Page 137 - 机械制造及其自动化

第三章 空气压缩机的设计与优化改进研究

设计计算软件，能快速进行螺杆压缩机的设计计算，缩短设计周期，降低设计成
本，解决了螺杆压缩机生产企业自主设计螺杆压缩机的窘境。

SCCAD软件的核心内容是螺杆转子型线、几何特性、热力性能、转子受
力，转子变形以及转子刀具刃形等6项设计计算模型及程序，具体内容如下：
一是转子型线计算。根据对型线的基本要求和使用场合的特殊要求，给定某
转子型线上的组成齿曲线，根据啮合原理和包络条件，求出另一转子上的共轭

型线曲线。根据转子型线计算程序，可计算出转子型线上各点的坐标值及表明
该点啮合位置的阳转子转角，同时还可计算出型线在各点的斜率，以供其他程序
使用。
二是几何特性计算。由SCCAD软件中的几何特性计算程序读入转子型线计

算结果，再考虑转子结构参数（如长径比、扭转角）和孔口参数，进一步计算出
诸如接触线长度、泄漏三角形面积，吸排气孔口面积及基元容积的变化等几何
特性。
三是工作过程热力性能预测。在几何特性计算的基础上，以基元容积为研究

对象，对工作过程中的吸排气流动、通过不同间隙的泄漏、喷油与被压缩气体间
的换热等现象，进行系统的理论分析和试验验证，从而得到描述螺杆压缩机工作
过程特性的一组偏微分方程，求出工作过程中压缩腔内气体的压力、温度等微观
性能参数，并求出压缩机的排气量、轴功率等宏观热力性能参数。

四是转子受力计算。SCCAD软件的转子受力分析程序，是在工作过程模拟
基础上，利用有限元方法，通过详细划分受力面积和精确确定作用在这些微元面
积上的压力，得到转子受力和支撑转子的轴承负荷。
五是转子变形计算。在工作过程模拟和转子受力分析的基础上，利用有限元

方法，计算阴阳转子的变形，其计算结果对刀具刃形的修正具有重要的意义。
六是刀具刃形计算。利用端面型线的数据和转子结构参数，计算刀具刃形，
因而适用于任何类型的转子端面型线。该程序利用“不等距法”计算啮合间隙，
并合理分配转子间隙，在节圆附近设置了宽度为2~4mm的驱动带，而且独到地处

理刀具刃形计算中常出现的干涉和断点问题，得到了光滑过渡的刀具刃形。

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