畢業(yè)設計----汪克爾四角轉子壓縮機的設計

1、<p>　　汪克爾四角轉子壓縮機的設計</p><p>　　Design of Wankel Quadrangle Compressor Teaching Building</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　汪克爾四角轉子壓縮機與汪克爾三角轉子發(fā)動機發(fā)展密切相關。本文歸納了汪克爾三角轉子發(fā)動機的現狀

2、，根據三角轉子發(fā)動機的工作原理與基本構造，類比設計分析了四角轉子壓縮機需要解決的問題——氣缸型線和轉子型線的數據設計分析，各零部件的設計分析校驗。</p><p>　　本文第一章緒論綜述了本課題的研究背景，空氣壓縮機的發(fā)展狀況及目前我國尚待解決的關鍵問題。</p><p>　　第二章介紹了汪克爾三角轉子發(fā)動機的基本構造和基本原理，提出四角轉子壓縮機設計的基本思路。</p>&

3、lt;p>　　第三章通過對四角轉子壓縮機的幾何學研究分析，初步擬定了樣機各個尺寸。</p><p>　　第四章應用MATLAB對氣缸型線和轉子型線進行編程設計，繪制出氣缸型線和轉子型線及其配合圖。</p><p>　　第五章通過綜合比較分析選定各個零部件的規(guī)格，并建立壓縮機的三維實體模型，并完成了壓縮機的虛擬裝配。</p><p>　　第六章對本文的研究成果進

4、行了歸納總結，并指出課題進一步開展研究工作的設想。</p><p>　　關鍵詞：汪克爾三角轉子發(fā)動機，汪克爾四角轉子壓縮機，MATLAB，三維建模</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The development of Wankel rotary compressor corners is assoeia

5、ted with Wankel Quadrangle Compressor closely. Some information concerning current study on Wankel Quadrangle Compressor technology is introduced in the paper.</p><p>　　According to the working principle and

6、 basic structure of Wankel Quadrangle Compressor , the key technology of Wankel Quadrangle Compressor is analyzed comparatively: The data analysis of the Cylinder profile and Rotor profile，and the data analysis of the a

7、ll parts. </p><p>　　At first,introduction summarizes the background of this research and development of Empty Compressor，as well as the technics flow of it.</p><p>　　Chapter two，there is introdu

8、ction of the working principle and basic structure of Wankel rotary engine machine Triangle,the design ideas of Wankel Quadrangle Compressor are proposed nowadays</p><p>　　In chapter three,on the basis of th

9、e geometric of Wankel rotary compressor corners,design the model machine.</p><p>　　Chapter four ,we design the data of the Cylinder profile and Rotor profile by the software of MATLAB,then,we draw out the Cy

10、linder profile and Rotor profile,and their assembly drawing </p><p>　　In chapter five,the model of all of parts are analyzed comparatively and synthetically,and then，we use the UG NX6.0 for three-dimensional

11、 modeling.</p><p>　　Finally,in chapter six,a summarization on the study of this paper is given,the conceit of the further research work is pointed out.</p><p>　　Key words： Wankel compressor, Wan

12、kel Quadrangle Compressor, MATLAB, Three-dimensional modeling</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　中文摘要Ⅰ</b></p><p>　　ABSTRACTⅡ</p><p><b>　

13、　1緒論1</b></p><p>　　1.1 國內外空氣壓縮機的發(fā)展現狀1</p><p>　　2 汪克爾四角轉子壓縮機的基本原理及其構造的研究3</p><p>　　2.1 汪克爾三角轉子發(fā)動機的基本原理及其構造3</p><p>　　2.2 汪克爾四角轉子壓縮機的基本原理及其構造7</p><p

14、>　　3 汪克爾四角轉子壓縮機的結構設計13</p><p>　　3.1 氣缸和轉子型線13</p><p>　　3.2 基本結構參數的選擇15</p><p>　　3.3 工作容積的計算15</p><p>　　4 運用MATLAB及office軟件繪制氣缸和轉子型線及其配合圖……20</p><p>

15、　　4.1 相關軟件MATLAB介紹20</p><p>　　4.2 氣缸和轉子型線繪制21</p><p>　　4.3 氣缸和轉子型線配合圖23</p><p>　　5 運用軟件CATIA V5完成三維建模24</p><p>　　5.1 CATIA V5介紹24</p><p>　　5.2 三維建模25

16、</p><p>　　6 總結與展望32</p><p>　　6.1 課題總結32</p><p>　　6.2 課題展望32</p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p>　　附件A:轉子和子型線數據參數34</p><p><b>

17、　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 國內外空氣壓縮機的發(fā)展現狀</p><p>　　目前國際上空氣壓縮機的發(fā)展趨勢重在向大容積率，高效率，低成本，大壓縮比，以下是我們對目前最為常見的壓縮機進行簡單對比分析。</p><p>　　（1）活塞式壓縮機適用壓力范圍廣，流量大小皆宜，并且對材料和工藝要求比較低，技術上也較為成熟，在生產使用上積

18、累了豐富的經驗。但是由于轉速不高，機器大結構復雜，排氣不連續(xù)，造成氣流脈動；運轉時有較大的震動； 往復運動，無用功較多，機械效率不高。同時活塞式壓縮機主要是向大容量、高壓力、低噪聲、高效率、高可靠性等方向發(fā)展；所以我們不加以采用。</p><p>　?。?）滾動活塞壓縮機結構簡單，零部件相對較少，以及運行平穩(wěn)，振動較小， 幾何形狀都是圓形或平面，便于制造。但是由于滾動活塞與殼體之間的間隙不容易控制，運轉一周，壓縮

