罗茨转子具有节弦高内共轭段的高能轮廓构造

为实现容积充分利用和更小内泄漏的罗茨泵轻量化目的,创新提出内共轭轮廓采用节弦高的普通型和高形型两类转子,并依据单一转子上各轮廓间的双对称几何关系,构建出创新转子的全共轭轮廓方程和容积利用系数式.结果表明:普通型创新转子比现有转子具有更大的容积利用系数,高形型将使之进一步最大化,3叶时分别提高了1.56％、13.21％,...     

高扭转子的全共轭轮廓构造及其流量脉动式

为高效实现转子泵的轻量化与低流量脉动性能.首先,提出了一种具有高形状系数的三扭叶转子及其全共轭的端面轮廓构造;然后,以其对应的直叶无量纲理论流量为被积函数,积分出扭叶无量纲理论流量及其脉动的精确公式;最后,由渐开线、圆弧、摆线转子例的脉动分析,得出扭叶流量脉动的通用简约公式.结果表明,以瞬径代表转子端面轮廓的曲线类型及其全共轭构造,涵盖了各种可能的构造形式,通用性好,无量纲理论流量的推导过程简单可靠;扭叶脉动系数与扭叶角具有近似的负线性规律,可简约为直叶脉动系数的线性计算,仅为扭叶角、轮廓系数、形状系数的函数;转子轮廓的曲线类型对脉动系数的影响很小,影响系数统一取1.05的误差不超过3％;三扭叶和60°扭叶角为无理论流量脉动的最佳轮廓构造;端面轮廓的全共轭构造能有效降低转子副共轭区域内的泄漏等.成果为高扭转子泵的进一步轻量化开发提供了依据.     

轻量化罗茨泵无流量脉动无轴向力的耦合设计

为实现扭叶罗茨泵无脉动无轴向力及其轻量化所期望的更大容积利用率与更小内泄漏目的 ,提出了内共轭轮廓段采用半叶节圆弧的弦高线和叶顶径向等圆弧间隙结构的高形扭叶构造方法,并基于扭叶容积副与斜齿动力副间的无轴向力耦合关系,给出了二者的无轴向力耦合设计方法和实例分析.结果 表明,扭叶转子副端面的平一凸共轭及其顶部等圆弧间隙的轮廓构造能有效抑制共轭泄漏和径向泄漏,实现1.6的更大形状系数和0.58的更大容积利用系数;转子两端面60°的扭叶错角能实现理论的无脉动性能;20°～25°的螺旋角能同时满足扭叶转子与标准斜齿轮等端面节圆半径的同轴要求且方法简单.研究为开发高质量泵提供了一定的理论基础.     

顶旋泵轻量化转子的型线构造及性能分析

为进一步阐述顶旋泵的轻量化性能及转子的型线构造。基于非接触式转子副间的的共轭原理和泵轻量化要求,依序对转子叶的型线构造、型线方程、参数化模型及其最大形状系数进行研究,并就"闭气现象"给出简化的改造方案。结果表明:顶旋转子的过渡曲线段分布在节圆的两近侧,共轭工作型线段位于两圆侧,具有零流量脉动、小径向泄漏优点;泵轻量化程度取决于转子顶径的最大化,顶径最大化取决于形状系数最大化,所建立的形状系数最大化公式依据叶数及根圆弧强度条件可直接采用;叶数越多,最大形状系数越小,但容积利用系数却越大,后者与常规转子的容积利用系数越小正好相反;所建立的容积利用系数拟合公式可直接采用;过渡曲线的2段简化圆弧,利于消除"闭气现象"和简化加工。     

影像反求的3D图解研究

提出一种从影像图片中反求获得原型的3D图解方法。基于Solid Works软件建立透视空间,导入原型照片,通过设定影像轮廓的关键点获取透视的灭点;进而建立视线与影像的几何关系,反求出原型。3D图解法较2D图解法更加直观和高效,其演绎的"描边法"更将专业的图解法简化为一种普通的描边操作。     

单边不对称型线转子的泄漏三角形

本文基于泄漏三角形为一空间曲面,推导了单边不对称型线转子的泄漏三角形面积计算公式及其近似计算式。文中还讨论了间隙对泄漏三角形大小的影响和压缩过程中基圆容积与泄漏三角形之间的关系。     

