建立了圆渐开线—高次曲线—圆渐开线组合型线的变截面涡旋盘数学模型,利用阿基米德螺线拟合方法对组合型线进行逼近,介绍此方法的基本原理和详细的推导过程,并使用MATLAB软件计算该方法产生的理论拟合误差,提出了步长的取值流程。将提出的阿基米德螺线拟合和直线拟合、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方法少90%,比圆弧拟合方法少70%,该方法对非圆弧类型线的加工有一定的实用价值。

研究基圆-变径基圆-基圆组合型线涡旋盘的优化设计问题。根据该组合型线的特点和涡旋盘的形成方法得到了涡旋盘的几何模型,建立了行程容积和面积利用系数为优化目标的数学优化模型,利用MATLAB遗传算法工具箱对目标函数进行多目标优化,同时与具有相同涡旋圈数的基圆渐开线涡旋盘进行对比,还讨论了设计参数对行程容积和面积利用系数的影响。结果表明:优化后的两个目标函数值较优化前均有提高,且优于基圆渐开线涡旋盘,表明了该优化模型的有效性,为该组合型线涡旋盘的优化设计提供了参考。

创建出多涡旋齿的圆渐开线—圆弧组合型线,研究了单涡旋齿、双涡旋齿和三涡旋圆渐开线—圆弧组合型线的齿形特点、生成规律和齿形参数间的关系,得出了圆弧作为单涡旋齿及任意齿数的多涡旋齿啮合型线的条件,形成了多涡旋齿圆弧组合型线的通用理论。所提出的圆弧组合型线不但能实现正确啮合,而且对于丰富多涡旋齿型线类型和促进多齿涡旋压缩机的发展具有重要意义。

在涡旋压缩机型线的设计中,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。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。