一、涡旋盘数控加工方法研究（论文文献综述）
冯志国[1]（2021）在《IHV变截面组合涡旋型线数学模型与性能研究》文中指出与传统压缩机相比较,涡旋压缩机具有结构紧凑、效率高、低耗环保、可靠性高等诸多优势,被广泛应用于汽车空调、交通运输、医疗器械、冷冻冷藏等领域。提高涡旋压缩机的压缩比和工作效率不仅是占领和拓宽其市场的关键,也是研究者面临的重要研究课题。增加等截面型线涡旋圈数虽然可以提高压缩比,但也增加了泄露线长度进而影响压缩机效率。而变截面涡旋型线可在不增加涡旋圈数和泄漏线长度的情况下获得更高的压缩比,因而成为了目前涡旋型线的研究热点。本文基于涡旋型线啮合理论,建立新型IHV（Involute-High order curve-Variable radii involute）组合型线变截面涡旋齿数学模型,并对其综合性能进行分析,为变截面涡旋压缩机型线设计提供理论基础。论文的研究工作主要有以下方面:（1）IHV组合型线几何模型建立。依据渐开线平面几何理论,建立IHV（圆渐开线-高次曲线-变径基圆渐开线）组合型线方程母线方程,以法向等距线为指导建立IHV组合型线变截面涡旋齿内、外壁型线数学表达式,结合计算机辅助设计方法在Auto CAD和Solid Works中建立了涡旋齿二维和三维模型。（2）IHV组合型线工作腔容积特性分析和力学模型建立。在IHV组合型线几何模型的基础上,系统研究了新型组合型线各工作腔容积理论,详细推导出各工作腔容积随曲轴转角变化的计算公式,并构建IHV组合型线力学模型。借助MATLAB软件分析容积特性和气体力变化规律。（3）IHV组合型线等效壁厚模型建立和几何性能比较研究。依据IHV组合型线的构造原理,建立IHV组合型线等效壁厚计算模型。依据该计算模型,定量研究不同几何参数（基圆半径、变径系数以及连接点位置）对等效壁厚的影响。基于IHV组合型线,定量研究了其几何性能,结果表明:在基圆半径、最终展角及涡旋齿高取值一定的条件下,IHV组合型线的径向泄露线长度较圆渐开线缩短了223mm,减小了26.80%;行程容积提高了5.82%,压缩比提高了6.95%。并研究比较变径系数K对IHV组合型线性能的影响。因此IHV组合型线可有效缩短涡旋型线,减少涡旋圈数,提高压缩机的容积效率。（4）IHV组合型线涡旋齿有限元分析和数控加工。借助计算机仿真分析是一种有效可行低成本的方法。建立不同变径系数的IHV组合型线涡旋盘实体模型,研究其在气体压力载荷下的变形以及最大应力所在位置。结果表明:K取负值时,最大变形位置发生在涡旋末端齿顶处,K取正值时IHV组合型线涡旋齿最大变形位于齿头顶部;IHV组合型线涡旋齿最大等效应力分布在齿根位置,且随着变径系数K增大齿根位置等效应力也将增大。最后简要介绍了涡旋盘数控加工方法。
张楠楠[2]（2021）在《基于小波的变截面涡旋盘铣削加工表面形貌分析》文中研究说明涡旋盘是涡旋压缩机的核心零件,其中由多段组合型线构成的变截面涡旋盘铣削加工难度较大,表面质量极易受到影响。故合理设计变截面涡旋盘加工方案、选择合适的分析方法对表面形貌特征的研究以及加工因素的影响机理有举足轻重的作用。本文将仿真与实验相结合,以硬铝7075和45#钢材料的变截面涡旋盘为研究对象,对加工表面特征进行小波分形、改进阈值降噪、频带划分,定性分析铣削参数、铣削力以及铣刀振动所对应的表面形貌频带范围。具体内容如下:（1）基于仿真结果的变截面涡旋盘加工制造与形貌测量。为准确的获取研究试样,首先通过Python语言对ABAQUS进行二次开发,建立了二维铣削插件,以铣削力为评定标准,分别确定了针对2种材料工件的最优铣削参数。其次根据变截面涡旋盘型线设计原理,利用CAD和Solid Works建立二维和三维参照模型,以优化铣削参数为条件设计铣削加工方案。最后利用Talysurf CLI1000轮廓形貌测量仪采集表面图像及数据信号,为表面图像和数据分析工作的展开奠定基础。（2）基于改进阈值的小波变换与表面图像的分形维数分析。将小波与分形维数相结合实现试样表面轮廓形貌的初步分析。首先绘制表面形貌图像的灰度曲面图,得出表面分形特征与轮廓纹理粗糙度的关系,利用改进小波阈值函数对图像进行处理。其次将传统分形法、投影覆盖法、小波分形法求解的各试样分形维数值作对比。结果表明,采用小波分形法的值在2～2.2,相较于传统差分盒维法和投影覆盖法的范围（2～3和2.5～2.8）略小,表明表面纹理粗糙度小,干扰因素较少。硬铝7075各试样的值（2.1819和2.1712）比45#钢的（2.0880和2.0682）稍大,即说明硬铝7075试样相对于45#钢试样的表面特征较为复杂。该研究为分析实际测量数据并划定各影响因素所在区间提供依据。（3）变截面涡旋盘表面形貌的双正交小波降噪重构与频带划分。首先基于表面形貌图像的研究基础,提出利用bior6.8小波解决试样制备与数据信号采集过程中噪声干扰的问题。其次结合定量评定标准（光滑度、能量比、相关性以及三维均方根粗糙度等）与定性标准（宏观平滑程度）进行对比分析。结果显示重构后各表面试样的三维均方根粗糙度分别可降低25.11%和24.09%、28.78%和27.68%。最后为进一步确定表面形貌对应的加工频段,采用小波频谱算法实现对重构信号的频带划分。结果表明,2种材料表面形貌对应的频带范围均小于0.173μm-1,铣削参数对应的频带范围为0～0.035μm-1;而铣削力变化所在频带为0.008～0.07μm-1;铣刀振动对应0.04～0.105μm-1;数控铣床的高频振动对应的频带在0.1～0.173μm-1。
卢家俊[3]（2020）在《高速铣削变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度预测与实验验证》文中研究表明涡旋盘作为涡旋压缩机的核心部件,其表面粗糙度对压缩机的运行稳定性、耐磨性和寿命有重要影响。涡旋盘从等截面型线发展到变截面型线,其工作效率越来越高,对涡旋盘加工精度的要求也越来越高。作为评价涡旋盘加工质量的重要指标,涡旋盘侧壁面粗糙度和加工精度相关研究是近年来涡旋流体机械的研究热点。本课题围绕变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度开展研究,具体内容包括以下几个方面:1.基于变截面涡旋盘的工作原理及涡旋型线法向等距生成原理,给出了三段基圆渐开线变截面涡旋型线的设计。利用Matlab软件根据涡旋盘型线方程生成了三段基圆渐开线变截面涡旋盘的型线模型,再利用Creo软件建立了三段基圆渐开线变截面涡旋盘的三维模型。2.根据三段基圆渐开线变截面涡旋盘的正交试验相关铣削参数,建立了侧壁面表面粗糙度的多元非线性回归预测模型,以及基于改进遗传算法的侧壁面表面粗糙度BP神经网络预测模型。对比分析了两种预测模型的优缺点,并利用加工实验数据进行了验证。结合两种模型的优点,将两种模型的预测平均值作为最终的预测结果,建立了侧壁面表面粗糙度的双预测模型。用侧壁面表面粗糙度的双预测模型对单因素响应进行了预测和分析,得到了铣削参数与侧壁面表面粗糙度的相互映射关系。3.基于遗传算法对铣削参数进行了优化处理,建立了以最大加工效率为优化目标函数,以刀具转速、吃刀深度、侧吃刀量和进给量为变量,根据实际加工条件和加工质量需求确定了相应约束条件,并利用Matlab软件中遗传算法工具箱GAOT对铣削参数进行了优化。基于Matlab软件中的GUI平台,开发出了铣削参数优化系统,为实际加工中铣削参数的优化提供了理论依据。4.基于三段基圆渐开线变截面涡旋盘的独特性,在现有实验条件的基础上选定了适当的加工方式,制定了加工工艺,利用优化后得到的铣削参数（ap=0.5mm,fz=0.2mm,n=3000rmp,V=125m/min）,进行了三段基圆渐开线变截面涡旋盘的铣削加工实验。同时,对涡旋盘侧壁面的三维表面微观形貌和粗糙度进行了测量,得到表面粗糙度值平均Sa=0.575μm,平均Sq=0.578μm与优化得到表面粗糙度值0.575基本一致,验证了优化后的铣削参数的正确性和适用性。
