）iAk/)(arcos121????聯(lián)立得 GH 方程，算出 GH 的是一擺線。AB 和 GH 嚙合時的嚙合線方程如下： 延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書18（22）????????iAkiX/)(arcosn12121????（2）BC 與 HIBC 方程曲線 BC 為圓弧，方程如下：（23）?????tRyxtsinco2參數(shù) t 為（24）21at?由三角形 O2BP，得 12??????? 1標準規(guī)定為 5°。HI 方程HI 是圓弧 BC 的共軛曲線，推導(dǎo)得曲線簇方程為（25）????????11121 sin)sin(si coco??AtkRykxt經(jīng)過層層推導(dǎo)，可得包絡(luò)條件為 0)si(i122?tttt（26）?得出，BC 與 HI 僅在 的位置嚙合，而且是整條曲線同時嚙合。推導(dǎo)方程得:01??延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書19（27）??????tRyAxtsinco)(12兩條曲線只有在 時嚙合。01??嚙合線方程連立方程，得到嚙合線方程為（28）???????tRtsinco2可得，其嚙合線是與銷齒圓弧一樣的圓弧。（3）I 點與 CDI 點方程I 點是固定點，在 坐標系方程得：1yxo（29）????11sinco?byx三角形 O1IP 推出： 1211cos?ttR??1inarsb??CD 方程（30）??????)sin(sico112 ???kbAyx（31）DC11??推導(dǎo)方程： （32）22yx???延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書20（42）其中 （33）122cos??ttCR???etD推導(dǎo)嚙合線方程為（34）???????)sin(co11??b（4）D 點與 IJD 也為固定點，坐標為（35）?????22sin)(co?eRyxtDxyar?曲線 CD 方程為：（36）??????)sin(sicoc11DDDkbAyx???IJ 方程推導(dǎo)得 IJ 方程如下：（37）???????)sin()(sincoco12211 ???keRAyxt（38）JI1??陰轉(zhuǎn)子 IJ 曲線上任有點距陽轉(zhuǎn)子中心 O1的距離可用下式表示：（39）22yx???公式代入推導(dǎo)得: （40）??????)sin()(co122??ieRt延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書21其嚙合是一圓弧線5）DE 與 JKDE 方程DE 是徑向直線，如下（41）????22sinco??yxJK 方程曲線簇方程為（42）??????)sin(sico1211 ????kAyx推導(dǎo)由方程得： JK 的性質(zhì)是一擺線。嚙合線方程推導(dǎo)計算得其嚙合線方程為（43）????????iAki/)arcos(in22112????6）EF 與 KLEF 方程EF 是圓弧，其方程為（44）????tRyxtsinco2延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書22t 的變化范圍為（45）122?????ztKL 方程推導(dǎo)得： （46）??????1121 sin)sin(coco?AtkRyxt（47）/?推導(dǎo)后得：（48）????)/sin(co1tRyxt這表明共軛曲線仍為節(jié)圓圓弧。嚙合線方程代入計算得： （49）??????02tR得出嚙合線為一固定點.以上，即為陰陽轉(zhuǎn)子嚙合時候，各個曲線和嚙合線的方程及其性質(zhì)。這是研究轉(zhuǎn)子型線的很重要的一部分，如上，計算過程及其推導(dǎo)過程都是比較復(fù)雜的，自己也是花了很長時間去推導(dǎo)，最終得出了結(jié)果和性質(zhì)。下表為最終總結(jié)圖：延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書23最關(guān)鍵的型線計算結(jié)束后，接下來就是雙螺桿壓縮機各個尺寸的確定，在此計算過程省略，其公式和最終結(jié)果都如下圖所示：陰轉(zhuǎn)子 陽轉(zhuǎn)子齒曲線 曲線性質(zhì) 齒曲線 曲線性質(zhì)AB 直線 GH 擺線BC 圓弧 HI 圓弧CD 擺線 I 點D 點 IJ 擺線DE 直線 JK 擺線EF 圓弧 KL 圓弧延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書24陰陽轉(zhuǎn)子計算的各個公式如下表所示：延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書25在本文中，取陽轉(zhuǎn)子圓周速度 u1=10m/s，則陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n1=60u1/(3.14D1)=60 10/(3.14 0.102)=1873.r/min.?陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n2=n1/I=1873.3608/(0.6667)= 2810 r/min.最終算的結(jié)果如下圖所示：