[实用新型]用三面共点构造法构造的单螺杆压缩机的星轮

说明书

技术领域

本发明涉及软件开发、机械设计及制造技术领域，特别涉及空间共轭啮合副二次包络面的三面共点构造法及采用该方法构造的单螺杆压缩机的星轮。 

背景技术

空间共轭啮合理论适用的领域非常广泛，如机械加工中的刀具、磨具、磨轮；材料成形中的挤轮、轧辊、模具；机械传动中的凸轮、齿轮、蜗轮蜗杆和环面蜗轮蜗杆；流体机械中的单螺杆压缩机、单螺杆膨胀机、螺杆压缩机和泵类；精密仪器仪表、共轭啮合的机构以及其它需要共轭啮合的装置；等等。 

空间共轭啮合副的设计和制造可以用包络法来实现。 

在一个包含三个空间0、Ⅰ、Ⅱ的机械系统中，其中0代表参考空间或静止空间，Ⅰ、Ⅱ代表运动空间，Ⅰ、Ⅱ运动空间相对于0参考空间的运动各为 设型面A在Ⅰ运动空间内，当Ⅰ运动空间和型面A相对于0参考空间按 运动，Ⅱ运动空间相对于0参考空间做 运动时， 型面A在Ⅱ运动空间中包络出曲面B，若满足啮合条件，这一过程称为空间共轭啮合型面的一次包络，曲面B则称为空间共轭啮合型面的一次包络面B【1】。 

当Ⅱ运动空间包括在Ⅱ运动空间中已被包络出来的一次包络面B相对于0参考空间按φ₂运动，Ⅰ运动空间相对于0参考空间做φ₁运动时，   一次包络面B在Ⅰ运动空间中包络出曲面 则这一过程称为空间共轭啮合型面的二次包络，曲面 则称为空间共轭啮合型面的二次包络面 【1】。 

经过一、二次包络获得的两型体啮合就是一对空间共轭啮合副，单螺杆压缩机、单螺杆膨胀机以及环面蜗轮蜗杆等就是典型的空间共轭啮合副。 

目前，空间共轭啮合副如单螺杆压缩机和膨胀机中的螺杆和环面蜗轮蜗杆中的蜗杆等的设计和制造都具有成熟的技术，但如单螺杆压缩机和膨胀机中的星轮和环面蜗轮蜗杆中的蜗轮等二次包络面的设计和制造技术却严重缺乏。工程界涉及这一技术时，要么是回避如“对环面蜗杆副来说，不可能也没有必要对所有的接触线进行计算和研究。通常只对有代表性的接触线进行讨论，如入口接触线、出口接触线、某一瞬时的同时接触线。[2]”要么是没有真正设计出星轮的型面，只能根据螺杆与星轮的运动原理制造的专机滚切加工得到星轮的型 面，“星轮相当于球面蜗轮，其齿面是螺杆齿面的包络面，只能用滚切加工。[3]” 

采用滚切加工方法生产单螺杆压缩机(或单螺杆膨胀机)的星轮及环面蜗轮蜗杆的蜗轮的二次包络面存在诸多缺陷，其一是需要专机，因此加工成本很高，生产效率很低；其二是加工精度很难控制，因为任何机械设备都有间隙，有间隙带误差的滚切加工获得的啮合副精度很难保证；其三是批量生产困难。 

现在也有按加工螺杆转子时多方位圆柱铣刀的设定位置，取各铣刀圆柱上能接触到螺杆转子齿面的表面，把这些窄条状表面按原方位放置，并将每两个相邻表面用外切直线光滑连接，再用计算机按曲线拟合的近似方法进行处理的【4】。这种方法不能精确得到说明书附图2中的5、10和13接触密封工作区，更得不到6、7、11、12、13和14标示的瞬时接触区，本质上已背离了空间共轭啮合副的啮合规律，不可能得到精确的啮合副。 

1、陈志新 共轭曲面原理及其应用--陈志新论文集 中国科学技术出版社2008.5 

2、周良墉 环面蜗杆修型原理及制造技术 国防科技大学出版社2005.9 

3、方宜荣 查世梁等 单螺杆压缩机技术的全面突破 机械开发1997.6 

4、CN100408240C多圆柱铣削包络单螺杆压缩机齿面型线构成方法 

发明内容

针对空间共轭啮合副设计和制造技术的严重缺失和不足，本发明的目的在于，提供一种空间共轭啮合副二次包络面的三面共点构造法，通过构造两个辅助平面同二次包络面相交产生公共交点构造单螺杆压缩机(或单螺杆膨胀机)的星轮及环面蜗轮蜗杆的蜗轮的型面，然后设计出星轮的三维立体模型，在计算机中实现空间共轭啮合副的精密共轭啮合，再用车铣复合加工中心或五坐标机床等加工出实体。为了实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：