张丽芳[4]（2020）在《变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数研究及实验验证》文中提出涡旋盘作为涡旋压缩机的核心零部件,其加工精度直接影响着涡旋压缩机的可靠性和工作效率。铣削力是涡旋盘铣削加工过程中重要的物理量,与涡旋盘的加工质量、加工效率和铣削刀具磨损密切相关,建立瞬时铣削力的高精度数学模型能够为变截面涡旋盘的铣削颤振等加工质量相关研究奠定力学基础。然而,由于受刀具跳动、颤振、表面粗糙度等因素的影响,目前涡旋盘瞬时铣削力模型存在精度不高、铣削参数的选取依赖于经验方法等问题。因此,本文考虑刀具跳动因素,依据加工实验建立变截面涡旋盘瞬时铣削力预测模型,并研究了铣削参数对铣削力系数的影响规律,主要内容如下:（1）变截面涡旋盘铣削加工实验研究。依据涡旋型线构成原则与生成方法建立三段基圆渐开线的变截面涡旋盘内外壁面型线方程,采用CAD和SolidWorks软件建立三段基圆渐开线的变截面涡旋盘二维和三维模型。基于正交试验法设计变截面涡旋盘铣削实验方案,并在XK714数控铣床上完成变截面涡旋盘铣削加工,采用Kistler9257B三向压电式测力仪记录不同铣削参数下随时间变化的瞬时铣削力数据,并对数据进行分析处理将其转换为随刀具旋转角度变化的瞬时铣削力数据,该研究内容为后续研究工作奠定实验基础。（2）基于改进粒子群算法的变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数求解。为了提高变截面涡旋盘瞬时铣削力预测精度,通过理论推导建立变截面涡旋盘铣削过程的瞬时铣削力数学模型,采用自适应惯性权重和随机扰动因子的改进粒子群算法对变截面涡旋盘瞬时铣削力系数和刀具跳动参数进行同步辨识。结合变截面涡旋盘瞬时铣削力实验数据验证,得到瞬时铣削力实测曲线与预测曲线的峰值误差在15%以内,说明采用改进粒子群算法能够为考虑刀具跳动情况下的瞬时铣削力预测提供依据,并且该方法只需较少的实验次数即可获得较高精度的参数辨识结果,减少了实验成本,提高了变截面涡旋盘瞬时铣削力的预测精度,对涡旋盘的加工具有重要的参考价值。（3）基于多重回归法分析变截面涡旋盘铣削参数对平均铣削力系数的影响。为了研究铣削参数对铣削力系数的影响,将变截面涡旋盘瞬时铣削力系数假定为常数,由瞬时铣削力模型推导出平均铣削力系数的计算公式。采用定积分法将随刀具旋转角变化的瞬时铣削力数据处理为平均铣削力数据,基于该数据计算得到变截面涡旋盘不同铣削参数下的平均铣削力系数数值,分别采用四种不同的回归模型对切向和径向平均铣削力系数进行多重回归分析。通过检验的值和判定系数选定平均铣削力系数的最终回归模型,与铣削实验数据对比结果表明:切向和径向平均铣削力系数回归模型的相对误差都控制在20%以内,说明两者回归模型能够为研究铣削参数对平均铣削力系数的影响规律提供依据。最后,分别研究四个铣削参数对平均铣削力系数的影响发现:吃刀深度和侧吃刀量对切向平均铣削力系数的影响相对较大且呈现出非线性关系,每齿进给量和刀具转速对其影响较小,呈现出线性关系且趋于水平;而径向平均铣削力系数与吃刀深度、每齿进给量及侧吃刀量呈现线性关系,且随自变量的增大而增大,刀具转速对其影响相对较小。该研究内容为变截面涡旋盘铣削参数的选择提供了参考依据。
王鸿宇[5]（2020）在《周铣加工涡旋盘瞬时铣削厚度及表面残余高度研究》文中研究表明涡旋盘是涡旋压缩机的核心零件,其制造精度直接影响涡旋压缩机的工作性能。研究铣削过程中的真实刀刃轨迹及瞬时铣削厚度变化规律,可为涡旋齿精铣削加工切削用量选取提供理论依据。本文在分析涡旋齿圆周铣削特点的基础上,对涡旋盘加工过程中的瞬时铣削厚度和表面残余高度等问题进行了研究,具体包括以下三个方面:（1）建立了圆周铣削坐标系下刀刃轨迹方程,推导了改进几何法铣削厚度计算模型,结合真实刀刃轨迹和切削几何条件建立了涡旋齿圆瞬时厚度计算模型。该模型反映了工件、刀具和铣削参数对瞬时铣削厚度的综合影响。计算分析结果表明:刀具中心转角q增大,瞬时铣削厚度先增大后减小,刀具中心转角q（28）1.6 rad时外壁瞬时铣削厚度达到最大值0.162mm,内外壁铣削厚度差值为21%;随着涡旋齿型线曲率半径增大,瞬时铣削厚度线性增加;刀刃齿数越少,瞬时铣削厚度越大;瞬时铣削厚度随着进给角速度的增大而迅速增大;随主轴角速度的增加而呈减小趋势,当主轴角速度增大到100prad/s以上时,瞬时铣削厚度趋于稳定。（2）建立了涡旋齿铣削加工过程的表面残留高度数学模型。残留高度是指加工后表面相邻刀刃痕迹之间的残料高度,其直接影响表面粗糙度的大小,研究残留高度对铣削加工表面质量的控制有重要意义。通过对铣刀刀刃轨迹的分析,对残留高度的形成机理和影响残留高度的铣削加工参数进行了研究。结果表明:工件曲率半径、刀具半径、刀具主轴转速和进给速度均会对涡旋齿表面残留高度产生影响。数值计算结果表明,加工同一涡旋齿截面附近内、外壁面时,将刀具半径增大一倍至10mm,外壁面残留高度值降低42%;主轴角速度1ω由100πrad/s增大至140πrad/s,外壁面残留高度下降48%。（3）涡旋盘铣削加工实验。选择涡旋齿内圈第二段型线为被加工型线段,通过实验采集得到铣削力数据与表面粗糙度数据,结果表明刀具进给量增大导致铣削力增大,即瞬时铣削厚度增大导致铣削力增大,与瞬时铣削厚度模型分析结果一致;通过对表面质量的检测可知加工参数不变情况下,涡旋齿内侧曲率半径越小,表面粗糙度越小,即表面残留高度减小,表面粗糙度降低,与残留高度模型分析所得结论一致。涡旋齿内侧第二段型线与第一段型线相比,粗糙度Ra减小11%。
郭李先[6]（2020）在《IHC组合型线变截面涡旋盘的综合特性研究》文中研究表明涡旋压缩机作为一种新型容积式压缩机被广泛的应用在汽车、空调、食品药品工业、制冷等领域,它具有结构紧凑、节能环保、高效低噪等显着的特点。涡旋盘是涡旋压缩机核心部件,其结构和涡旋型线参数对压缩机的性能的影响至关重要。目前组合涡旋型线由于圈数少、效率高而成为研究热点,其中用高次曲线代替部分圆渐开线是构建组合型线的方法之一。研究高次曲线组合型线的几何特性与动力学行为等综合特性,对于变截面涡旋压缩机的设计和开发有重要意义。本文具体研究分为以下四个方面:（1）圆渐开线-高次曲线-圆弧（IHC）组合型线的构建理论研究。首先针对目前研究可用组合型线范围少、柔性不足的问题,提出了以高次曲线的前八项特征算子作为研究对象对其进行编码组合,得到了新的IHC型线母线。其次,研究了IHC母线能否应用于涡旋盘的条件,提出了阈值的概念作为判定依据。用阈值进行筛选,最终得到了16条可用的IHC组合型线,丰富了型线类型,提高了设计柔性。（2）涡旋盘的几何模型和力学模型构建。首先用法向等距法建立了IHC涡旋盘的几何模型并计算了其压缩腔容积。其次,通过Matlab编程的方法研究了新构建型线对应涡旋盘的吸、排气量和压缩比等几何性能及工作过程中所受气体力,得到了型线特征算子对涡旋盘综合性能的影响规律:编码0123型涡旋盘受力最大但几何性能最优,3456型涡旋盘受力最小但几何性能最差;特征算子主要影响涡旋盘几何性能和径向气体力,越靠前的特征算子对性能影响越大。（3）圆渐开线-高次曲线-圆渐开线（IHI）型线、IHC型线及圆渐开线的模型对比研究。为定量比较变截面涡旋盘相对等截面涡旋盘的优势且对同类组合型线涡旋盘的性能进行对比,又构建了圆渐开线-高次曲线-圆渐开线（IHI）型线和圆渐开线的模型。比较了在相同压缩比和尺寸下三种涡旋盘的性能,结果表明:相同尺寸的IHC涡旋盘吸排气容积比IHI涡旋盘大14.42%、9.28%,比等截面涡旋盘大45.98%、27.46%;相同压缩比下IHC型线圈数比IHI型线少0.4圈,比圆渐开线少1.14圈,且IHC型线力学性能更佳,更适合作涡旋型线的高次曲线类组合型线。（4）涡旋盘加工和性能测试实验。确定了IHC涡旋型线加工方法和轨迹,对加工出的涡旋盘性能进行测试。通过对两个涡旋盘的排气量、排气温度和容积效率的实验结果分析,表明所设计的IHC型线性能优良,其中0123型涡旋盘的排气量和排气温度稍高于3456型涡旋盘,容积效率相近。实验结果与Matlab模拟计算的涡旋盘几何性能变化规律相一致,验证了所建模型的正确性。
