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原文传递涡旋压缩机对称圆弧加直线修正型线理论研究

论文题名：	涡旋压缩机对称圆弧加直线修正型线理论研究
关键词：	汽车空调;涡旋压缩机;对称圆弧加直线;修正型线理论;几何特征;容积构成
摘要：	近十年来，随着汽车工业的迅速发展，汽车空调市场需求日趋增长。压缩机作为汽车空调的核心装置，尤其代表压缩机技术最高水平的第四代涡旋压缩机以其机构紧凑、高效节能、微振低噪以及工作可靠等特点，应用在汽车空调上有其它压缩机不可替代的优势。相较于商用空调涡旋压缩机，汽车空调涡旋压缩机要求有高压比、大内容积比、高容积效率和运行可靠。这些技术要求必须设计新型涡旋型线或对原有型线进行改进设计。采用修正型线（对称圆弧加直线）涡旋压缩机，其较高的内容积比特别适合应用于汽车空调领域。　　目前，国内外对基于渐开线修正型线的研究绝大部分集中于双圆弧修正，对对称圆弧加直线修正型线研究还很少，究其原因，在于对称圆弧加直线修正型线的理论还不完善，不能建立基于各种目标的数学模型，不能从理论上对产品性能作出精确定性分析和预测产品的性能。同时，国内企业相关产品涉及压缩腔容积计算是建立在图解法基础上的。涡旋齿啮合时形成的压缩腔容积是型线修正几何学的重要内容，直接影响到动涡盘的静平衡、轴系的动平衡设计和分析。因此研究和完善对称圆弧加直线修正型线理论，建立精确的压缩腔容积和动力特性数学模型，对提升汽车空调涡旋压缩机设计、分析和计算机仿真水平至关重要。　　本文在国内外学者对渐开线型线圆弧类修正理论的基础上，采用理论分析、数值仿真和实验验证方法，深入研究了对称圆弧加直线修正型线的几何特征和压缩腔容积构成，详细分析了型线啮合产生的气体力特性和排气特性，建立和完善了对称圆弧加直线修正型线理论，通过仿真和实验验证了所建立型线理论的正确性，并研究了适用于汽车空调涡旋压缩机修正型线修正角的取值范围。完成的主要研究工作和成果总结如下: 　　回顾和总结了汽车空调压缩机的发展历程、发展现状和发展趋势。从汽车空调和商用空调使用环境和条件不同入手，归纳了汽车空调压缩机独特的使用要求和技术特点，指出涡旋压缩机在汽车空调领域内使用优势，明确了进行新型型线设计或对原有型线进行改进是提升涡旋压缩机性能的主要方向之一。　　对称圆弧加直线修正型线几何理论研究。在圆弧类修正型线理论的基础上，深入研究对称圆弧加直线修正型线的几何特征，得出了该型线齿形生成方法，指出该型线区别于其他型线的特征参数并讨论了这些参数的取值。　　研究了任意涡旋圈数与压缩腔对数之间的关系。现有的有关涡旋压缩机的数学模型基本上都是针对整数圈涡旋线，或者有关于非整数涡旋圈数与压缩腔对数之间关系研究，但结论明显与实际不符。这些不足都限制了任意圈数涡旋压缩机数学模型的建立。建立了任意涡旋圈数与压缩腔之间的关系，指出对非整数圈涡旋压缩机，只要适当地修正工作腔对数，就可以准确地计算各工作腔容积。　　建立了对称圆弧加直线修正型线涡旋压缩机压缩腔容积数学模型。根据修正后中心压缩腔容积减少实际上是由于涡盘始端壁厚增加造成的本质特点，提出了修正后涡盘始端壁厚增加容积和实际排气角的计算方法。　　建立了对称圆弧加直线修正型线涡旋压缩机气体力数学模型。涡旋圈数不同，吸气角也不同，造成吸气角可能大于、等于或小于啮合侵入角，这使得压缩腔对数变化多种多样。详细剖析了任意涡旋圈数涡旋压缩机的各个不同阶段工作特性及气体力计算方法。　　对称圆弧加直线修正型线涡旋压缩机建模与仿真。利用VB进行了数值仿真，得到了修正型线各参数在不同修正角下变化情况，提出了适用于汽车空调技术要求的修正角的取值范围。利用UG软件生成动静涡盘和压缩机其他构件，为研制压缩机样机奠定了基础。　　对称圆弧加直线修正型线涡旋压缩机样机研制和实验研究。研制了修正角为119°的对称圆弧加直线修正型线涡旋压缩机样机。通过样机的实验研究证实了对称圆弧加直线修正型线设计理论与方法研究的正确性，同时实验表明，修正角β在[95°～135°]之间取值满足汽车空调压缩机的性能要求。
作者：	吴昊
专业：	机械制造及其自动化
导师：	刘正士
授予学位：	博士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文