19、做功一次排氣不連續(xù)，造成氣流脈動較大，以及工作中存在死區(qū)，效率相對較低，可靠性相對較低，因此滾動式活塞壓縮機是不適宜用于大排量的壓縮機的。 </p><p>　　(3)滑塊式壓縮機基本消除了各種泄漏，容積效率較高，是目前機械效率最高的壓縮機，它不僅在使用過程中，工作效能下降不大，而且裝置系統(tǒng)比較簡單。但是由于加工要求很高，滑塊依靠離心力作用在缸體上，容易造成磨損，可靠性也相對較差，所以它也同樣不適宜用于制造高壓和

20、大流量的工況的壓縮機。</p><p>　　(4)渦旋式壓縮機的結構簡單，體積小，重量輕，無吸排氣閥，它的容積效率較高，摩擦損失小，機械效率高，多壓縮室同時工作，工作連續(xù)，壓縮力矩變化平穩(wěn)。但是因為它的精度要求高，形位公差都在微米級，并且是無排氣閥，變工況性能欠佳，工作腔不易實施外部冷卻，壓縮過程的熱量難排出，因此只能夠壓縮絕熱指數小的氣體或者內冷卻，大排量渦旋壓縮機難實現，排量大直徑大，不平衡旋轉質量增大，機器

21、不緊湊且重量增加，所以也不加以采用。</p><p>　　（6）螺桿壓縮機的可靠性高，螺桿空壓機零部件少，易損件少，壽命長，單位排氣量體積小，技術成熟，它是目前市場上的主力壓縮機。但是因為螺桿的制造成本太高，并不被廣泛應用，所以我們也不采納這種螺桿機構的壓縮機。</p><p>　　在生產實踐中，由于以上六種壓縮機存在各種各樣的缺陷，在現今壓縮機大容積率，結構簡單，效率高，壓縮比大，制造成

22、本低的發(fā)展趨勢下，我們有必要研究創(chuàng)新一種新型的適合發(fā)展趨勢的氣體壓縮機--汪克爾四角轉子壓縮機。 </p><p>　　汪克爾四角轉子壓縮機的結構簡單，體積小，零部件少；無余隙容積，且直接利用電機的回轉運動，效率高，壓縮比大，單級壓力高，運行平穩(wěn)，噪音較小，內泄漏非常小，機械效率高。但是因為這是屬于一項全新的壓縮機技術，所以無工程應用實例，需要我們自己分析計算數據等。</p><p>

23、　　我們在比較中發(fā)現，由于汪克爾四角轉子壓縮機它的結構簡單，零部件數量相對較少，制造成本相對較低，而且節(jié)能環(huán)保，能耗也至少降低 了15 %，它的制冷系數（ COP 值）也達到了2.0，因此我們制造壓縮機采用四角轉子式具有廣闊的前景。</p><p>　　由于上述等等優(yōu)勢，我們決定涉及汪克爾四角轉子壓縮機，由此我們對汪克爾四角轉子壓縮機進行了設計分析等工作。</p><p>　　第二章 汪

24、克爾四角轉子壓縮機的基本原理</p><p><b>　　及其構造研究</b></p><p>　　2.1 汪克爾三角轉子發(fā)動機的基本原理及其構造</p><p>　　2.1.1 汪克爾三角轉子發(fā)動機的基本構造</p><p>　　從工作過程的角度來看，轉子發(fā)動機是一種四沖程循環(huán)的內燃扎但它在構造上與往夏式發(fā)動機大不相同

25、，主要由于它們的主機構及其幾伺原理不同．往復式發(fā)動機的主機構是曲柄連桿機構，氣缸和活塞是圓筒形，幾何原理較為簡單。而轉子發(fā)動機的主機構是由一對相位內外齒輪和偏心軸所組成的行星機構．氣缸理論型線為雙弧長短期回外旋輪線，轉子的理論型線為氣缸型線族的內包絡線，幾何原理較為復雜。如圖2.1所示。但是，由于轉于發(fā)動機沒有連桿、進排氣門及其配氣機構，因而在結構上轉子發(fā)動機則比往夏機簡單得多．</p><p>　　圖2.1

26、轉子機與往復機構造原理的對比</p><p><b>　　往復機（b）轉子機</b></p><p>　　轉子機的基本構造是由轉子、前后端蓋、缸體和偏心軸等主要零件組成，如圖2.2所示。在多缸轉子機中，相鄰兩缸需設中隔板。由圖2.2可看出；轉于是在缸體和前、后端蓋所形成的腔內，轉子中央裝有偏心軸承，并與偏心期的偏心軸頸配合，轉子上的內齒輪和固定在端益上的外齒輪相嚙合。

27、偏心軸的主軸頸支承在前、后端蓋的主軸承中，偏心軸的前端通常裝有皮帶掄、平衡重和驅動附件用的齒輪等，后端裝有帶平衡重的飛輪并由此輸出動力。圖3.3為GZ2—900型汽油轉子機的縱、橫剖視及前圖。</p><p>　　汽油轉于發(fā)動機除上述的基本構造外，還應有燃料供給系統(tǒng)點火系統(tǒng)，潤滑和冷卻系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的作用與往復式發(fā)動機基本相同。</p><p>　　轉子機的主要特點是：轉子只作旋轉運動，就