侯才生[7]（2019）在《基于Frenet标架的涡旋压缩机型线设计理论与性能研究》文中研究表明涡旋压缩机是一种借助容积变化来实现气体压缩的流体机械,由于具有结构紧凑、微振低噪、可靠性高和高效节能等诸多优点而被广泛应用于制冷、空调、医疗器械、电力、化工等众多重要领域,并且在医疗无油润滑压缩机和新能源电动汽车等高端装备制造业特殊用途的需求下,涡旋压缩机以优于传统压缩机的独特优势得到了迅猛发展。然而关于涡旋压缩机设计的核心技术问题—涡旋齿型线设计,对其开展的研究还局限在传统的设计模式中,这给新型高效且满足不同性能需求的涡旋齿型线设计带来了极大挑战。本文从涡旋齿型线创新设计视角出发,利用微分几何中的Frenet活动标架,系统研究了不同齿廓的涡旋齿型线设计问题,为设计研制新型高效的涡旋压缩机提供了理论指导。论文的主要研究内容及研究成果包括以下几个方面:（1）基于微分几何的共轭涡旋型线啮合理论。定义曲线光滑连续相切接触条件,提出共轭涡旋型线的概念;建立共轭涡旋型线的基本啮合理论,并对其进行数学描述,推导出共轭涡旋型线坐标系之间的数量转换关系,采用单参数曲线族包络法深入研究了涡旋型线的啮合特性;从运动学的角度对共轭涡旋型线啮合的充要条件进行论证。（2）基于Frenet活动标架的涡旋齿型线的归一化数学模型。针对涡旋齿型线设计中缺乏简洁有效的统一数学模型问题,提出一种利用Frenet活动标架构建涡旋齿型线的新方法。首先根据涡旋齿齿廓曲线构成,将型线分为等壁厚型线、渐变壁厚型线和变壁厚型线三大类;然后,在这三类涡旋齿型线上依附一个Frenet活动标架,以取代固定的笛卡尔直角坐标系;最后,利用平面曲线的曲率和Frenet活动标架来表示涡旋齿型线的内在特征,建立以曲率和Frenet活动标架为参数的涡旋齿型线的归一化数学模型。研究结果表明,所建模型不但涵盖不同齿廓的涡旋齿型线,而且还能按照预期的几何性能对型线进行优化组合及样条重构,从而设计出具有良好性能的涡旋齿型线,极大地提高了设计自由度。（3）等壁厚和渐变壁厚涡旋齿型线几何特性与优选策略研究。为使设计出的1涡旋齿型线满足实际工程需求,对涡旋齿型线归一化数学模型中等壁厚涡旋齿型线的前两项控制系数与渐变壁厚涡旋齿型线的前三项控制系数分别进行研究。分析各个控制系数单独变化对涡旋齿型线几何性能的影响,从而建立等壁厚和渐变壁厚涡旋齿型线控制系数的优选策略,并利用该优选策略构造出众多综合性能优良且符合工程需求的等壁厚涡旋齿型线和渐变壁厚涡旋齿型线。研究结果表明,所建立的优选策略能够以考虑涡旋压缩机的实际需求和设计倾向性来构建等壁厚涡旋齿型线和渐变壁厚涡旋齿型线,突破了涡旋齿型线设计中只注重压缩比或面积利用系数等条件的限制。（4）基于Frenet标架的变壁厚涡旋齿型线构建方法与几何理论。针对等壁厚涡旋齿型线和渐变壁厚涡旋齿型线难以达到最佳压缩特性的问题,提出一种基于Frenet标架的变壁厚涡旋齿型线构建方法。利用该方法构建Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型三种新型的变壁厚涡旋齿型线,并建立这三种型线的基本几何理论,推导出工作腔容积的计算公式;分析型线参数对这三种涡旋齿型线几何性能（行程容积、压缩比和面积利用系数）的影响,得出型线参数的优选策略,并从几何性能与动力性能（轴向气体力和切向气体力）两方面对三种变壁厚涡旋齿型线进行对比;对Ⅰ型和Ⅱ型变壁厚涡旋齿型线中的高次曲线进行组合编码,分析不同编码序列的高次曲线对Ⅰ型和Ⅱ型变壁厚涡旋齿型线性能的影响。（5）变壁厚涡旋齿的齿厚数学模型与变化规律研究。为定量研究变壁厚涡旋齿的齿厚变化规律,建立了一种计算变壁厚涡旋齿齿厚的数学模型。通过对此数学模型的求解,系统分析了各型线参数对Ⅰ型、Ⅱ型以及Ⅲ型变壁厚涡旋齿齿厚的影响,研究了型线参数变化与涡旋齿齿厚变化之间的规律,分析了组合编码后的曲线对Ⅱ型变壁厚涡旋齿齿厚的影响。研究结果表明,所建立的数学模型能够准确描述三种变壁厚涡旋齿的齿厚变化规律,并且可以根据需要对齿厚的大小以及变齿厚的起始位置进行定量设计,更加准确灵活地设计出任意齿厚需求下的变壁厚涡旋齿。该模型同样适用于其它类型组合曲线的齿厚计算。（6）变壁厚涡旋齿型线涡旋压缩机性能试验研究。根据前述设计理论和优选策略选取综合性能优良的Ⅲ型变壁厚涡旋齿型线为研究对象,采用等分切向角变步长双圆弧插补算法对其进行插补运算处理,并对插补误差进行分析;利用插补得出的数据对Ⅲ型变壁厚涡旋齿进行铣削加工;最后,将铣削加工出的涡旋盘在涡旋压缩机样机上进行性能测试,研究了不同主轴转速下涡旋压缩机样机功率、排气量、容积效率和排气温度的变化规律。研究结果表明,所设计的Ⅲ型变壁厚涡旋齿型线综合性能优良,本文提出的基于Frenet标架的涡旋压缩机型线设计理论为变壁厚涡旋齿涡旋压缩机的设计提供了理论指导。
张文帅[8]（2019）在《变截面涡旋盘铣削有限元仿真参数优化及实验研究》文中研究说明涡旋压缩机主要依靠动静涡旋盘的啮合作用压缩气体,因此涡旋压缩机的研究主要集中在核心部件涡旋盘的研究。随着动静涡旋盘啮合性能要求的提高,涡旋盘的研究从单一型线发展到组合型线。组合型线构成的变截面涡旋盘能够使得涡旋体壁厚增大,减少了气体的压缩时间,实现高压缩比。因此加工出满足加工精度的变截面涡旋盘有利于提高涡旋压缩机的工作性能。铣削变壁厚涡旋齿是变截面涡旋盘加工制造的难点,铣削涡旋齿是一个非常复杂的动态非线性加工过程,不但伴随着铣削力、铣削热和刀具磨损等物理现象,而且涡旋薄壁齿的铣削通常出现不同程度的变形。针对这种现状,本文建立了变截面涡旋盘薄壁齿三维铣削仿真有限元模型,通过铣削仿真模型预测出变壁厚涡旋齿的实时铣削状况,具体内容如下:（1）建立变截面涡旋齿的数学模型。本文依据涡旋型线啮合理论,以组合涡旋型线为母线,通过法向等距线法构建涡旋齿内外壁型线,运用Pro/E软件建立变截面涡旋盘的三维几何模型。（2）建立变截面涡旋齿三维铣削有限元模型。本文以实际铣削涡旋齿为参考,根据金属切削加工理论,利用DEFORM-3D铣削模块,分别定义涡旋齿和铣刀的材料属性、设计铣刀和涡旋齿的接触、对铣刀和涡旋齿划分网格、设置铣削边界条件、检查数据,建立变截面涡旋薄壁齿的三维铣削有限元模型。（3）优化铣削参数。通过提出影响涡旋薄壁齿表面加工质量的因素,预测不同铣削参数下铣削热和铣削力的变化,分析同一时域不同铣削参数下铣削力曲线的波动情况和平均值大小,优化出最佳铣削速度为471m/min,最佳铣削深度为0.25mm,最佳进给量为0.05mm/r。（4）变截面涡旋齿的铣削实验。在数控铣床上运用不同的铣削参数铣削涡旋齿,采集优化后的铣削参数和未优化的铣削参数铣削作用下铣削力的变化数据,验证优化后铣削参数的正确性,计算了仿真中Fx方向平均铣削力最大相对误差为18.89%,Fy方向平均铣削力最大相对误差为11.82%,分析了仿真中铣削力的可靠性。本文通过建立涡旋薄壁齿的铣削有限元模型,预测了涡旋薄壁齿铣削加工状况,从铣削力数据变化的宏观方面优化了铣削参数,并通过实验验证有限元仿真的可靠性和优化后铣削参数的正确性,为涡旋齿的高精度铣削提供理论参考。
张春林[9]（2018）在《变截面涡旋型线的阿基米德螺线拟合方法研究》文中研究说明涡旋压缩机因其结构紧凑、节能省材、高效低噪等优点被广泛用于制冷、汽车空调、发动机增压、气体压缩等领域,随着工业技术的不断发展,涡旋压缩机使用的范围也在不断拓展。涡旋盘是涡旋压缩机的核心零件,随着压缩机性能的不断提高,其型线已从最初的单一基圆渐开线型线发展到变截面组合型线,涡旋盘的加工难度也随之增加。目前对于涡旋型线成熟且常用的数控加工拟合方式有两种——直线拟合和圆弧拟合。对于组合涡旋型线这种既非直线又非圆弧的曲线,使用以上两种方式进行拟合加工时,存在加工效率不高或加工精度较低的问题。因此,变截面组合型线涡旋盘的加工是近年来涡旋机械研究的热点与难点。论文研究内容主要包括:（1）变截面涡旋盘数学模型的建立。根据动静涡旋盘的啮合原理以及涡旋型线的法相等距曲线理论,选取圆渐开线—高次曲线—圆渐开线的组合型线作为涡旋盘母线,使用Solid Works软件建立变截面涡旋盘三维模型;（2）基于阿基米德螺线的变截面涡旋型线拟合方式。介绍了该拟合方法的基本原理和推导过程,并使用阿基米德螺线逼近圆渐开线-高次曲线-圆渐开线组合型线,利用MATLAB软件对该方法产生的理论拟合误差进行计算。通过对比研究可知,阿基米德螺线逼近组合型线的圆渐开线部分效果更好,尤其是逼近外圈大展角圆渐开线拟合效果最佳。将提出的阿基米德螺线拟合方式与直线拟合、单圆弧拟合进行对比,结果表明阿基米德螺线拟合方法在拟合误差小于0.001mm条件下,拟合节点数比直线拟合少90%,比圆弧拟合少70%;（3）变截面涡旋盘的加工与检测。在数控机床上基于阿基米德螺线拟合方法对变截面涡旋盘进行加工,使用三坐标测量仪与粗糙度仪对已加工的涡旋盘进行形位公差和粗糙度的测量。测量结果表明基于阿基米德螺线拟合方法加工出的涡旋盘满足实际生产的要求。本文提出了基于阿基米德螺线拟合方法的变截面组合型线涡旋盘加工方法思想,并形成了理论分析、数值模拟和加工实验等完整流程,测试结果表明本文提出的阿基米德螺线拟合方式为组合型线变截面涡旋盘的加工提供了理论依据,有一定的实用价值。