面向鼓形插削让刀机构的共轭双凸轮廓线设计

提出了一种用于数控插齿机鼓形齿插削的让刀机构,其让刀轨迹由共轭双凸轮实现,能够克服鼓形齿插削过程中冲击振动大、稳定性差及精度低的问题。让刀机构设计的核心是共轭双凸轮的廓线设计。在给定让刀机构共轭双凸轮基本参数的基础上,以实现插齿让刀运动轨迹无柔性冲击为目标,进行了凸轮转角分配,选定了五次多项式为凸轮廓线过渡曲线,推导了共轭双凸轮各段轮廓曲线的数学模型,并应用Wolfram Mathematica计算并绘制共轭双凸轮理论廓线与实际廓线。共轭双凸轮实物装机运行良好,验证了所推导数学模型的正确性和凸轮设计过程的合理性。     

平面共轭凸轮廓形数值模拟计算方法的研究

介绍一种平面共轭凸轮廓形的数值模拟计算机辅助计算方法,该方法将转子瞬时廓形转换到凸轮坐标系内,再用转换后的廓形对凸轮毛坯计算模型进行数值模拟切削,形成凸轮廓形。开发了凸轮廓形计算处理软件,对中心距为80mm、转子摆动半径为50mm的余弦运动规律的4位共轭凸轮转位机构进行了计算验证及试制。计算结果及工业应用表明,该算法正确、可行,软件能够满足共轭凸轮廓形设计的要求。     

高次方程型定子过渡曲线的探讨

一、问题的提出双作用式叶片泵的定子内表面,一般由四段与转子同心的工作曲线和四段过渡曲线组成。而过渡曲线的性质将直接影响到叶片泵流量的均匀性、叶片运动的平稳性和有关表面的磨损状况。因此,可以说定子曲线的问题主要是过渡曲线的问题。在我国,双作用式叶片泵,目前采用的过渡曲线一般为下述两种:一种是保证叶片的径向加速度按等加速、等减速规律变化的曲线——抛物线型;另一种是由圆弧及其切线组合成的曲线——半缓和曲线型。有些资料曾对修正的阿基米德螺线和正弦曲线等做过论述,     

平面共轭曲线机构高副用低副代换的规则和曲率问题

本文讨论了共轭曲线接触点公法线及其与节点重合点的运动问题,并根据公法线运动特征,修订了目前应用的高副与低副间的代换规则;给出了共轭曲线曲率半径图解的一般方法和解析方法;论证了博比利厄(Bobillior)法则是本文提出的曲率半径图解规则的特例。     

Automated design system for a rotor with an ellipse lobe profile

An internal lobe pump (ILP) is suitable for machine tool oil hydraulics, automotive engines, compressors, and various other devices. In particular, the ILP is an essential component of an automotive engine, used to feed lubricant oil through the system. The main components of an ILP are its rotors. The outer rotor is typically characterized by lobes with an elliptical shape, and the inner rotor profile is a conjugate to the outer profile. This paper describes a theoretical analysis of an ILP and the development of an integrated automated system for rotor design. This system is composed of three main modules and has been developed using AutoLISP for the AutoCAD program. The system generates a new lobe profile and automatically calculates flow rate and flow rate irregularity according to the lobe profile generated. Results obtained from the analysis can enable oil pump designers and manufacturers to become more efficient.     

基于Matlab与VC＋＋混合编程的螺杆泵转子型线设计

通过Matlab与VC＋＋混合编程实现了螺杆泵转子型线设计的软件化、通用化,用户只需要选择改变原始型线的类型,输入方程,参数范围,即可得到其共轭曲线段方程、参数范围。然后通过接触线的计算来判定所设计型线的密封性能。本文采用了Matlab引擎与VC＋＋混合编程,Matlab引擎作为服务器进行方程求解等复杂数学计算,VC＋＋编制的界面面向客户接收输入信息,输出最终结果。     

罗茨鼓风机渐开线型转子的改进分析

提出了罗茨鼓风机渐开线型转子型线的一种改进方法,并对改进后的转子面积利用系数、重合度等参数进行了分析。以一种罗茨增压器的转子为例,在不同压比条件下,对改进前后两种转子的排气压力和流量脉动进行了对比分析。分析表明,改进的转子型线在特定工作条件下具有优势,为这种型线的应用提供了理论依据。     

直线—共轭线型三叶罗茨鼓风机转子啮合分析

介绍了一种工作齿廓含直线段的三叶罗茨鼓风机（ 真空泵） 转子的复合型型线,即直线共轭线型型线;根据啮合基本原理对该复合型线中各个组成区段进行了啮合分析,建立了直线共轭线的啮合方程,对转子的啮合连续性问题和多点啮合现象进行了探讨。该型线已在生产中得到了成功应用。     

