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摘要
针对涡旋齿型线设计中缺乏简洁有效的通用几何模型、在实际工程应用中未考虑型线几何性能倾向性的问题,提出一种利用Frenet活动标架构建涡旋齿型线的新方法.首先在构成涡旋齿型线的曲线上依附一个Frenet活动标架,让该标架取代固定的笛卡尔直角坐标系.然后利用平面曲线的曲率和Frenet活动标架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通用几何模型.最后建立了控制系数与涡旋齿型线几何性能的映射关系,在此基础上,以考虑涡旋压缩机工程应用为设计目标,在涡盘圆周大径和涡旋齿齿厚分别确定的条件下,利用映射关系,依据设计需求的倾向性来优选出一系列控制系数,进而构造出满足要求的涡旋齿型线.研究结果表明:利用Frenet活动标架构建的涡旋齿型线,不但涵盖了当前所有类型的涡旋齿型线,而且能按预期的几何性能对型线进行重构,从而设计出具有最佳性能的涡旋齿型线,该方法为实现涡旋压缩机型线的柔性化设计打下理论基础.
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单位兰州理工大学; 机电工程学院