28、其工作循環(huán)特點而言，屬四沖程循環(huán)，分進氣、壓縮．燃燒和膨脹及排氣四個過程。由于沒有作往復運動的質量，故有良好的高速性能。在一定程度上它兼有往復機和燃氣輪機的某些特點，而與它們相比，轉子機的構造是最簡單的，且還有重量輕、體積小等優(yōu)點。這是轉子機之所以能在某些領域中迅速發(fā)展和應用的主要原因。</p><p>　　以100kw左右的雙缸汽油轉子機為例，與功率相同、指標先進的6-8缸汽油往復機相比，重量僅為往復機的50-

29、70％．體積約小30-50％，零件總效約少20-40％，運動件數約少40-60％．如果在主要工藝過程實現大規(guī)模生產后，估計轉子機的成本約為同功率往復機的80％。在實際應用中表明，轉子機還以消耗鋼材少，運轉平穩(wěn)，高速性能好，維修簡便等技術特點優(yōu)于往復機。轉子機也有它本身的缺點，如轉子機的高速性能雖優(yōu)于往復機但低速性能卻不很理想。</p><p><b>　?。╝）縱剖圖</b></p&g

30、t;<p><b>　?。╞）橫剖圖</b></p><p><b>　?。╟）前視圖</b></p><p>　　圖2.3 GZ2—900型</p><p>　　2.1.2 汪克爾三角轉子發(fā)動機的基本原理</p><p>　　轉子發(fā)動機的工作循環(huán)與四沖程往復式發(fā)動機一樣，包括進氣、壓

31、縮、燃燒和膨脹及排氣四個過程，對轉子每個工作面所對應的工作室，都在轉子旋轉一周內完成的，如圖3.4所示。圖中A、B和C表示轉子三個頂角的徑向密封片?，F就A-B工作室說明轉子在氣缸內位置的變化完成一個工作循環(huán)的情況。</p><p>　　圖2.4 轉子機工作循環(huán)的各過程</p><p><b>　?。╝）進氣過程</b></p><p>　　進氣

32、的作用在于使工作室內沖入新鮮充量。這一過程的進行如圖3.4中①-②所示。當中歡子旋轉到①的位置時，此時A-B工作室容積最小，B點為進氣剛開始，而A點為排氣即將結束；轉子順時針方向旋轉時，A-B工作室的容積逐漸變大，新鮮充量通過進氣口進入A-B工作室。理論上此過程是偏心軸轉角從0°到270°，相當于轉子從①的位置轉過90°到達②的位置，這是，A-B工作室的容積達到最大容積。</p><p&

33、gt;　　實際上，為了在中、高速時能提高充氣系數，轉子在上止點之前，就提前打開進氣口，下止點后進氣口才關閉，即進氣口早開晚關，延長進氣時間與充分利用充氣的慣性提高充氣系數，使轉于機有更好的動力性能。</p><p><b>　?。╞）壓縮過程</b></p><p>　　壓縮的作用在于提高工質的壓力與溫度，使膨脹過程的膨脹比增大高熱效率；同時，燃料也在燃燒前做好準備，

34、使燃燒完善。這一過程如圖中②-③所示。理論上此過程是偏心軸從270°到540°，相當于轉子從90°到180°的位置。在此區(qū)間，A—B工作室容積逐漸變小，工質被壓縮，直至轉子處于圖中③的位置，A-B室處于最小容積。 </p><p>　　實際上，氣缸容積開始變小時，如圖中②的位置，進氣口尚未關閉。這時，由于氣缸內的壓力尚低于進氣管氣體壓力，并充分利用進氣流的慣性作用，使新鮮充

35、量繼續(xù)沖入工作室。</p><p><b>　　(c)排氣過程</b></p><p>　　排氣過程如圖中④-①所示．當轉子頂角B轉到排氣口開啟時，廢氣開始排出，隨著A-B室容積的逐漸減小，廢氣被擠出排氣口，排氣終了時A-B工作室廢氣壓力約為0.1-0.12MPa。溫度將降至500-900℃左右。最后轉子又回到進氣上止點如圖中⑦的位置，此時偏心鈾已轉過l080

36、6;，相應轉子轉了360°。</p><p>　　為使A-B室內的出氣排得干凈，以降低殘余廢氣系數和減小排氣背壓的影響，排氣口應在排氣下止點之前就提前打開，直至到達排氣上止點后方關閉。 </p><p>　　在轉子處于圖中①的位置時，進、排氣道通過轉于燃燒室凹坑被此連通，即進、排氣有重疊。如設計中對進、欺氣口重最角度選擇得適當，新鮮充氣和廢氣都有較大的流動慣性，因而這兩服氣流就很

37、少互相摻混，可使充氣系數增大而殘余廢氣系數降低。</p><p>　　在A-B工作室完成一個循環(huán)的同時，其它兩個相鄰工作室B-C和C-A也分別完成了一個循環(huán)、只是相位彼此相差360°偏心軸轉角而已。即平均偏心鈾轉一轉完成一個循環(huán)，從這角度來看，轉子機又相當于二沖程內燃機。</p><p>　　2.2 汪克爾四角轉子壓縮機的基本原理及其構造</p><p>

38、　　2.2.1 汪克爾四角轉子壓縮機的基本構造</p><p>　　圖2.5是該機的剖面結構。</p><p>　　四角轉子壓縮機采用汪克爾（Wankel）轉子發(fā)動機的原理，齒數比為 i=3:4 。缸體型線即為汪克爾三弧外旋輪線，它通?？梢杂蓛惹泻屯馇袃煞N創(chuàng)成法制成。缸體型線的理論方程式為：</p><p>　　式中 e——偏心距 R——創(chuàng)成半徑 ——主軸轉

