小型双螺杆空气压缩机结构研究与设计

摘要

随着我国工业水平的逐步提高，人们对空气压缩机提出了一系列新的要求。压缩效率高，噪声小，能耗低且性能稳定的供气设备应运而生，这就是双螺杆空气压缩机。因它突出的性能，目前已经广泛应用于机械制造、人防设施通风工程等场合中。双螺杆压缩机是回转式压缩机的一种，它是根据单螺杆压缩机衍生开发出来的新技术。
　　回转式空压机中的转子运动会带来腔体内容积变化，而容积的变化又会带来气体压缩率和气体压力的变化。双螺杆压缩机是利用转子之间的相对运动来改变气体在相应区间内的压力值，从而实现气体的压缩过程。而一对转子则是平行装配在压缩机主机腔体内。
　　本研究的目的是研制出一种应用于压力容器脉冲疲劳试验的无油双螺杆空气压缩机，该机能实现平稳高速运转。从试验所需气源的要求出发，设计出满足其使用需求的小型双螺杆空气压缩机。首先研究了它的工作原理，进而设计其机械结构部分。分析转子型线的设计要素得出了型线的设计原则。依照此原则设计出一种新的型线满足使用要求。结合实际应用条件，对螺杆转子尺寸进行了设计计算与受力分析。根据转子型线与啮合线方程的推导得出转子齿形的坐标转换程序，然后在Matlab中对转子坐标点进行计算。将算得的数值导入到Pro/E5.0中完成转子的三维造型，最后对整机进行了试装配，以验证设计的合理性。除此之外，对转子进行了模态分析以验证其在正常工况下不会发生共振。
　　最后，在LMS Virtual.Lab Acoustics中采用耦合间接边界元方法对压缩机机体内部声场进行声学仿真计算。模拟了机体内三个场点的频率响应曲线，得出激振频率与噪声值之间的关系。以此为基础，分析了干式双螺杆压缩机的主要噪声源，并提出了相应的噪声控制方法。

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第一章 绪论

1.1 空气压缩机发展概况

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 双螺杆式空气压缩机的特点

1.4 国内外研究现状

1.5 本文的研究内容

第二章 双螺杆式压缩机方案设计

2.1 双螺杆压缩机的基本结构与工作原理

2.2 螺杆压缩机的分类和主要应用场合

2.3 研究目标

2.4 双螺杆压缩机机构的总体设计方案

2.5 双螺杆压缩机的研究方向

2.6 本章小结

第三章 双螺杆压缩机基本参数和尺寸的设计计算

3.1 转子型线理论与设计

3.2 双螺杆压缩机螺杆尺寸的设计计算

3.3 双螺杆转子的受力分析

3.4 阴、阳螺杆转子型线方程及啮合线方程

3.5 主要零部件的设计与选型

3.6 本章小结

第四章 三维实体建模与仿真分析

4.1 曲线曲面的数学模型方法

4.2 阴、阳螺杆转子齿形坐标计算

4.3 各主要部件的建模

4.4 双螺杆空气压缩机整机的装配

4.5 阴、阳转子的模态分析

4.6 本章小结

第五章 结构部件的声学仿真分析与计算

5.1 声学基础知识

5.2 声学数值计算方法

5.3 压缩机机体声学仿真计算

5.4 双螺杆压缩机的主要噪声源

5.5 双螺杆压缩机的噪声控制

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