由型线方程建立了双涡圈涡旋压缩机涡旋盘几何模型,讨论了双涡圈涡旋齿在加工过程中齿头与刀具的干涉情况,并根据修正后排气角的计算公式给出了任意曲轴转角下任意压缩腔的工作容积以及吸气、排气容积,讨论了双涡圈涡旋压缩机的泄漏模型,并定量分析了径向泄漏线长度。推导出了在基圆半径不变的情况下,能正确啮合的涡旋体型线的起始角范围,定量分析了在圆渐开线起始角或基圆半径不变的情况下,基圆半径或圆渐开线起始角对双涡圈涡旋压缩机性能的影响。

基于热力学第一定律、质量守恒定律和气体状态方程,综合考虑工作腔的两种内泄漏以及工作腔壁面与介质气体之间的传热,构建了无油涡旋压缩机的热力学模型。运用欧拉法求解所建立的热力学模型,得到了气体在吸气-压缩-排气全过程中容积、温度、压力和质量随主轴转角的变化情况,并对比分析了不同传热和泄漏的影响规律。对研制开发的无油涡旋压缩机进行了变转速性能测试,分别测试了不同排气压力下的温度、排气量、功率。结果表明传热对压力和温度的影响最大,而泄漏对工作腔质量的影响最大。随着转速的增大,温度、排气量、功率都呈明显的增大趋势。该热力学模型对无油涡旋压缩机的研发和性能分析具有一定的指导和借鉴作用。

为了研究涡旋膨胀机的性能特点,从等截面和变截面涡旋膨胀机的几何模型出发,分析了等截面和变截面涡旋膨胀机容积在一个运转周期内的变化情况。基于质量和能量守恒构建了涡旋膨胀机的整体数学模型,通过对数学模型的求解,得到了涡旋膨胀机工作腔内工质的压力、温度和质量随主轴转角的实际变化规律。通过对涡旋膨胀机数学模型的定量化分析,揭示了等截面和变截面涡旋膨胀机几何参数对其性能的影响规律,为涡旋膨胀机类型的选择以及涡旋膨胀机的性能优化研究打下了基础。

汽车车轮是介于轮胎和车桥之间承受整车负荷的旋转件，是汽车行驶系统中重要的安全部件。钢圈的主要破坏形式是循环载荷产生的疲劳破坏，它是导致钢圈破坏的主要原因。文中研究了轮辐与轮辋的装配过盈量、接触量长度及轮辐外圆的加工状态对钢圈径向疲劳寿命的影响。结果表明，当接触量长度一定时，钢圈的疲劳寿命随着过盈量的增加而增大；当过盈量一定时，随着接触量长度的增加，钢圈的疲劳寿命逐渐增大，钢圈的最大疲劳寿命大于100万次。轮辐外圆未车削时，在较大的过盈量下，钢圈可达到较高的疲劳寿命。

以圆渐开线等截面涡旋型线为基础，对涡旋膨胀机的几何模型进行了探讨。从圆渐开线几何学出发，对涡旋齿齿头修正进行了论述，并以双圆弧加直线修正为例，用解析法得到修正后齿头面积变化。通过积分法对涡旋膨胀机各腔容积进行了模拟计算，得出工作腔容积以及容积变化率随主轴转角的变化规律。将修正与未修正型线构成的涡旋膨胀机吸气腔容积做对比分析，得出齿头的修正对工作腔容积的影响较小，但其刚度明显增大。最后，对涡旋膨胀机的泄漏进行了分析并计算出径向泄漏线长度，为涡旋膨胀机的热力学研究奠定了良好的基础。

采用Solidworks建立了无油涡旋压缩机动、静涡旋盘的三维模型,运用ANSYS分析软件对涡旋压缩机动涡盘分别在气体力、温度、惯性约束条件下以及在多场耦合载荷下涡旋齿的变形和应力分布规律进行了分析,并研究了不同齿厚和齿高的动涡盘涡旋齿在多场耦合载荷作用下的变形情况,得到涡旋盘的应力分布和涡旋齿变形情况。分析结果表明,对涡旋齿的变形影响最大的载荷是温度载荷场;在腔内气体被压缩时,涡旋齿始端部位温度最高,所受气体力也最大;耦合场下涡旋齿始端顶部变形最大,最大应力出现在齿根部位,且耦合场的最大应力不是各载荷应力的叠加;涡旋齿越高变形越大,涡旋齿越厚变形越小,分析研究结果为定量化确定无油涡旋压缩机的轴向间隙和径向间隙提供了理论依据。

为了研究无油涡旋压缩机传动系统的动力特性问题,对涡旋压缩机的传动系统模型进行了简单的分析,利用Solidworks 建立了涡旋压缩机的三维模型,并根据其运动规律,将其嵌入 Adams 虚拟样机软件中,建立了涡旋压缩机传动系统的动力学模型,针对曲柄销和小曲拐与轴承之间运动副间隙的大小,进行了传动系统的动力学仿真,结果表明:曲柄销和小曲拐与轴承之间运动副间隙的大小对于涡旋压缩机传动系统的动力特性有着显著的影响。合理控制轴承装配间隙有利于提高涡旋压缩机的动力特性以延长其使用寿命。

对圆渐开线涡旋型线的齿头修正展开了研究。首先从圆渐开线几何学出发,叙述了涡旋膨胀机的几何模型,探讨了涡旋齿齿头修正方法。为了提高涡旋机械的综合性能,着重分析了型线修正问题,研究了双圆弧修正与双圆弧加直线修正的修正参数的变化规律和修正面积系数的变化规律,为涡旋膨胀机的几何模型研究奠定了基础。