无油涡旋真空泵参数化设计的研究

论文摘要

清洁的真空环境一直是科学家和企业界追求的理想真空环境。世界上主要的工业国家都在争相发展新一代的清洁真空获得设备。无油真空泵在很多领域已经越来越多的代替了油封式机械泵。无油真空泵目前已经发展到冷凝泵、柱塞泵、爪式泵、涡旋泵以及隔膜泵等多种产品。无油涡旋真空泵以其清洁度高、运行平稳、节省能源、体积小、重量轻、噪音低等特点一经推出就获得了广泛的应用。但由于其在研制、设计、加工、制造过程中的技术问题,目前国内还没有厂家生产。研制符合中国市场要求的无油涡旋真空泵填补国内空白就成为国内科技工作者的重要任务。本课题结合导师开发无油涡旋真空泵的项目,建立了无油涡旋真空泵计算机参数化设计模型,在无油涡旋真空泵关键零件设计与载荷计算方法,以及传动系统的动平衡方面作了较深入地研究。文中首先对无油涡旋真空泵的设计理论进行研究,讨论了无油涡旋真空泵目前主要的结构形式、以及涡旋型线理论；关键零件的设计、制造方法,及设计时需要注意的事项。针对无油涡旋真空泵的结构特点,将无油涡旋真空泵的传动机构转化为一平行四杆机构,采用二次平衡的方法,对其动平衡的方法进行研究,推导出质心位置方程,及完全动平衡无油涡旋真空泵的条件公式。在动平衡等基本参数计算的基础上,利用GRIP语言建立基于UG实体设计软件的无油涡旋真空泵的三维参数驱动模型,输入主要的建模参数,通过参数关联计算,自动建立参数最优的无油涡旋真空泵的三维模型,利用前面的动平衡推导方程结合GRIP语言的实体属性计算函数使生成的模型自动实现动平衡,并且为满足设计的需要,允许生成的模型在UG环境下进行手动修改,软件实现了无油涡旋真空泵的自动化设计,提高了设计的效率与准确性。利用本系统生成的无油涡旋真空泵的零件模型进行虚拟装配；在装配过程中,对关键部件进行干涉分析。可由三维实体模型直接生成二维工程图,为样机制造提供了必要的生产技术文件。本课题设计开发的无油涡旋真空泵参数化建模系统,集无油涡旋真空泵参数优化和三维建模于一体,省去了传统设计过程中反复校验、反复调整输入参数的过程,并且计算结果直接用于无油涡旋真空泵的三维造型。利用无油涡旋真空泵各部分零件的三维模型可进一步进行无油涡旋真空泵的虚拟装配设计,以便及时发现设计中的问题。本系统缩短了无油涡旋真空泵设计制造的时间,提高了设计精度,并且可扩展性强,可进一步实现同一系列无油涡旋真空泵设计和建模任务,在无油涡旋真空泵设计制造中具有重要实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 无油涡旋真空泵的特点
• 1.1.2 无油涡旋真空泵的应用
• 1.1.3 主要的产品
• 1.2 涡旋机械的发展
• 1.3 课题的来源和意义
• 1.4 课题的研究内容和方法
• 1.4.1 课题研究的内容
• 1.4.2 课题研究的方法
• 第2章 无油涡旋真空泵设计理论
• 2.1 无油涡旋真空泵的基本结构和工作原理
• 2.1.1 公转型无油涡旋真空泵
• 2.1.2 自转型无油涡旋真空泵
• 2.2 无油涡旋真空泵的型线理论
• 2.3 动、静涡盘的结构设计
• 2.3.1 动涡盘的设计
• 2.3.2 静涡盘的设计
• 2.3.3 涡圈精度
• 2.3.4 齿顶密封条的设计
• 2.3.5 涡旋盘材料
• 2.3.6 涡旋盘的制造
• 第3章 无油涡旋真空泵动平衡
• 3.1 一次平衡和动涡盘的旋转惯性力
• 3.1.1 惯性力平衡
• 3.1.2 惯性力矩的平衡
• 3.2 第二次平衡
• 第4章 UG二次开发技术
• 4.1 参数化设计
• 4.1.1 参数化设计概述
• 4.1.2 参数化设计的特点
• 4.1.3 参数化设计方法的类型
• 4.2 三维造型软件UNIGRAPHICS
• 4.2.1 UG的建模特点
• 4.2.2 UG参数化设计技术
• 4.3 UG二次开发
• 4.4 UG/OPEN GRIP
• 第5章 无油涡旋真空泵参数建模
• 5.1 GRIP程序开发
• 5.1.1 主程序的设计
• 5.1.2 子程序的设计
• 5.2 程序的执行
• 5.2.1 建模平台信息
• 5.2.2 运行程序
• 5.3 高级工程图简介
• 第6章 分析与总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文