基于MATLAB遗传算法工具箱的组合涡旋型线优化

摘要

随着冰箱、空调等制冷设备的日益普及，汽车工业的蓬勃发展，能源短缺的影响，涡旋压缩机是近些年发展起来的一种新型压缩机械，具有效率高、能耗小、结构紧凑、运行平稳等特点，其理论被许多国家的研究人员所研究并应用在压缩机的设计制造中。但是，传统等壁厚的涡旋压缩机由于其自身的结构特点，使其空间利用系数、效率等受到了限制。在开发高性能涡旋压缩机时，由于涡旋圈数的增加使泄漏线长度加长，而造成压缩腔泄漏量增加，从而使压缩机效率降低，加工成本也会加大。因此，对涡旋型线的优化，一直受到各研究单位的重视。
　　 本文详细论述了组合型线的几何理论和组合型线的通用理论，并结合等距线理论给出了组合型线的集成形式。针对本文研究的组合涡旋型线优化问题，以法向等距线法为基础，给出了行程容积的计算公式。
　　 本文为了提高涡旋盘的面积利用率、涡旋压缩机的吸气容积，针对组合涡旋型线，建立了以组合涡旋型线行程容积为目标函数的数学模型，选择了遗传算法，作为优化方法。基于MATLAB遗传算法工具箱，对该目标函数进行优化，将优化结果与不同参数下组合型线及单一渐开线的行程容积对比，得到了行程容积较大的优化组合涡旋型线。
　　 由于组合涡旋型线的复杂性，因此其涡旋盘的加工比较传统等壁厚涡旋盘的加工有较大难度。本文结合涡旋盘加工精度的要求和数控技术，探讨了组合涡旋型线涡旋盘的加工，对高次曲线采用插补的原理加工，给出了数控铣床刀具的轨迹方程。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:插图索引、附表索引

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2涡旋压缩机的发展历史

1.3涡旋压缩机的应用领域

1.4国内外研究现状

1.5涡旋压缩机的发展展望

1.6课题的来源及研究意义

1.6.1课题的来源

1.6.2课题的研究意义

1.7课题的主要研究内容

第2章 涡旋压缩机的基本结构和工作原理

2.1涡旋压缩机的基本结构

2.2涡旋压缩机的工作原理

2.3涡旋压缩机的优缺点

2.4涡旋压缩机的关键技术

第3章 组合涡旋型线理论及相关计算

3.1组合型线与传统单一型线的比较

3.2组合型线的通用理论

3.2.1涡旋型线的啮合原理

3.2.2通用型线的控制方程

3.3组合型线的选择

3.4组合型线的建立及其集成形式

3.4.1母线方程的建立

3.4.2通用型线的控制方程与法向等距线法

3.4.3内、外壁型线的生成

3.5组合型线的相关计算

3.5.1组合型线连接点处的计算

3.5.2组合型线行程容积的计算

3.6本章小结

第4章 组合涡旋型线的优化

4.1优化算法的选取

4.1.1遗传算法

4.1.2遗传算法与传统优化算法的比较

4.1.3遗传算法的数学模型

4.2 MATLAB遗传算法工具箱

4.2.1遗传算法工具箱的特点

4.2.2遗传算法的实现

4.2.3遗传算法工具箱使用的注意问题

4.2.4遗传算法工具箱的使用步骤

4.2.5遗传算法工具箱的应用举例

4.3组合型线优化的数学模型

4.4组合型线的优化实例

4.5优化结果的分析

4.6本章小结

第5章 组合涡旋型线涡旋盘加工探讨

5.1涡旋盘的加工精度

5.2传统涡旋盘的加工方法

5.3数控加工技术

5.3.1数控机床的简介

5.3.2计算机数控系统(CNC)

5.4组合涡旋型线涡旋盘的加工方法

5.4.1高次曲线的插补原理

5.4.2刀具圆中心轨迹线的确定

5.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文