一种双螺杆转子、转子型线生成方法及双螺杆机械技术

一种双螺杆转子、转子型线生成方法及双螺杆机械，包括相互啮合的阳转子和阴转子，阳转子和阴转子的啮合线由7段曲线组成，其中，曲线AB、BC、CD、DE为圆心位于x轴的圆弧；曲线EF为经过A点的圆弧或椭圆弧，圆心位于x轴下方；曲线FG和GA为圆心位于x轴的圆弧或椭圆弧，相邻曲线相切；啮合线确定后根据包络条件式以及阴、阳转子动坐标系和啮合线静坐标系之间的转换关系式生成阴、阳转子单齿型线，再经重复旋转后生成完整型线。本发明专利技术的转子型线采用逆向啮合线法生成，设计周期短，可快速生成高性能转子型线；啮合线组成曲线均为圆或椭圆，可对转子型线的各功能段进行充分优化，使得经过优化后的双螺杆机械具有优异的综合性能。后的双螺杆机械具有优异的综合性能。后的双螺杆机械具有优异的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种双螺杆转子、转子型线生成方法及双螺杆机械


[0001]本专利技术属于转子设计与加工
，具体涉及一种双螺杆转子、转子型线生成方法及双螺杆机械。

技术介绍

[0002]双螺杆机械由于其可靠性高、效率高、操作方便、适应性强以及维护费用低等优点被广泛地应用在制冷、空气压缩和膨胀、流体输送以及石油化工等行业。转子作为双螺杆机械的核心部件，其型线从根本上决定了双螺杆机械的综合性能，对转子型线的优化设计是提高双螺杆机械性能的关键和根本。然而，目前的双螺杆机械转子型线大多通过正向包络法设计，即首先要设计确定其中一个转子的转子型线，然后通过啮合条件求得另一条转子型线，最后求出啮合线，在此基础上求得双螺杆转子的几何参数，如接触线长度、泄漏三角形、齿间面积等。这种方法在设计过程中要花费巨大的时间在型线参数调整上，并且目前常用的圆弧包络型线也存在设计参数空间不足的问题，转子型线各功能段的优化有局限性，无法达到最优。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中双螺杆转子型线设计周期长、设计参数空间不足的问题，提供一种双螺杆转子、转子型线生成方法及双螺杆机械，转子型线可根据设计需求快速生成、灵活调整，转子及双螺杆机械的性能优越。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0005]一种双螺杆转子，包括相互啮合的阳转子和阴转子，阳转子和阴转子的啮合线由7段曲线AB、BC、CD、DE、EF、FG、GA组成，其中，A、C、G三点位于坐标系x轴上，A点为转子型线节点；C点为啮合线左端点，是啮合线与阴转子齿根圆交点；G点为啮合线右端点，是啮合线与阳转子齿根圆交点；所述曲线AB为圆弧线段，曲线AB的圆心位于x轴上，半径小于阴转子节圆半径；曲线BC为圆弧线段，曲线BC的圆心位于x轴上，半径小于阳转子齿顶圆半径；曲线CD为圆弧线段，曲线CD的圆心位于x轴上，半径不大于阳转子齿高半径；曲线DE为圆弧线段，曲线DE的圆心位于x轴上，半径小于曲线CD半径；曲线EF为圆弧或椭圆弧线段，曲线EF经过A点，圆心位于x轴下方；曲线FG为圆弧或椭圆弧线段，曲线FG的圆心位于x轴上；曲线GA为圆弧或椭圆弧线段，曲线GA的圆心位于x轴上，且为直线AG的中点；曲线BC和曲线CD在C点相切，曲线EF和曲线FG在F点相切，曲线FG和曲线GA在G点相切，曲线GA和曲线AB在A点相切。
[0006]作为一种优选方案，所述曲线AB的参数方程为：
[0007][0008]式中，Δr
AB
是设计变量，为阴转子节圆半径与曲线AB圆弧半径的差值，R
2t
为阴转子节圆半径，θ
AB
为曲线AB的圆心角，通过曲线AB和BC在B点相交这一几何条件求出。
[0009]作为一种优选方案，所述曲线BC的参数方程为：
[0010][0011]式中，Δr
BC
是设计变量，为阳转子齿顶圆半径与曲线BC圆弧半径的差值，R1为阳转子齿顶圆半径，θ
BC
为曲线BC的圆心角，通过曲线AB和BC在B点相交这一几何条件求出。
[0012]作为一种优选方案，所述曲线CD的参数方程为：
[0013][0014]式中，Δr
CD
和θ
CD
是设计变量，Δr
CD
为阳转子齿高半径与曲线CD圆弧半径的差值，θ
CD
为曲线CD的圆心角，R为阳转子齿高半径，r2为阴转子齿根圆半径。
[0015]作为一种优选方案，所述曲线DE的参数方程为：
[0016][0017]式中，r
DE
和θ
DE
是设计变量，r
DE
为曲线DE的圆弧半径，θ
DE
为曲线DE圆弧的圆心角，x
O_DE
为曲线DE圆弧的圆心横坐标，θ
DE0
为D点对应的角度参数，x
O_DE
和θ
DE0
通过曲线DE经过D点这一几何条件求出。
[0018]作为一种优选方案，所述曲线EF的参数方程为：
[0019][0020]式中，r
EF_x
、r
EF_y
和θ
EF1
是设计变量，r
EF_x
和r
EF_y
分别为曲线EF椭圆沿x方向和y方向的半径，θ
EF1
为F点对应的角度参数，x
O_EF
和y
O_EF