张强[10]（2017）在《基于优化变间距法的变截面涡旋盘的数控加工》文中提出涡旋压缩机作为一种容积式流体机械,具有效率高,可靠性强,噪声低,重量轻和尺寸小等特点,已经被运用到空调、制冷、各种气体压缩、发动机增压以及用作真空泵等领域。涡旋压缩机的主要零件包括动静涡旋盘、曲轴、平衡铁、机架、轴承和防自转机构等。而涡旋盘作为涡旋压缩机的核心部件,其加工质量好坏直接关系到涡旋压缩机的性能和可靠性。近年来,研究人员对单一型线的等截面涡旋盘进行了改进,提出了以组合型线作为涡旋盘型线的变截面涡旋压缩机,在提高涡旋压缩机工作性能的同时也增加了涡旋盘的加工难度。组合型线的变截面涡旋盘生成配备专门的生产线,高成本的生产使得当今市面上的涡旋压缩机一般都是采用单一型线构成的等截面涡旋盘,这对高性能涡旋压缩机推广造成阻碍。本文针对这一背景,进行组合型线的变截面涡旋盘的设计,并采用数值逼近法实现了组合型线涡旋盘在普通数控机床上的加工,具体内容有以下四方面:（1）涡旋盘型线方程的设计。依据法向等距线理论和组合型线的设计思路,选取了圆渐开线—高次曲线—圆弧这一组合型线作为涡旋盘型线,该种组合型线构成的涡旋盘压缩比高,性能优于单一型线构成的涡旋盘。设定组合型线的参数,完成变截面涡旋盘的型线设计。（2）三维模型的建立及其虚拟加工的实现。利用Pro/E软件建立圆渐开线—高次曲线—圆弧构成的涡旋盘的三维实体模型,并且利用该软件中的虚拟制造模块对涡旋盘的整体进行粗加工。（3）采用优化变间距法拟合该涡旋型线。基于普通数控机床只有直线和圆弧两种插补的情况,提出了一种变间距直线拟合涡旋型线的方法,按照该优化的变间距法,对设计的组合型线进行拟合。按照计算所得的节点坐标进行涡旋盘的精加工。用该优化的变间距法拟合涡旋型线,在保证拟合精度的前提条件下,拟合点坐标的数目与等间距法相比减少近三分之一,提高了加工效率。（4）涡旋盘精度的测量。借助三坐标测量仪和粗糙度仪对加工所得的涡旋盘精度进行检测。检测结果表明涡旋盘的形位公差符合要求,关键部位的尺寸误差不超过2μm,各点处的表面粗糙度aR均在0.8μm以下。
二、涡旋盘数控加工方法研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、涡旋盘数控加工方法研究（论文提纲范文）
（1）IHV变截面组合涡旋型线数学模型与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 涡旋压缩机概述 |
| 1.2.1 涡旋压缩机基本结构 |
| 1.2.2 涡旋压缩机工作原理 |
| 1.2.3 涡旋压缩机特点 |
| 1.3 涡旋压缩机发展历程 |
| 1.4 涡旋压缩机国内外研究现状 |
| 1.4.1 涡旋型线研究 |
| 1.4.2 涡旋压缩机性能研究 |
| 1.4.3 涡旋盘变形与加工研究 |
| 1.5 涡旋压缩机发展趋势 |
| 1.6 课题来源与研究内容 |
| 1.6.1 课题来源 |
| 1.6.2 课题研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 IHV变截面组合涡旋型线理论 |
| 2.1 涡旋型线理论 |
| 2.1.1 平面曲线啮合原理 |
| 2.1.2 共轭型线啮合条件 |
| 2.2 传统单一涡旋型线 |
| 2.3 组合型线特点 |
| 2.4 变截面IHV组合型线母线 |
| 2.4.1 变截面IHV型线母线方程 |
| 2.4.2 连接点约束条件 |
| 2.5 变截面IHV组合型线涡旋齿构建 |
| 2.5.1 法向等距线法原理 |
| 2.5.2 型线齿头修正 |
| 2.6 变截面涡旋盘几何参数 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 变截面IHV组合型线容积理论与力学模型 |
| 3.1 工作腔容积计算 |
| 3.1.1 母线法计算腔体容积原理 |
| 3.1.2 IHV组合型线工作腔容积计算 |
| 3.2 工作腔压力计算 |
| 3.3 IHV组合型线气体力分析 |
| 3.3.1 轴向气体力 |
| 3.3.2 切向气体力 |
| 3.3.3 气体力数值模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 IHV组合型线等效壁厚计算模型与性能分析 |
| 4.1 IHV组合型线等效壁厚计算模型 |
| 4.2 几何参数对等效壁厚影响 |
| 4.2.1 基圆半径R_1的影响 |
| 4.2.2 变径系数K的影响 |
| 4.2.3 连接点_1φ的影响 |
| 4.2.4 连接点_2φ的影响 |
| 4.3 IHV组合型线性能评估 |
| 4.3.1 行程容积和排气容积 |
| 4.3.2 压缩比 |
| 4.3.3 泄露线长度 |
| 4.3.4 IHV组合型线与圆渐开线性能比较 |
| 4.3.5 变径系数K对IHV组合型线性能影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 IHV组合型线涡旋盘有限元分析与加工方法 |
| 5.1 有限元方法与软件简介 |
| 5.2 涡旋齿的应力与变形分析 |
| 5.2.1 模型建立与网格划分 |
| 5.2.2 位移约束 |
| 5.2.3 加载和求解 |
| 5.2.4 仿真结果分析 |
| 5.3 涡旋盘数控技术 |
| 5.3.1 涡旋盘加工方法 |
| 5.3.2 涡旋盘数控加工 |
| 5.3.3 涡旋盘检测 |
| 5.4 本章总结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
（2）基于小波的变截面涡旋盘铣削加工表面形貌分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 课题意义 |
| 1.2 研究对象及方法的介绍 |
| 1.2.1 涡旋机械及涡旋盘的发展和研究现状 |
| 1.2.2 表面形貌及小波分形研究 |
| 1.2.3 小波变换在表面形貌中的应用 |
| 1.3 主要研究内容与方法 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 基于ABAQUS二次开发的变截面涡旋盘铣削参数优化 |
| 2.1 Python脚本的应用 |
| 2.2 ABAQUS软件的二次开发 |
| 2.2.1 二次开发的仿真界面设计 |
| 2.2.2 刀具选取与网格划分 |
| 2.2.3 仿真实验设计 |
| 2.3 铣削加工参数的优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 变截面涡旋盘铣削加工实验及表面形貌测量 |
| 3.1 变截面涡旋盘型线的设计 |
| 3.1.1 变截面涡旋盘型线的构成原则及生成方法 |
| 3.1.2 变截面涡旋盘型线的母线生成 |
| 3.1.3 变截面涡旋盘两侧型线模型的建立 |
| 3.2 变截面涡旋盘的铣削加工方案 |
| 3.2.1 变截面涡旋盘加工方法的选取 |
| 3.2.2 变截面涡旋盘的实验条件 |
| 3.2.3 加工时的注意事项 |
| 3.2.4 变截面涡旋盘制造的精度要求 |
| 3.3 变截面涡旋盘铣削加工实验 |
| 3.3.1 变截面涡旋盘铣削实验参数 |
| 3.3.2 变截面涡旋盘加工工艺要求 |
| 3.4 变截面涡旋盘表面形貌数据的获取 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 变截面涡旋盘表面形貌的小波分形研究 |
| 4.1 表面形貌图像的灰度曲面 |
| 4.2 表面形貌图像的小波处理 |
| 4.2.1 小波阈值函数的改进 |
| 4.2.2 表面形貌图像的改进阈值降噪 |
| 4.3 表面形貌灰度图像的处理 |
| 4.4 分形维数的求解 |
| 4.4.1 差分盒维法 |
| 4.4.2 投影覆盖法 |
| 4.5 表面图像的分形维数分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 变截面涡旋盘表面形貌的降噪重构与频带划分 |
| 5.1 表面形貌的评定方法 |
| 5.2 小波降噪的理论基础 |
| 5.3 双正交小波系的选择 |
| 5.3.1 小波系的选择依据 |