39、角</p><p>　　2.2.2 汪克爾四角轉子壓縮機的基本原理</p><p>　　汪克爾四角轉子壓縮機工作時與汪克爾三角轉子發(fā)動機的工作機理基本一致，其中最為明顯的區(qū)別在于四角轉子壓縮機的i=3:4，以及只有進氣、壓縮和排氣三個過程，其中沒有燃燒這一循環(huán)過程。其他的過程階段我們均可以參照汪克爾三角轉子發(fā)動機的循環(huán)原理。</p><p>　　電動機或發(fā)動機驅動主

40、軸旋轉，然后主軸驅動轉子旋轉，進氣口與排氣口布置轉子的側面，轉子每轉一圈，對一個缸來說，它就要進行吸排氣 4 次，這樣， 共 3 個缸就可以吸排氣 12 次。很顯然， 其壓縮行程更短，其效率必然高于其它類型的旋轉式壓縮機。</p><p>　　圖2.6 轉子和定子型線配合圖</p><p><b>　　排氣孔的設置</b></p><p>　　

41、壓縮開始時刻 定子與轉子的配合圖如圖2.7。為了保證具有最大的工作容積和最高的工作效率，進氣孔的設置起點應該在此處。</p><p>　　圖2.7 壓縮開始時刻</p><p>　　壓縮開始 壓縮開始之后，定子轉過一定角度后如圖2.8，開始吸進氣體。.</p><p>　　圖2.8 進氣</p><p>　　壓縮中間階段 在這個時

42、刻，氣體充滿整個工作腔，如圖2.9。</p><p>　　圖2.9 壓縮中間時刻</p><p>　　壓縮終了 在這個時刻，氣體壓縮結束，如圖2.10。</p><p>　　圖2.10 壓縮終了</p><p>　　2.2.3 汪克爾四角轉子壓縮機的性能參數</p><p>　　汪克爾四角轉子壓縮機采用了獨創(chuàng)

43、的設計思想，所以此壓縮機無壓縮死區(qū)，無余隙容積，壓縮機具有較高的容積效率。汪克爾四角轉子壓縮機還具有壓縮比大，單級壓力高，測試結果表明，其工作壓力可達 25 bar，并且還有進一步提升的空間，所以它具有作為以二氧化碳為制冷工質的空調的壓縮機的潛力。此外，此壓縮機運行平穩(wěn)可靠，噪音低（75 分貝左右），目前累計運行時間達 1200 余小時。與滑塊式壓縮機相比，其容積效率大大提高，如圖2.11所示。</p><p>

44、　　圖2.11 容積效率</p><p>　　2.2.4 汪克爾四角轉子壓縮機的主要特點</p><p>　　四角轉子壓縮機除了獨特結構帶來的優(yōu)點以外， 它的主要特點還有</p><p><b>　　a.適于高速運轉</b></p><p>　　汪克爾機械的一個特點就是：當外旋輪線為i=3:4 時， 轉子的轉數為輸入軸轉

45、數的 1/4 。這樣就使其有能力接受高轉速輸入。資料表明， 該機型主軸安全轉速已達到12000r/min，最高連續(xù)轉速達到9000r/min，這是其它型式的壓縮機難以達到的。</p><p><b>　　b.壽命長</b></p><p>　　由于轉子內齒輪和固定齒輪的嚙合運動不傳遞負荷， 只引導轉子轉動， 沒有沖擊力矩，只有很小的摩擦力矩作用在這對嚙合齒輪上，因此壽

46、命很長。轉子的轉速相對較慢， 偏心矩小， 扭矩峰值較低， 摩擦損失小。</p><p><b>　　c.工作效率高</b></p><p>　　工作效率即單位軸功率制冷量，樣機測試結果表明其 COP 值達 2.04（工作工質為 R134a）。</p><p><b>　　d.振動小、噪音低</b></p>&

47、lt;p>　　回轉運動部件的動平衡量大小， 是壓縮機產生振動和噪音的重要原因。四角轉子壓縮機的動平衡量很小。</p><p>　　e.綠色低碳節(jié)能，節(jié)能至少可達 10% 左右。</p><p>　　f.壓縮機結構簡單，制造成本低，易于推廣。</p><p>　　g.轉子旋轉一周,，可完成 12 次吸氣、排氣，壓力脈動較小且效率高。</p>&

48、lt;p>　　h.無壓縮死區(qū)，無余隙容積，容積效率高。</p><p>　　i.適用于各種排量大小的機型。</p><p>　　第三章 汪克爾四角轉子壓縮機的結構設計</p><p>　　3.1 氣缸和轉子型線</p><p><b>　　幾何學研究結果</b></p><p>　　四角

49、轉子壓縮機的氣缸理論型線方程：</p><p>　　α∈[0°，360°]，e為偏心距，e=12，R為創(chuàng)成半徑，R=96。</p><p>　　而四角轉子壓縮機的汽缸實際型線方程是：</p><p>　　α∈[0°，360°]，e為偏心距，R為創(chuàng)成半徑，A為平移距，A=8，φ為擺動角，由下述余弦公式確定：</p>

50、<p><b>　　解得：</b></p><p>　　轉化為α的一元參數方程：</p><p>　　由上述的兩個方程可以得出定子理論型線，如圖3.1。</p><p>　　四角轉子壓縮機的轉子理論型線方程：</p><p>　　轉子理論型線是氣缸理論型線曲線族的內包絡線：</p><p&

