基于NURBS的螺旋转子型线补偿设计与优化

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1、中图分类号UDC硕士学位论文学校代码!Q5塑密级公开基于NURBS的螺旋转子型线补偿设计与优化TheCompensationDesignandOptimizationofScrewRotorProfilebasedonNURBS论文答辩日期2Q!至生鱼旦三目刘小庆交通运输工程载运工具运用工程交通运输工程学院杨岳教授中南大学2012年06月＼穆≯／1名业向所师姓专方氛教者科究引导作学研学指原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他

2、人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：翘d!奁日期：兰!兰年上月上日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息

3、服务。基于NURBS的螺旋转子型线补偿设计与优化摘要：螺杆压缩机广泛应用于矿山、冶金、机械和制冷行业。螺旋转子是螺杆压缩机的核心部件，其型线对压缩机的性能具有很大影响。螺旋转子发生力、热变形将会引起功耗及泄漏损失，导致螺杆压缩机工作效率降低。本文采用NURBS方法对转子型线进行补偿设计与优化，以减小工作过程中转子型线与理想型线的误差，提高螺杆压缩机工作性能。首先对螺旋转子的坐标变换、典型型线方程及螺旋齿面方程进行理论分析，为螺旋转子的三维参数化建模与型线补偿设计提供理论依据。根据NURBS曲线理论，推导螺旋转子型线的NURBS表达式，

4、并确定了节点矢量、控制顶点和权因子的计算方法。在分析研究各种参数化设计原理及技术基础上，设计一种基于NURBS和SolidWorks的螺旋转子三维参数化建模方案，并以SolidWorksAPI为二次开发工具，实现了螺旋转子的三维参数化设计。对螺旋转子的运行工况进行了深入分析，利用SolidworksSimulation对其分别进行受力变形和热态变形的有限元分析，通过在螺旋转子工作型面上建立虚拟传感器，获得转子工作状态下的变形分布规律。对螺旋转子的受力变形和热态变形进行分析比对，为转子的补偿设计提供可靠数据。为了补偿实际工况下的转子型线

5、与理想型线的误差，推导变形型线和标准型线间的误差计算理论公式，并以该误差为依据，构造两种误差补偿方案(反向补偿和法向补偿)。对转子型线进行迭代补偿，优化转子型线。以标准原始对称阴、阳转子为实例，证明了补偿方案的有效性。图61幅，表24个，参考文献84篇。关键词：转子型线，M爪Bs，有限元分析，误差计算，补偿设计分类号：THl22IITheCompensationDesignandProfilebasedOptimizationofScrewRotoronNURBSAbstract：Thescrewcompressoriswidelyu

6、sedinthefieldsofmine，metallurgy,machinery,refrigeration，etc．Screwrotoristhecorepartofthescrewcompressor．Therotorprofileshaveagreatinfluenceonperformanceofscrewrotor．Forceandthermaldeformationofrotorleadtothelossofpowerconsumptionandairleak，andreducetheefficiencyofoperat

7、ions．ThecompensationdesignandoptimizationoftherotorprofilesthroughM爪BSmethodiSstudiedtoreduceerrorbetweenrotorprofilesofworkingconditionsandidealprofiles，inordertoimprovetheefficiencyofthecompressor．First，thecoordinatetransformation，thetypicalprofilesequationandthescrew

8、rotorofequationofgeartoothsurfaceisanalyzedtheoretically,whichprovidethetheorybasisfor3-Dmodelingparametericde