| 5.3.2 双正交小波的确定 |
| 5.4 变截面涡旋盘表面形貌降噪与重构 |
| 5.4.1 表面形貌时域信号分析 |
| 5.4.2 表面形貌频域信号分析 |
| 5.4.3 表面形貌降噪与重构 |
| 5.5 变截面涡旋盘表面形成因素影响分析 |
| 5.5.1 表面形貌的频谱分析 |
| 5.5.2 表面形貌影响因素的频带划分 |
| 5.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 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 |
| 附录 B 部分二维铣削插件内核程序 |
（3）高速铣削变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度预测与实验验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.1.1 课题的研究背景 |
| 1.1.2 课题的研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 涡旋盘铣削加工的研究现状 |
| 1.2.2 高速铣削技术研究现状 |
| 1.2.3 表面粗糙度的研究现状 |
| 1.2.4 铣削加工表面粗糙度的研究现状 |
| 1.2.5 粗糙度建模的研究现状 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第2章 变截面涡旋盘模型的建立 |
| 2.1 涡旋压缩机 |
| 2.1.1 涡旋压缩机的优点 |
| 2.1.2 涡旋压缩机的工作原理 |
| 2.2 变截面涡旋盘型线设计 |
| 2.3 变截面涡旋盘三维模型建立 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度的预测模型及分析 |
| 3.1 侧壁面表面粗糙度的多元非线性回归预测模型 |
| 3.1.1 多元非线性回归模型的建立 |
| 3.1.2 侧壁面表面粗糙度多元非线性回归模型的检测 |
| 3.2 侧壁面表面粗糙度的双预测模型 |
| 3.2.1 基于粒子群算法改进的BP神经网络模型 |
| 3.2.2 数据处理和训练样本的生成 |
| 3.2.3 侧壁面表面粗糙度多目标BP神经网络模型的建立 |
| 3.2.4 侧壁面表面粗糙度双预测模型建立 |
| 3.3 侧壁面表面粗糙度预测模型的对比分析 |
| 3.4 侧壁面表面粗糙度的单因素响应分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 影响涡旋盘侧壁面表面粗糙度铣削参数的优化 |
| 4.1 基于遗传算法铣削参数优化 |
| 4.1.1 铣削参数优化目标函数 |
| 4.1.2 约束条件的确定 |
| 4.1.3 遗传算法在Matlab中的实现 |
| 4.2 铣削参数优化及形貌仿真系统 |
| 4.2.1 Matlab的 GUI简介 |
| 4.2.2 铣削参数优化及形貌仿真系统的功能与结构 |
| 4.2.3 铣削参数优化及形貌仿真系统界面设置 |
| 4.3 参数优化及实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 变截面涡旋盘铣削实验及侧壁面表面粗糙度测量验证 |
| 5.1 变截面涡旋盘的加工方法 |
| 5.1.1 数值逼近法 |
| 5.1.2 展成法 |
| 5.2 变截面涡旋盘的加工实验 |
| 5.2.1 实验条件 |
| 5.2.2 加工工艺 |
| 5.2.3 加工注意事项 |
| 5.3 变截面涡旋盘侧壁面表面微观形貌测量 |
| 5.4 侧壁面表面粗糙度测量及验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 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目录 |
（4）变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数研究及实验验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 涡旋盘型线研究 |
| 1.2.2 涡旋盘铣削加工方法研究 |
| 1.2.3 铣削力模型研究 |
| 1.2.4 铣削力模型参数求解研究 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 变截面涡旋盘铣削加工实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 变截面涡旋盘型线设计 |
| 2.2.1 涡旋型线构成原则 |
| 2.2.2 型线的生成方法选择 |
| 2.2.3 涡旋型线母线生成 |
| 2.2.4 变截面涡旋盘内外壁面型线生成 |
| 2.3 变截面涡旋盘铣削加工 |
| 2.3.1 变截面涡旋盘主要加工精度要求 |
| 2.3.2 变截面涡旋盘型线拟合及加工方法选择 |
| 2.3.3 变截面涡旋盘的毛坯材料及加工刀具选择 |
| 2.3.4 变截面涡旋盘铣削加工注意事项 |
| 2.4 变截面涡旋盘铣削实验 |
| 2.4.1 变截面涡旋盘铣削实验条件 |
| 2.4.2 变截面涡旋盘铣削实验设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于改进粒子群算法的变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数求解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 变截面涡旋盘瞬时铣削力模型的约束条件 |
| 3.3 变截面涡旋盘瞬时铣削力理论模型 |
| 3.3.1 瞬时铣削力模型 |
| 3.3.2 瞬时未变形切屑厚度计算 |
| 3.4 基于改进PSO算法的瞬时铣削力模型参数求解 |
| 3.4.1 标准PSO算法 |
| 3.4.2 改进PSO算法的变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数求解 |
| 3.5 改进PSO算法的瞬时铣削力模型参数求解结果讨论与结论 |
| 3.5.1 结果讨论 |
| 3.5.2 结论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于多重回归法分析变截面涡旋盘铣削参数对平均铣削力系数的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 变截面涡旋盘平均铣削力系数 |
| 4.2.1 平均铣削力系数 |
| 4.2.2 切入、切出角 |
| 4.2.3 平均铣削力 |
| 4.3 变截面涡旋盘平均铣削力系数多重回归分析 |
| 4.3.1 平均铣削力系数回归模型 |
| 4.3.2 平均铣削力系数回归结果与分析 |
| 4.4 铣削参数对平均铣削力系数影响分析 |
| 4.4.1 吃刀深度a_p的影响 |
| 4.4.2 每齿进给量f_z的影响 |
| 4.4.3 侧吃刀量a_e的影响 |
| 4.4.4 刀具转速n的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间所发表的论文 |
| 附录 B 课题来源 |
（5）周铣加工涡旋盘瞬时铣削厚度及表面残余高度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 涡旋压缩机的研究现状 |
| 1.2 涡旋盘加工方面国内外研究现状 |
| 1.2.1 对涡旋盘材料的研究 |
| 1.2.2 对涡旋盘加工的研究 |
| 1.2.3 对涡旋盘表面残留高度的研究 |
| 1.3 论文课题来源与研究意义 |
| 1.3.1 课题所属基金 |
| 1.3.2 课题的研究意义 |
| 1.4 论文的主要研究内容和研究方法 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 主要研究方法 |
| 第2章 涡旋压缩机的结构及涡旋盘型线特点 |
| 2.1 涡旋压缩机的结构 |