51、gt;　　四角轉子壓縮機的轉子實際型線方程是轉子理論型線的平移距(A)曲線方程：</p><p>　　由上述的兩個方程可以得出轉子型線，如圖3.2。</p><p>　　上述α，β的二元參數方程由下式約束為α的一元參數方程：</p><p>　　圖3.3 配對氣缸型線和轉子型線圖</p><p>　　3.2基本結構參數的選擇</p&g

52、t;<p>　?。?）前支撐軸承 深溝球軸承6204；</p><p>　?。?）螺栓 六角頭螺栓d=M7；</p><p>　?。?）轉子支撐軸承 深溝球軸承6205；</p><p>　　3.3 工作容積的計算</p><p>　　定積分的幾何意義就是求曲線下面積，在Excel中可以：</p><p

53、>　?、偈褂肊xcel的圖表將離散點用XY散點圖繪出；</p><p>　?、谑褂肊xcel的趨勢線將離散點所在的近似擬合曲線繪出；</p><p>　?、劾肊xcel的趨勢線將近似擬合曲線公式推出；</p><p>　?、苁褂梦⒎e分中的不定積分求出原函數（這一步Excel無法替代）；</p><p>　?、?使用E

54、xcel的表格和公式計算定積分值。</p><p>　　【步驟 1】：選擇表1數據單元， 進入【圖表向導-4 步驟之 1-圖表類型】對話框，選擇“X Y散點圖”，在“下一步”取消圖例，完成后得到XY散點圖，如圖3.4；</p><p><b>　　圖3.4</b></p><p>　　【步驟 2】：選擇散點圖中數據點，右鍵選擇“添加趨勢線”，如

55、圖3.5：</p><p><b>　　圖3.5</b></p><p>　　【步驟 3】：在【添加趨勢線】對話框中，切換到“類型”選項卡，在“趨勢預測/回歸分析類型”中，可以根據題意及定積分計算方便，選擇“多項式”，“階數”可調節(jié)為2（視曲線與點擬合程度調節(jié)），如圖3.6：</p><p><b>　　圖3.6</b>&

56、lt;/p><p>　　【步驟 4】：切換到“選項”選項卡，選中“顯示公式”復選框，“設置截距=0”視情況也可選中，如圖3.7。顯示R平方值，也可以選中，以便觀察曲線擬合程度，R平方越接近于1，擬合程度越高，本例R平方的值為1，即完全擬合，是最佳趨勢線。確定后，如圖3.8，其中的公式，就是通過回歸求得的擬合曲線的方程。</p><p><b>　　圖3.7</b><

57、/p><p><b>　　圖3.8</b></p><p>　　【步驟 5】：用不定積分求曲線方程的原函數(x)：</p><p><b>　　定子的包絡線方程：</b></p><p><b>　　轉子包絡線方程：</b></p><p>　　單個工作室的

58、最大容積的一半:</p><p><b>　　確定工作室的厚度：</b></p><p>　　運用MATLAB及office軟件繪制氣缸和轉子型線及其配合圖</p><p>　　4.1 相關軟件MATLAB介紹 </p><p>　　MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及

59、交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平?！?　　</p><p>　　MATLAB和Mathematica、

60、Maple并稱為三大數學軟件。它在數學類科技應用軟件中在數值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創(chuàng)建用戶界面、連 接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。MATLAB的基本數據單位是矩陣，它的指令表達式與數學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，FORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MAT

61、LAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強大的數學軟件。在新的版本中也加入了對C，FORTRAN，C++，JAVA的支持?？梢灾苯诱{用，用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到MATLAB函數庫中方便自己以后調用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。 </p><p>　　MATLAB 產品族可以用來進行以下各種工作：

62、</p><p><b>　　● 數值分析</b></p><p><b>　　● 數值和符號計算</b></p><p><b>　　● 工程與科學繪圖</b></p><p>　　● 控制系統(tǒng)的設計與仿真</p><p>　　● 數字圖像處理 技術&

63、lt;/p><p>　　● 數字信號處理 技術</p><p>　　● 通訊系統(tǒng)設計與仿真</p><p>　　MATLAB在通訊系統(tǒng)設計與仿真的應用</p><p><b>　　● 財務與金融工程</b></p><p>　　MATLAB 的應用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設計、測

64、試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。附加的工具箱（單獨提供的專用 MATLAB 函數集）擴展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應用領域內特定類型的問題。</p><p>　　4.2 氣缸和轉子型線繪制</p><p>　　1、打開MATLAB</p><p>　　點擊圖標，打開運行軟件MATLAB。</p><p>　　2、

65、氣缸(定子)型線的繪制</p><p><b>　　編輯程序：</b></p><p>　　e= 12; R= 96;i=1;</p><p>　　for alfa=0:1:1440</p><p>　　a=alfa*pi/180; </p><p>　　X(i)=e*cos(a)+R*cos(

66、a/4);</p><p>　　Y(i)=e*sin(a)+R*sin(a/4);</p><p>　　plot(X(i)，Y(i)，'c*');</p><p><b>　　hold on</b></p><p><b>　　i=i+1;</b></p><p&

67、gt;　　end </p><p>　　然后點擊--- ，彈出定子型線，如圖4.1。 </p><p><b>　　3、轉子型線的繪制</b></p><p><b>　　編輯程序：</b></p><p><b>　　clear</b></p>&l

68、t;p><b>　　clc</b></p><p>　　e= 4.6; R= 95;j=1;</p><p>　　for belta=0:5:360</p><p>　　b=belta*pi/180;</p><p><b>　　i=1;</b></p><p>　　f