基于磁悬浮轴承高速电主轴的法向磨削力检测方法

利用磁悬浮轴承高速电主轴作为检测器件解决高速磨削法向磨削力实时在线测量困难的问题。通过对磁悬浮轴承高速电主轴转子的动力学分析,得到法向磨削力与电主轴转子位移的两阶导数和转子受到的电磁力的关系。转子的位移数据可由磁悬浮轴承电主轴中的位移传感器的输出得到。为了精确求取电磁力,气隙磁通密度采用图解法求出,消除线性化引入的系统误差;气隙宽度由遍历搜索法标定,消除系统加工装配误差对电磁力测量带来的影响;引入修正系数对由漏磁、磁滞和边缘效应带来的测量误差进行补偿,修正系数由三层神经网络动态实时求出。通过静态和动态试验对电磁力和动态磨削力的检测结果进行验证,试验结果证明基于磁悬浮轴承高速电主轴的法向磨削力检测方法的有效性和准确性。     

罗茨机械增压器渐开线型转子型线的改进研究

针对传统渐开线罗茨转子存在参数干涉和啮合不平稳的问题,采用圆弧和圆弧包络线代替销齿圆弧,对传统渐开线转子型线进行改进设计,提出新型圆弧包络线-渐开线罗茨转子型线。以微分几何和啮合原理为基础,推导了改进转子组成型线的参数方程,构建出三叶和四叶改进转子型线。面积利用系数和啮合特性对比分析表明:改进后的转子型线,在相同结构尺寸下面积利用系数增大、啮合重合度明显提高,以四叶转子为例,面积利用系数增大12.3%、啮合重合度提高30.7%;改进后的转子由齿顶圆弧与齿根圆弧包络线连续的点啮合逐步过渡到渐开线部分啮合,啮合平稳性好。为新型转子的数字化设计及运动分析提供理论依据,同时为罗茨机械增压器的低噪声设计提供参考。     

REDUCE THE INFLUENCE OF PROCESS ERRORS ON ROTOR PROFILE BY OPTIMIZING ROTOR OFFSET ANGLE

The clearances between paired rotors are leakage channels that reduce compressor efficiency. A significant portion of the total clearance is allocated to account for profile deviations caused by various manufacturing inaccuracies. The accuracy of the manufactured rotor profile is maintained by both the machine tool motion accuracy and the tool profile accuracy. For the same machine tool motion accuracy and tool profile accuracy, the manufactured rotor profile errors also depend on the offset angle, which is the orientation of the rotor profile while it is under machining. This paper is concerned with the selection of the offset angle to reduce the influence of process errors on the rotor profile.     

两叶与多叶转子气冷式罗茨真空泵型线分析

推导出了气冷式罗茨真空泵转子的两叶宽头圆弧摆线型线、三叶和四叶圆弧摆线型线的参数方程;确定了c(Rm/R)与容积利用系数的关系,绘制出型线的c与容积利用系数的曲线图。分析了两叶、三叶和四叶圆弧摆线转子对泵的容积利用系数、噪声、极限真空和加工成本的影响,确定三叶圆弧摆线型线为气冷式罗茨真空泵的较优型线。     

渐开线非圆齿轮的齿廓曲线数学模型

对于给定的非圆齿轮节曲线,借助于共轭齿条建立齿廓曲线的数学模型。根据渐开线齿轮齿廓成形原理,当共轭齿条分度线在非圆齿轮节曲线上作纯滚动,齿条的齿廓便在齿轮上包络出齿轮的齿廓。因此,首先建立了共轭齿条的数学模型和节曲线纯滚动模型,而后用啮合方程将这两个模型结合起来,经坐标变换后便在齿轮坐标系中获得了非圆齿轮齿廓曲线的数学模型。进一步用计算机图形仿真的方法获得椭圆齿轮的渐开线齿廓曲线图形,验证了该模型的正确性和有效性。该模型为非圆齿轮的加工刀具设计、数控加工程序设计以及轮齿强度分析等提供了基础。     

REDUCE THE INFLUENCE OF PROCESS ERRORS ON ROTOR PROFILE BY OPTIMIZING ROTOR OFFSET ANGLE

Abstract

The clearances between paired rotors are leakage channels that reduce compressor efficiency. A significant portion of the total clearance is allocated to account for profile deviations caused by various manufacturing inaccuracies. The accuracy of the manufactured rotor profile is maintained by both the machine tool motion accuracy and the tool profile accuracy. For the same machine tool motion accuracy and tool profile accuracy, the manufactured rotor profile errors also depend on the offset angle, which is the orientation of the rotor profile while it is under machining. This paper is concerned with the selection of the offset angle to reduce the influence of process errors on the rotor profile.