| 2.2 涡旋压缩机的工作原理 |
| 2.3 涡旋齿型线 |
| 2.4 涡旋盘的加工与质量要求 |
| 2.4.1 涡旋盘的加工 |
| 2.4.2 涡旋盘的精度要求 |
| 2.4.3 涡旋盘的检测 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 周铣瞬时未变形铣削厚度模型的建立 |
| 3.1 真实刀刃轨迹 |
| 3.1.1 刀刃轨迹定义 |
| 3.1.2 圆周铣削坐标系定义 |
| 3.1.3 刀刃运动轨迹 |
| 3.2 瞬时未变形铣削厚度的建模 |
| 3.2.1 传统瞬时未变形厚度计算方法 |
| 3.2.2 改进的几何法 |
| 3.3 基于真实轨迹坐标的计算方法 |
| 3.3.1 铣削涡旋盘外壁(凸圆) |
| 3.3.2 铣削涡旋盘内壁(凹圆) |
| 3.4 涡旋盘瞬时未变形铣削厚度影响因素分析 |
| 3.4.1 瞬时未变形铣削厚度随刀齿转角变化情况 |
| 3.4.2 瞬时未变形铣削厚度随刀具参数的变化情况 |
| 3.4.3 瞬时未变形厚度随涡旋盘型线曲率半径的变化情况 |
| 3.4.4 铣削起始角的计算 |
| 3.4.5 铣削起始角与径向切削深度及瞬时铣削厚度的关系 |
| 3.4.6 瞬时铣削厚度与进给角速度及刀具角速度的关系 |
| 3.5 涡旋盘加工仿真研究 |
| 3.5.1 仿真设置 |
| 3.5.2 仿真结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 涡旋齿表面残留高度的建模与计算 |
| 4.1 残留高度与表面粗糙度 |
| 4.2 残留高度建模 |
| 4.2.1 刀具中心轨迹为直线时(铣平面)的残留高度计算 |
| 4.2.2 刀具中心轨迹为圆弧时 |
| 4.3 影响残留高度的加工参数 |
| 4.4 加工参数优化 |
| 4.4.1 同侧壁面加工 |
| 4.4.2 同一截面处内外侧壁面加工 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 周铣涡旋盘加工实验 |
| 5.1 加工实验 |
| 5.2 加工后表面质量检测 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间发表的论文 |
| 附录B 瞬时铣削厚度随刀齿转角变化情况Matlab程序 |
（6）IHC组合型线变截面涡旋盘的综合特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究意义与背景 |
| 1.1.1 课题的研究背景 |
| 1.1.2 课题的研究意义 |
| 1.2 涡旋压缩机的国内外研究现状 |
| 1.2.1 涡旋压缩机发展历程 |
| 1.2.2 涡旋型线研究现状 |
| 1.2.3 压缩机性能特性研究现状 |
| 1.2.4 变截面涡旋盘加工的研究 |
| 1.3 涡旋压缩机的构成 |
| 1.4 涡旋压缩机的工作原理 |
| 1.5 题目来源和课题研究内容 |
| 1.5.1 题目来源 |
| 1.5.2 型线设计研究存在的不足 |
| 1.5.3 课题研究内容 |
| 第2章 组合型线理论 |
| 2.1 组合涡旋型线的优势 |
| 2.2 型线通用理论 |
| 2.2.1 涡旋型线的啮合原理 |
| 2.2.2 通用涡旋型线的控制方程 |
| 2.3 IHC组合型线母线 |
| 2.3.1 变截面涡旋盘母线方程 |
| 2.3.2 高次曲线型线的构建 |
| 2.3.3 阈值 |
| 2.3.4 编码型线的分组研究 |
| 2.4 变截面涡旋盘的构建 |
| 2.4.1 内外壁型线的生成 |
| 2.4.2 齿头型线的修正 |
| 2.5 涡旋盘模型和几何参数 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 IHC组合型线变截面涡旋盘几何与力学模型 |
| 3.1 压缩腔容积的计算 |
| 3.1.1 法向等距法计算 |
| 3.1.2 压缩腔容积的计算过程 |
| 3.2 压缩腔几何性能的计算 |
| 3.2.1 吸气容积和排气容积 |
| 3.2.2 压缩比 |
| 3.2.3 涡旋盘直径 |
| 3.3 压缩腔气体力的计算 |
| 3.3.1 轴向气体力F_a |
| 3.3.2 切向气体力F_t |
| 3.3.3 径向气体力F_r |
| 3.4 涡旋盘性能特性数值模拟与结果讨论 |
| 3.4.1 压缩腔性能参数 |
| 3.4.2 轴向力 |
| 3.4.3 切向力 |
| 3.4.4 径向力 |
| 3.5 结果分析及优选策略 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 组合型线变截面涡旋盘性能比较研究 |
| 4.1 IHI型线变壁厚涡旋盘 |
| 4.1.1 IHI型线母线的建立 |
| 4.1.2 IHI型线涡旋盘的建立 |
| 4.1.3 IHI型线涡旋盘的容积计算 |
| 4.1.4 IHI型线涡旋盘的性能指标 |
| 4.2 圆渐开线等截面涡旋盘 |
| 4.2.1 圆渐开线涡旋盘的几何容积 |
| 4.2.2 圆渐开线涡旋盘的几何性能及气体力 |
| 4.3 相同尺寸涡旋盘的性能比较 |
| 4.3.1 尺寸相同的涡旋盘模型的建立 |
| 4.3.2 尺寸相同的涡旋盘模型的计算结果 |
| 4.3.3 性能对比和结论 |
| 4.4 等压缩比涡旋盘的性能比较 |
| 4.4.1 等压缩比的涡旋盘模型的建立 |
| 4.4.2 等压缩比涡旋盘模型的计算结果 |
| 4.4.3 性能对比和结论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 IHC变壁厚涡旋压缩机性能实验研究 |
| 5.1 涡旋盘的加工方法 |
| 5.1.1 展成法 |
| 5.1.2 双圆弧逼近法 |
| 5.2 IHC 涡旋盘的加工 |
| 5.3 涡旋盘检测 |
| 5.3.1 检测设备 |
| 5.3.2 检测结果 |
| 5.4 两种涡旋盘性能测试与比较 |
| 5.4.1 实验条件 |
| 5.4.2 实验测试结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
（7）基于Frenet标架的涡旋压缩机型线设计理论与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 涡旋压缩机的发展回顾 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 涡旋齿型线理论研究 |
| 1.2.1.1 单一型线 |
| 1.2.1.2 组合型线 |
| 1.2.1.3 通用型线 |
| 1.2.1.4 修正型线 |
| 1.2.1.5 涡旋型线的优化 |
| 1.2.2 工作过程特性研究 |
| 1.2.3 动力特性研究 |
| 1.2.4 摩擦磨损与润滑研究 |
| 1.2.5 高性能样机研究 |
| 1.2.6 涡旋齿型线研究存在的问题与不足 |
| 1.3 本文选题背景和意义 |
| 1.4 本文研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 本文研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 本文章节安排 |
| 第2章 基于微分几何的共轭涡旋型线啮合理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 共轭涡旋型线的定义 |
| 2.2.1 共轭曲线的定义 |
| 2.2.2 共轭涡旋型线 |
| 2.3 涡旋型线啮合基本原理 |
| 2.3.1 坐标系及坐标变换 |
| 2.3.2 单参数曲线族包络法求解型线啮合问题 |
| 2.3.3 共轭型线啮合的充要条件 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于Frenet标架的涡旋齿型线的归一化数学模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 现有构成涡旋齿型线的曲线形式 |
| 3.3 各种曲线的性能分析 |