69、or alfa=0:1440</p><p>　　a=alfa*pi/180; </p><p>　　Xa(i，j)=e*cos(b)+e*cos(a-b/3)+R*cos(a/4-b/3);</p><p>　　Ya(i，j)=e*sin(b)+e*sin(a-b/3)+R*sin(a/4-b/3);</p><p><b>　　

70、i=i+1;</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　plot(Xa(:，j)，Ya(:，j)，'c');</p><p><b>　　hold on </b></p><p>　　j=j+1; </p><

71、;p>　　end </p><p><b>　　然后點擊--- ，</b></p><p>　　彈出轉子的型線，如下圖 </p><p>　　4.3 氣缸和轉子型線配合圖</p><p>　　1、打開Microsoft office2003 Excel</p><p>　　新建

72、“定子”，在A B兩行輸入附件 B 中的定子的數據參數：</p><p>　　2、新建“轉子”，輸入附件 B 中的轉子的數據參數：</p><p>　　3、在Excel中工具欄點擊插入，如圖4.3選擇</p><p><b>　　圖4.3 </b></p><p>　　點擊“完成”，出現如圖4.4所示的釘子和轉子關于XY

73、坐標系的配合圖</p><p>　　圖4.4 定子和轉子的配合圖</p><p>　　運用軟件CATIA V5完成三維建模</p><p>　　5.1 CATIA V5介紹</p><p>　　CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的縮寫。 是世界上一種

74、主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟件。在70年代Dassault Aviation 成為了第一個用戶，CATIA 也應運而生。從1982年到1988年，CATIA 相繼發(fā)布了1版本、2版本、3版本，并于1993年發(fā)布了功能強大的4版本，現在的CATIA 軟件分為V4版本和 V5版本兩個系列。V4版本應用于UNIX 平臺，V5版本應用于UNIX和Windows 兩種平臺。V5版本的開發(fā)開始于1994年。為了使軟件能夠易學易用，Dass

75、ault System 于94年開始重新開發(fā)全新的CATIA V5版本，新的V5版本界面更加友好，功能也日趨強大，并且開創(chuàng)了CAD/CAE/CAM 軟件的一種全新風格。 法國 Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企業(yè)。其產品以幻影2000和陣風戰(zhàn)斗機最為著名。CATIA的產品開發(fā)商Dassault System 成立于1981年。而如今其在CAD/CAE/CAM 以及PDM 領域內的領導地位</p>&

76、lt;p>　　CATIA是法國Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，居世界CAD/CAE/CAM領域的領導地位，廣泛應用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子\電器、消費品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產品設計與制造領域，其特有的DMU電子樣機模塊功能及混合建模技術更是推動著企業(yè)競爭力和生產力的提高。CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領域的大、中、小型企業(yè)需要。包括:從大型的波音74

77、7飛機、火箭發(fā)動機到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產品。在世界上有超過13，000的用戶選擇了CATIA。CATIA 源于航空航天業(yè)，但其強大的功能以得到各行業(yè)的認可，在歐洲汽車業(yè)，已成為事實上的標準。CATIA 的著名用戶包括波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳等一大批知名企業(yè)。其用戶群體在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位。波音飛機公司使用CATIA完成了整個波音777的電子裝配，創(chuàng)造了業(yè)界的一個奇跡，從而也確定了CATIA 在CAD/C

78、AE/CAM 行業(yè)內的領先地位。 </p><p>　　CATIA V5版本是IBM和達索系統(tǒng)公司長期以來在為數字化企業(yè)服務過程中不斷探索的結晶。圍繞數字化產品和電子商務集成概念進行系統(tǒng)結構設計的CATIA V5版本，可為數字化企業(yè)建立一個針對產品整個開發(fā)過程的工作環(huán)境。在這個環(huán)境中，可以對產品開發(fā)過程的各個方面進行仿真，并能夠實現工程人員和非工程人員之間的電子通信。產品整個開發(fā)過程包括概念設計、詳細設計、工程分

79、析、成品定義和制造乃至成品在整個生命周期中的使用和維護。</p><p><b>　　5.2 三維建模</b></p><p><b>　　1.啟動CATIA</b></p><p>　　單擊windows的按鈕，從彈出菜單中選擇“程序”CATIA/CATIA V5R18或者雙擊CATIA的快捷圖標 即可啟動CATIA

80、。</p><p>　　2.啟動工作模塊 通過start菜單啟動工作模塊。例如Start/Mechanical Design/Part Design，即可開始零件的三維建模。也可以通過file菜單開始一個新文件，或者打開一個已有的文件，文件的具體類型確定了要進入的具體模塊。CATIA支持多文檔環(huán)境，因此可以同時打開多個文件。</p><p><b>　　3.轉子的三維建模<

81、;/b></p><p>　　把CATIA安裝\intel_a\code\command\GSD_PointSplineLoftFromExcel.xls這個文件拷貝出來，打開并允許運行宏。將轉子的x、y坐標的數據如入第一第二列，第三列全部設為0。打開catia并新建一個part文件，之后運行宏文件，注意，運行Fueil1.Main?。?！在彈出的提示框中輸入1回車，可以在剛才新建的文件中獲得所有的點，把曲線

82、畫出來。</p><p>　　（1）.然后直接將轉子曲線拉伸，高度是90.5mm；</p><p>　?。?）. 在中心打一通孔，半徑40mm；</p><p>　?。?）以xy面為基面，在中心打一盲孔，深度10mm，對稱；</p><p>　?。?）. 在大圓孔倒角1mm，小圓孔倒角0.5mm。</p><p>&l