分别为曲线EF椭圆圆心的横坐标和纵坐标，θ
EF0
为E点对应的角度参数，x
O_EF
、y
O_EF
和θ
EF0
通过曲线EF经过E点和A点这两个几何条件求出；当r
EF_x
与r
EF_y
相等时，曲线EF为圆弧。
[0021]作为一种优选方案，所述曲线FG的参数方程为：
[0022][0023]式中，r
FG_x
和r
FG_y
分别为曲线FG椭圆沿x方向和y方向的半径，R2为阴转子齿顶圆半径，θ
FG1
为F点对应的角度参数，r
FG_x
、r
FG_y
和θ
FG1
通过曲线FG经过F点、以及曲线EF和FG在F点相切这两个几何条件求出；当r
FG_x
与r
FG_y
相等时，曲线FG为圆弧。
[0024]作为一种优选方案，所述曲线GA的参数方程为：
[0025][0026]式中，r
GA_y
是设计变量，为曲线GA椭圆沿x方向和y方向的半径，H为阴转子齿顶高；当时，曲线GA为圆弧。
[0027]一种双螺杆转子的转子型线生成方法，包括以下步骤：
[0028]根据啮合原理，将啮合线方程代入下述包络条件式求得阴转子位置参数：
[0029][0030]式中，为阴转子初始转过的角度，也即阴转子位置参数，A为中心距，k＝i+1，i为转子齿数比，x0和y0为啮合线坐标，为常数，每一段啮合线组成曲线的值不同；
[0031]将啮合线方程和求得的阴转子位置参数代入阴、阳转子动坐标系和啮合线静坐标系之间的转换关系式中，从而求得阴、阳转子型线上与啮合线组成曲线AB、BC、CD、DE、EF、FG、GA一一对应的A1B、BC、CD、DE、EF、FG、GA2：
[0032][0033][0034]式中，x2和y2为阴转子型线坐标，x1和y1为阳转子型线坐标；
[0035]按照下式补充阴转子齿顶圆弧段型线A2A1和阳转子齿根圆弧段型线A2A1，从而得到完整的单齿阴、阳转子型线：
[0036][0037][0038]式中，x
2_A2A1
和y
2_A2A1
为阴转子齿顶圆弧段A2A1的型线x方向和y方向坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双螺杆转子，其特征在于，包括相互啮合的阳转子和阴转子，阳转子和阴转子的啮合线由7段曲线AB、BC、CD、DE、EF、FG、GA组成，其中，A、C、G三点位于坐标系x轴上，A点为转子型线节点；C点为啮合线左端点，是啮合线与阴转子齿根圆交点；G点为啮合线右端点，是啮合线与阳转子齿根圆交点；所述曲线AB为圆弧线段，曲线AB的圆心位于x轴上，半径小于阴转子节圆半径；曲线BC为圆弧线段，曲线BC的圆心位于x轴上，半径小于阳转子齿顶圆半径；曲线CD为圆弧线段，曲线CD的圆心位于x轴上，半径不大于阳转子齿高半径；曲线DE为圆弧线段，曲线DE的圆心位于x轴上，半径小于曲线CD半径；曲线EF为圆弧或椭圆弧线段，曲线EF经过A点，圆心位于x轴下方；曲线FG为圆弧或椭圆弧线段，曲线FG的圆心位于x轴上；曲线GA为圆弧或椭圆弧线段，曲线GA的圆心位于x轴上，且为直线AG的中点；曲线BC和曲线CD在C点相切，曲线EF和曲线FG在F点相切，曲线FG和曲线GA在G点相切，曲线GA和曲线AB在A点相切。2.根据权利要求1所述的双螺杆转子，其特征在于，所述曲线AB的参数方程为：式中，Δr
AB
是设计变量，为阴转子节圆半径与曲线AB圆弧半径的差值，R
2t
为阴转子节圆半径，θ
AB
为曲线AB的圆心角，通过曲线AB和BC在B点相交这一几何条件求出。3.根据权利要求1所述的双螺杆转子，其特征在于，所述曲线BC的参数方程为：式中，Δr
BC
是设计变量，为阳转子齿顶圆半径与曲线BC圆弧半径的差值，R1为阳转子齿顶圆半径，θ
BC
为曲线BC的圆心角，通过曲线AB和BC在B点相交这一几何条件求出。4.根据权利要求1所述的双螺杆转子，其特征在于，所述曲线CD的参数方程为：式中，Δr
CD
和θ
CD
是设计变量，Δr
CD
为阳转子齿高半径与曲线CD圆弧半径的差值，θ
CD
为曲线CD的圆心角，R为阳转子齿高半径，r2为阴转子齿根圆半径。5.根据权利要求1所述的双螺杆转子，其特征在于，所述曲线DE的参数方程为：式中，r
DE
和θ
DE
是设计变量，r
DE
为曲线DE的圆弧半径，θ
DE
为曲线DE圆弧的圆心角，x
O_DE
为曲线DE圆弧的圆心横坐标，θ
DE0
为D点对应的角度参数，x
O_DE
和θ
DE0
通过曲线DE经过D点这一几何条件求出。6.根据权利要求1所述的双螺杆转子，其特征在于，所述曲线EF的参数方程为：式中，r
EF_x
、r
EF_y
和θ
EF1
是设计变量，r
EF_x
和r
EF_y
分别为曲线EF椭圆沿x方向和y方向的半
径，θ
EF1
为F点对应的角度参数，x
O_EF
和y
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王闯，刘一爽，刘明昆，王炳棋，邢子文，何志龙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：