| 3.4 涡旋齿型线的归一化数学模型 |
| 3.4.1 Frenet标架在涡旋齿型线中的应用 |
| 3.4.2 典型曲线与归一化方程的转换关系 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 等壁厚和渐变壁厚涡旋齿型线几何特性与优选策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 等壁厚涡旋齿型线 |
| 4.2.1 等壁厚涡旋齿型线的几何模型 |
| 4.2.2 等壁厚涡旋齿型线构成的腔体容积计算 |
| 4.3 渐变壁厚涡旋齿型线 |
| 4.3.1 渐变壁厚涡旋齿型线的几何模型 |
| 4.3.2 渐变壁厚涡旋齿型线构成的腔体容积计算 |
| 4.4 涡旋齿型线的几何性能指标 |
| 4.4.1 行程容积 |
| 4.4.2 压缩比 |
| 4.4.3 涡盘圆周大径 |
| 4.4.4 面积利用系数 |
| 4.4.5 涡旋齿齿厚 |
| 4.5 等壁厚涡旋齿型线控制系数的优选策略 |
| 4.6 等壁厚涡旋齿型线的优选 |
| 4.7 渐变壁厚涡旋齿型线控制系数的优选策略 |
| 4.8 渐变壁厚涡旋齿型线的优选 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 变壁厚涡旋齿型线构建方法与几何理论 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Ⅰ型变壁厚涡旋齿型线 |
| 5.2.1 Ⅰ型型线母线方程的建立 |
| 5.2.2 Ⅰ型型线构成的腔体容积计算 |
| 5.3 Ⅱ型变壁厚涡旋齿型线 |
| 5.3.1 Ⅱ型型线母线方程的建立 |
| 5.3.2 Ⅱ型型线构成的腔体容积计算 |
| 5.4 Ⅲ型变壁厚涡旋齿型线 |
| 5.4.1 Ⅲ型型线母线方程的建立 |
| 5.4.2 Ⅲ型型线构成的腔体容积计算 |
| 5.5 型线参数对变壁厚涡旋齿型线几何性能的影响 |
| 5.5.1 几何性能指标 |
| 5.5.2 型线参数对Ⅰ型型线几何性能的影响 |
| 5.5.3 型线参数对Ⅱ型型线几何性能的影响 |
| 5.5.4 型线参数对Ⅲ型型线几何性能的影响 |
| 5.6 三种变壁厚涡旋齿型线的性能评价 |
| 5.6.1 动力性能指标 |
| 5.6.2 性能对比 |
| 5.7 高次曲线的组合编码 |
| 5.7.1 组合编码后的曲线对Ⅰ型型线性能的影响 |
| 5.7.2 组合编码后的曲线对Ⅱ型型线性能的影响 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 变壁厚涡旋齿的齿厚数学模型与变化规律 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 变壁厚涡旋齿的齿厚计算模型 |
| 6.3 Ⅰ型变壁厚涡旋齿的齿厚变化规律 |
| 6.3.1 Ⅰ型型线参数中基圆半径对齿厚的影响 |
| 6.3.2 Ⅰ型型线参数中回转半径对齿厚的影响 |
| 6.3.3 Ⅰ型型线参数中连接点对齿厚的影响 |
| 6.4 Ⅱ型变壁厚涡旋齿的齿厚变化规律 |
| 6.4.1 Ⅱ型型线参数中基圆半径对齿厚的影响 |
| 6.4.2 Ⅱ型型线参数中回转半径对齿厚的影响 |
| 6.4.3 Ⅱ型型线参数中齿厚控制系数对齿厚的影响 |
| 6.4.4 Ⅱ型型线参数中最大展弦对齿厚的影响 |
| 6.4.5 Ⅱ型型线参数中连接点对齿厚的影响 |
| 6.5 Ⅲ型变壁厚涡旋齿的齿厚变化规律 |
| 6.5.1 Ⅲ型型线参数中首末段基圆半径对齿厚的影响 |
| 6.5.2 Ⅲ型型线参数中中间段基圆半径对齿厚的影响 |
| 6.5.3 Ⅲ型型线参数中回转半径对齿厚的影响 |
| 6.5.4 Ⅲ型型线参数中连接点对齿厚的影响 |
| 6.6 组合编码后的曲线对Ⅱ型涡旋齿齿厚的影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 变壁厚涡旋齿型线涡旋压缩机性能试验研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 等分切向角变步长双圆弧插补算法模型 |
| 7.2.1 插补算法 |
| 7.2.2 插补误差 |
| 7.3 Ⅲ型变壁厚涡旋齿的加工 |
| 7.4 变壁厚涡旋齿型线涡旋压缩机样机性能测试 |
| 7.4.1 性能测试条件与试验检测 |
| 7.4.2 性能测试结果与分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读博士学位期间所发表的论文 |
| 附录B 攻读学位期间参与的科研项目 |
| 附录C 攻读博士学位期间获得的奖励 |
（8）变截面涡旋盘铣削有限元仿真参数优化及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 涡旋压缩机的发展历程 |
| 1.2 课题来源及意义 |
| 1.2.1 课题来源 |
| 1.2.2 课题的研究意义 |
| 1.3 涡旋压缩机涡旋盘的加工现状 |
| 1.4 课题的主要研究内容 |
| 第2章 涡旋压缩机 |
| 2.1 涡旋压缩机的结构 |
| 2.2 涡旋压缩机的基本工作原理 |
| 2.3 涡旋压缩机的特点 |
| 2.3.1 涡旋压缩机的优点 |
| 2.3.2 涡旋压缩机的缺点 |
| 2.4 涡旋压缩机的加工精度要求 |
| 2.4.1 轴向密封性的公差要求 |
| 2.4.2 径向密封性的公差要求 |
| 2.4.3 表面粗糙度 |
| 2.5 小节 |
| 第3章 建立变截面涡旋齿的数学模型 |
| 3.1 涡旋型线简介 |
| 3.2 组合型线涡旋盘的设计理论 |
| 3.2.1 涡旋齿型线啮合原理 |
| 3.2.2 通用涡旋型线理论 |
| 3.3 变截面涡旋盘的设计 |
| 3.3.1 组合涡旋型线的设计思路 |
| 3.3.2 建立涡旋齿型线母线 |
| 3.3.3 涡旋齿内外壁的形成 |
| 3.3.4 确立变截面涡旋盘的数学模型 |
| 3.4 建立涡旋盘的几何模型 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 变截面涡旋齿铣削加工数值模拟 |
| 4.1 金属切削加工简述 |
| 4.1.1 切削加工变形区的划分 |
| 4.1.2 铣削力和铣削热 |
| 4.1.3 涡旋齿的铣削加工有限元仿真假设条件 |
| 4.2 DEFORM软件在金属切削加工方面的简介 |
| 4.3 变截面涡旋齿铣削加工数值模拟 |
| 4.3.1 变截面薄壁齿三维铣削加工有限元仿真技术路线 |
| 4.3.2 建立铣刀和工件的几何模型 |
| 4.4 变截面涡旋盘三维铣削仿真的关键性技术 |
| 4.4.1 定义材料的本构模型 |
| 4.4.2 定义切屑分离准则 |
| 4.4.3 定义摩擦效应 |
| 4.5 涡旋盘三维铣削加工有限元建模过程 |
| 4.5.1 定义刀具和工件的材料属性 |
| 4.5.2 刀具和工件的定位 |
| 4.5.3 仿真系统的控制 |
| 4.5.4 定义刀具动作 |
| 4.5.5 划分网格 |
| 4.5.6 设置边界条件 |
| 4.5.7 检查数据文件 |
| 4.6 仿真结果分析 |
| 4.6.1 曲面铣削切屑分离过程 |
| 4.6.2 影响涡旋薄壁齿铣削加工的主要因素 |
| 4.6.3 铣削参数对第三变形区铣削温度的影响 |
| 4.6.4 铣削力的仿真分析 |
| 4.6.5 铣削参数对平均铣削力的影响 |
| 4.7 小节 |
| 第5章 铣削参数优化及实验研究 |
| 5.1 铣削深度优化 |
| 5.2 铣削速度优化 |
| 5.3 进给量优化 |
| 5.4 变截面涡旋盘的加工 |
| 5.4.1 展成法 |
| 5.4.2 数值逼近法 |
| 5.5 变截面涡旋盘加工工艺的制定 |
| 5.6 变截面涡旋盘自动编程的实现 |
| 5.6.1 体积块铣削 |
| 5.6.2 轮廓面铣削 |
| 5.6.3 涡旋齿壁面铣削 |
| 5.7 实验平台的搭建 |
| 5.7.1 设备的选择 |
| 5.7.2 加工刀具的选择 |
| 5.7.3 涡旋盘的装夹 |
| 5.8 铣削力实验 |
| 5.8.1 铣削力的参数优化正确性验证 |