83、t;b>　　4.定子的三維建模</b></p><p>　　把CATIA安裝\intel_a\code\command\GSD_PointSplineLoftFromExcel.xls這個文件拷貝出來，打開并允許運行宏。將轉子的x、y坐標的數據如入第一第二列，第三列全部設為0。打開catia并新建一個part文件，之后運行宏文件，注意，運行Fueil1.Main?。。≡趶棾龅奶崾究蛑休斎?回車，

84、可以在剛才新建的文件中獲得所有的點，把曲線畫出來。</p><p>　?。?）.再畫圓，r=120mm，在圓盤上；</p><p>　?。?）. 拉伸高度90.5mm；</p><p>　?。?）. 在圓盤上等分畫出M8×12的螺紋通孔；</p><p>　　（4）. 在定子圓柱面中心線位置上銑出R1=115mm，寬度16mm的凹槽

85、，在離中心線6.25mm處銑出R2×2=118mm，寬度10mm的凹槽；</p><p>　?。?）. 在上下斷面倒角1mm。</p><p><b>　　5.主軸的三維建模</b></p><p>　　總長169.5mm，從左至右的長度尺寸是倒角1mm，9mm，5mm，17mm，18mm.6mm.32mm，2.7mm，15.7mm

86、，12，8mm，34.5mm，28.5mm；</p><p>　　從左至右的半徑尺寸是6mm，5.5mm，6.5mm，7.5mm，7mm，9mm，10.5mm，11.5mm，12.5mm，12mm，40mm，12.5mm。其中偏心輪軸的偏心距是12mm。</p><p>　　鍵4×6，緊定螺紋孔M6.</p><p><b>　　6.進氣蓋和排氣

87、蓋</b></p><p><b>　　7.擋板</b></p><p><b>　　8.平衡塊</b></p><p><b>　　9.翻片</b></p><p><b>　　10.機蓋</b></p><p>&l

88、t;b>　　11.殼體</b></p><p><b>　　12.裝配圖</b></p><p><b>　　總結與展望</b></p><p><b>　　6.1 課題總結</b></p><p>　　本課題的主要研究內容是關于汪克爾四角轉子壓縮機的研究開發(fā)

89、，其重點技術在于如何讓將汪克爾三角轉子發(fā)動機的原理和設計理論類比到我們四角轉子壓縮機中，主要工作如下：</p><p>　　設計繪制氣缸型線和轉子型線的配合圖；</p><p>　　選定零部件，選擇其基本參數；</p><p>　　運用UG進行三維建模；</p><p><b>　　6.2 課題展望</b></p&

90、gt;<p>　　本課題的研究改善了目前我國的壓縮機市場處于關鍵技術缺乏的困難。</p><p>　　由于國內壓縮機行業(yè)國際化步伐緩慢，尤其是在2009年一整年中，壓縮機出口形勢都不容樂觀，這主要表現在國內壓縮機行業(yè)技術發(fā)展水平與國外同類企業(yè)存在一定差距，尤其是目前還沒有形成真正意義上的具有國際競爭力的大型國際企業(yè)集團。</p><p>　　所以以后的研究重點在于大容積、高效

91、率、低成本方向，且圍繞提高產品的壽命和性能兩大方面進行工作。特別是電子計算機在研制中的廣泛使用，使數理模型取代了“經驗湊試”，使科研工作向自動化、最佳化方向發(fā)展。    在氣閥研究中，計算機使閥片運動規(guī)律的數字模型方程得出迅速準確的結果，正確地認識了氣閥的工作過程、特性和結構參數的合理性，氣閥的最優(yōu)化研究和可靠性研究取得明顯效果。    在氣流脈動與營道振動中采用模擬機，解

92、決了氣拄固有頻率、壓力脈動、結構振動、復雜管系固有頻率的計算和動力效應的分析，使管路系統(tǒng)設計合理，消振措施有力。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1]洪如瑾.CAD 快速入門指導[M] 2008 年 12 月</p><p>　　[2]余桂英，郭紀林 Auto CAD2008基礎教程 [M] 大連理工

93、大學出版社，2008</p><p>　　[3]楊 潔，銑制造基礎培訓教程 2009 年 3 月</p><p>　　[4]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[5]劉英，袁績乾.機械制造技術基礎[M].重慶：重慶大學出版社，2008.</p><p>　　[6]周世權.機械制造工藝基礎[

94、M].武漢：華中科技大學出版社，2005.</p><p>　　[7]龍振宇.機械設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[8]祖業(yè)發(fā).機械制圖[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[9]熊壯.程序設計技術[M].重慶：重慶大學出版社，2005</p><p>　　[10]Steven Nah

95、mias.生產與運作分析[M].北京：清華大學出版社，2008</p><p>　　[11]周世權.機械制造工藝基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，2005</p><p>　　[12]131盧法、余乃彪等，三角轉子發(fā)動機，北京:國防工業(yè)出版社，1990(6)</p><p>　　[13]劉同忠編，柴油發(fā)電機組的使用，北京:機械工業(yè)出版社，1981</p&g

96、t;<p>　　[14]貴州省煤炭學校編，柴油發(fā)電機組，北京:煤炭工業(yè)出版社，1982</p><p>　　[15]薄云，王績儒編著，汽油發(fā)電機，北京:中國電影出版社，1984</p><p>　　[16]關湘，陳太文主編，船舶柴油機(上、下冊)，北京:人民交通出版社，1979</p><p>　　[17][日]魚住順藏等著，汽車化油器的結構和特性，北