| 5.8.2 铣削力的可靠性验证 |
| 5.8.3 变截面涡旋齿加工精度检测 |
| 5.9 小节 |
| 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 |
（9）变截面涡旋型线的阿基米德螺线拟合方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 涡旋压缩机的发展 |
| 1.2 涡旋压缩机加工拟合方式的研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.3.1 组合型线涡旋盘的建模和特征分析 |
| 1.3.2 阿基米德螺线拟合方式的提出 |
| 1.3.3 变截面涡旋盘的加工及检测 |
| 1.4 课题来源及意义 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 课题研究意义 |
| 第二章 涡旋压缩机概述 |
| 2.1 涡旋压缩机的基本结构 |
| 2.2 涡旋压缩机的主要特点 |
| 2.3 涡旋压缩机的工作原理 |
| 2.4 涡旋盘的加工 |
| 2.4.1 径向密封 |
| 2.4.2 轴向密封 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 变截面涡旋盘的组合型线研究 |
| 3.1 涡旋型线概述 |
| 3.2 涡旋盘的设计理论 |
| 3.2.1 涡旋型线的啮合原理 |
| 3.2.2 通用涡旋型线的建立 |
| 3.3 组合型线的设计 |
| 3.3.1 涡旋盘母线的建立 |
| 3.3.2 涡旋盘内外壁的形成 |
| 3.3.3 涡旋盘的数学建模 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 涡旋盘的阿基米德螺线拟合方法研究 |
| 4.1 组合型线涡旋盘加工方法的选取 |
| 4.1.1 数值逼近法 |
| 4.1.2 展成法 |
| 4.3 阿基米德螺线拟合理论 |
| 4.3.1 阿基米德螺线方程 |
| 4.3.2 拟合方法的介绍 |
| 4.4 拟合误差的计算 |
| 4.4.1 圆渐开线的拟合误差 |
| 4.4.2 高次曲线的拟合误差 |
| 4.5 其他常见拟合理论 |
| 4.5.1 直线拟合方法 |
| 4.5.2 圆弧拟合方法 |
| 4.6 阿基米德螺线拟合方法的应用 |
| 4.6.1 拟合圆渐开线 |
| 4.6.2 拟合高次曲线 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 基于阿基米德螺线的涡旋盘加工和检测 |
| 5.1 CAD/CAM软件在精加工复杂曲面时存在的不足 |
| 5.2 变截面涡旋盘精加工的实现 |
| 5.2.1 精加工刀具路径的设置 |
| 5.2.2 数控机床的选择 |
| 5.2.3 涡旋盘的精加工 |
| 5.3 涡旋盘精度检测 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
| 附录B 拟合数据计算程序 |
（10）基于优化变间距法的变截面涡旋盘的数控加工（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 涡旋压缩机的发展与应用 |
| 1.2 涡旋盘研究现状 |
| 1.2.1 国外涡旋盘加工研究 |
| 1.2.2 国内涡旋盘加工研究 |
| 1.3 课题的来源与研究意义 |
| 1.3.1 课题的来源 |
| 1.3.2 课题的研究意义 |
| 1.4 课题的主要研究内容 |
| 第2章 涡旋压缩机的基本概述 |
| 2.1 涡旋压缩机的基本结构 |
| 2.2 涡旋压缩机工作原理和特点 |
| 2.2.1 涡旋压缩机的工作原理和工作过程 |
| 2.2.2 涡旋压缩机的优点 |
| 2.3 涡旋盘精度对涡旋压缩机性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 变截面涡旋盘的型线方程的确定 |
| 3.1 涡旋型线啮合理论 |
| 3.2 涡旋型线的生成 |
| 3.2.1 展成法生成涡旋型线 |
| 3.2.2 法向等距线法生成涡旋型线 |
| 3.3 组合型线的概述 |
| 3.4 组合型线的设计 |
| 3.4.1 母线的设计过程 |
| 3.4.2 涡旋齿内、外侧型线的生成 |
| 3.5 型线的齿头修正 |
| 3.5.1 型线进行齿头修正的意义 |
| 3.5.2 双圆弧的齿头修正 |
| 3.6 涡旋齿型线的确定 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 变截面涡旋盘的虚拟制造 |
| 4.1 涡旋盘的加工方法 |
| 4.1.1 展成法的加工原理 |
| 4.1.2 数值逼近法 |
| 4.2 涡旋盘的精度要求 |
| 4.2.1 涡旋盘加工对轴向的精度要求 |
| 4.2.2 涡旋盘加工对径向的精度要求 |
| 4.3 加工过程中影响涡旋盘精度的因素 |
| 4.3.1 节点坐标和逼近方法的选取 |
| 4.3.2 加工刀具的选择 |
| 4.3.3 加工参数的设置 |
| 4.3.4 材料和辅助措施设定 |
| 4.4 变截面涡旋盘的加工流程 |
| 4.5 变截面涡旋盘的虚拟制造 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 基于优化变间距法的型线拟合 |
| 5.1 拟合型线的方法概述 |
| 5.1.1 直线拟合方法的分类 |
| 5.1.2 拟合方法的确定 |
| 5.2 传统等间距拟合算法 |
| 5.2.1 等间距法的数学模型 |
| 5.2.2 传统等间距拟合的弊端 |
| 5.3 优化的变间距法 |
| 5.4 优化方法拟合涡旋型线 |
| 5.4.1 拟合要点 |
| 5.4.2 拟合过程以及参数的设定 |
| 5.4.3 新旧方法的比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 变截面涡旋盘的实体加工和精度检测 |
| 6.1 变截面涡旋盘加工过程中的注意事项 |
| 6.1.1 刀具路径的设置 |
| 6.1.2 刀具补偿的分析 |
| 6.2 变截面涡旋盘的加工工艺 |
| 6.2.1 变截面涡旋盘的材料选择 |
| 6.2.2 数控机床的选择 |
| 6.2.3 加工刀具的选择 |
| 6.2.4 夹装方式的选择 |
| 6.2.5 变截面涡旋盘的加工 |
| 6.3 变截面涡旋盘的加工 |
| 6.4 变截面涡旋盘的精度检测 |
| 6.4.1 检测设备的选择 |
| 6.4.2 检测结果分析 |
| 6.5 小结 |
| 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
| 附录B 拟合数据的计算程序 |
四、涡旋盘数控加工方法研究（论文参考文献）
- [1]IHV变截面组合涡旋型线数学模型与性能研究[D]. 冯志国. 兰州理工大学, 2021(01)
- [2]基于小波的变截面涡旋盘铣削加工表面形貌分析[D]. 张楠楠. 兰州理工大学, 2021(01)
- [3]高速铣削变截面涡旋盘侧壁面表面粗糙度预测与实验验证[D]. 卢家俊. 兰州理工大学, 2020
- [4]变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数研究及实验验证[D]. 张丽芳. 兰州理工大学, 2020(12)
- [5]周铣加工涡旋盘瞬时铣削厚度及表面残余高度研究[D]. 王鸿宇. 兰州理工大学, 2020(12)
- [6]IHC组合型线变截面涡旋盘的综合特性研究[D]. 郭李先. 兰州理工大学, 2020
- [7]基于Frenet标架的涡旋压缩机型线设计理论与性能研究[D]. 侯才生. 兰州理工大学, 2019(02)
- [8]变截面涡旋盘铣削有限元仿真参数优化及实验研究[D]. 张文帅. 兰州理工大学, 2019(09)
- [9]变截面涡旋型线的阿基米德螺线拟合方法研究[D]. 张春林. 兰州理工大学, 2018(11)
- [10]基于优化变间距法的变截面涡旋盘的数控加工[D]. 张强. 兰州理工大学, 2017(02)