97、京:人民交通出版社，1987</p><p>　　[18]老虎工作室，關振宇，王輝輝編著，Siemens NX6機械設計基礎教程，北京：人民郵電出版社，2009</p><p>　　[19]裴海靈，周乃君，高宏亮，三角轉子發(fā)動機的特點及其發(fā)展概況綜述，內燃機，2006年</p><p>　　[20]吳大任，微分幾何講義，北京：人民教育出版社，1982</p&g

98、t;<p>　　[21]Zhang J．W．，C-curves：An extension of cubic．Computer Aided Geometric Design，</p><p>　　1996，13(3)：199-217．</p><p>　　[22]A．Gfrerrer，Geometry and kinematics of the Mecanum wheel，Co

99、mputer Aided</p><p>　　Geometric Design 25(2008)784--79 1．</p><p>　　[23]GORDON R. PENNOCK School of Mechanical Engineering， Purdue University， West </p><p>　　Lafayette， IN 47907-1288

100、， U.S.A.JOHN E. BEARD ME-EM Department， Michigan Technological University， Houghton， MI 49931， U.S.A. FORCE ANALYSIS OF THE APEX SEALS IN THE WANKEL ROTARY COMPRESSOR INCLUDING THE INFLUENCE OF FLUCTUATIONS IN THE CRANKS

101、HAFT SPEED[J].Mech. Mach. Theory Vol. 32， No， 3， pp. 349-361， 1997© 1997 Elsevier Science Ltd. Printed in Great Britain. All rights reserved</p><p><b>　　附件 A ：</b></p><p>　　B.1定

102、子的數據參數</p><p><b>　　X Y</b></p><p><b>　　128 0</b></p><p>　　127.952.79</p><p>　　127.815.58</p><p>　　127.568.36</p>&

103、lt;p>　　127.2211.12</p><p>　　126.7913.86</p><p>　　126.2616.58</p><p>　　125.6419.26</p><p>　　124.9321.92</p><p>　　124.1424.53</p><p>　　

104、123.2627.11</p><p>　　122.2929.63</p><p>　　121.2532.11</p><p>　　120.1334.53</p><p>　　118.9436.89</p><p>　　117.6839.2</p><p>　　116.3641.4

105、3</p><p>　　114.9743.61</p><p>　　113.5345.71</p><p>　　112.0447.74</p><p>　　110.549.7</p><p>　　108.9251.58</p><p>　　107.353.39</p>

106、<p>　　105.6555.12</p><p>　　103.9656.77</p><p>　　102.2658.35</p><p>　　100.5359.85</p><p>　　98.861.27</p><p>　　97.0562.61</p><p>　　95

107、.363.88</p><p>　　93.5565.07</p><p>　　91.866.19</p><p>　　90.0667.23</p><p>　　88.3468.21</p><p>　　86.6369.12</p><p>　　84.9569.97</p>

108、;<p>　　83.2970.75</p><p>　　81.6771.48</p><p>　　80.0772.15</p><p>　　78.5272.76</p><p><b>　　7773.33</b></p><p>　　75.5373.85</p>

109、;<p>　　74.174.33</p><p>　　72.7374.77</p><p>　　71.475.18</p><p>　　70.1375.56</p><p>　　68.9275.91</p><p>　　67.7676.24</p><p>　　66.6

110、776.55</p><p>　　65.6376.84</p><p>　　64.6677.12</p><p>　　63.7677.39</p><p>　　62.9177.65</p><p>　　62.1377.9</p><p>　　61.478.15</p>

111、<p>　　60.7378.4</p><p>　　60.1178.64</p><p>　　59.5478.89</p><p><b>　　5979.14</b></p><p>　　58.4979.4</p><p><b>　　5879.67</b&

112、gt;</p><p>　　57.5279.96</p><p>　　57.0480.27</p><p>　　56.5580.61</p><p>　　56.0580.99</p><p>　　55.5381.4</p><p>　　54.9881.86</p>&l

113、t;p>　　54.482.36</p><p>　　53.7982.91</p><p>　　53.1483.52</p><p>　　52.4584.17</p><p>　　51.7384.87</p><p>　　50.9685.62</p><p>　　50.1486

114、.41</p><p>　　49.2887.25</p><p>　　48.3788.12</p><p>　　47.4189.03</p><p>　　46.3989.98</p><p>　　45.3290.95</p><p>　　44.1991.94</p>&

115、lt;p>　　43.0192.96</p><p>　　41.7693.99</p><p>　　40.4495.03</p><p>　　39.0796.07</p><p>　　37.6397.12</p><p>　　36.1298.16</p><p>　　34.55

116、99.2</p><p>　　32.9100.22</p><p>　　31.2101.22</p><p>　　29.42102.2</p><p>　　27.58103.16</p><p>　　25.67104.08</p><p>　　23.7104.96</p>

117、<p>　　21.66105.8</p><p>　　19.56106.6</p><p>　　17.4107.34</p><p>　　15.18108.03</p><p>　　12.91108.66</p><p>　　10.59109.23</p><p>　　

118、8.21109.73</p><p>　　5.79110.15</p><p>　　3.32110.51</p><p>　　0.82110.78</p><p>　　-1.72110.98</p><p>　　-4.3111.09</p><p>　　-6.9111.12<

119、/p><p>　　-9.52111.06</p><p>　　-12.16110.91</p><p>　　-14.82110.67</p><p>　　-17.48110.33</p><p>　　-20.15109.9</p><p>　　-22.82109.38</p>