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1、分类号 U D C 密级 1 9 3 2 6 4 6 学位论文 无油涡旋真空泵参数化建模及其温度场的分析 作者姓名 ： 指导教师 ： 申请学位级别： 学科专业名称： 论文提交日期： 学位授予日期： 评阅人 ： 盛林 杨广衍副教授 东北大学机械工程学院 硕士学科类别：工学 机械制造及其自动化 2 0 0 8 年6 月论文答辩日期：2 0 0 8 年6 月 2 0 0 8 年月答辩委员会主席：毛昕 毛昕 东北大学 2 0 0 8 年6 月 ， j 、j 、乙- ，! ， 、 AD i s S e r t a t i o ni nM e c h a n i c a lD e s i g na n d
2、 T h e o r y P a r a m e t e rM o d e l i n ga n dT e m p e r a t u r eF i e I d A n a l y s i so ft h eO i l f r e eS c r o UV a c u u mP u m p B yS h e n gL i n S u p e r V i s o r ： A s s o c i a t eP r o f e s s o rY a n gG u a n g y a n N o r t h e a s t e r nU n i V e r s i t y J u n e2 0 0 8
3、I一II。 、11-， 1J-ll、 1 ，- 1 ， 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：端林 日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文 的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以 将学位论文的全部或部分内容编入有
4、关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口 学位论文作者签名：姝 签字日期： tI L厂l一 h _ ， ，石 f_，_-V猖 口 ： ： 年 名 期 两 签 日 师 字 导 签 、k I 、- ， V ，I，一 东北大学硕士学位论文摘要 I I 无油涡旋真空泵参数化建模及其温度场分析 声 摘要 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大规模生产。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
5、技工作者的重要任务。 本文是结合无油涡旋真空泵的实际开发项目，建立了无油涡旋真空泵的参 数化三维实体模型，并对参数化模型进行了有限元分析。对于无油涡旋真空泵 的参数化建模，模型的修补、参数化载荷的施加以及动、定涡旋盘体的温度场 等问题进行了较为深入的研究。 本文运用有限元分析软件A N S Y S 对无油涡旋真空泵实际物理模型，动涡 旋盘、定涡旋盘的温度场、应力场及其产生的热变形进行了模拟和研究。采用 U G 软件建立了无油涡旋真空泵动、定涡旋盘的三维实体模型，模型中包括了 零件的材料特性，模型可以在任何方向激活来观察，还可以随意更改变化尺寸 以进行评估。为了达到优化动、定涡旋盘几何形状的目的
6、，A N S Y S 软件被用 来分析其温升、应力与热变形，其结果验证了无油涡旋真空泵动涡旋盘、定涡 旋盘设计的合理性，对无油涡旋真空泵的设计有所帮助。 本文运用U G 二次开发的G R I P 语言来建立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，自动建立参数最优的无油涡旋真空泵的三维模 型，所生成的模型允许在U G 环境下进行手动修改，实现了无油涡旋真空泵的 自动化设计，提高了设计的准确性与效率。 利用A P D L 的程序语言与宏技术组织管理有限元分析命令，就可以实现参 数化建模、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化载荷和边界 条件定义等功能。本文综合运用了有限元
7、分析软件A N s Y S 的二次开发语言 A P D L 和U I D L 来进行编程最终达到对无油涡旋真空泵实际物理模型。动涡旋 盘的基于变量为时间和空间的热载荷方程式的参数化加载状态的控制。文中还 涉及到热载荷方程式的计算过程以及有好的用户交瓦界面的制作。因此本文还 将对基于A N S Y S 的参数化设计将有所帮助。 本文还实现了U G 与A N S Y S 软件之间的通信，成功地实现了模型的修补、 传输等处理工作，使处于A N S Y S 环境下的导入模型能够顺利地进行网格划分， 加载以及运算等进一步工作。这样一来，使U G 和A N S Y S 这两个大型软件有 I I 士学位论文
8、 摘要 起来，有效地拟补了A N S Y S 软件对于复杂三维实体模型的局限性， 题的有限元分析在过程和结果上更加简化和准确。 无油涡旋真空泵；参数化建模；参数化载荷；温度场；U G 二次开发； A N S Y S 二次开发 ， 9 叶 。 东北大学硕士学位论文A b s 豫c t P a r a m e t e rM o d e l i n ga n dT e m p e r a t u r eF i e l dA n a l y s i s o ft h eO i l - f r e eS c r o l lv a c u u mP u m p A b s t r a c t W j t
9、hh j g hc l e a n n e s s ，s i m p l es t r u c t u f e ，s m a l l e rs i z ea n d1 0 wn o j s e ，t h eo j l - f r e e s c r o l lV a c u u mp u m pi sw e l c o m ei nt h ef i e l do fo i l - f r e eV a c u u mo b t a i n m e n t A l t h o u g hm a n ym a n u f a c t u r e r sh a V eb e e nr e s e a
10、 f c h e do nt h i sp u m pi no u rs t a t e ， t h e r ei sn oo n eh a V i n gt h ea b i l i t yt 0p r o d u c et h ep u m p D e V e l o p i n g0 i l - f r e es c r o l l V a c u u mp u m pw h i c hm e e tt h en e e do fs t a t ei st h ed u t y0 fi n t e r n a ls c i e n t i s t s E n g a g i n gi n
11、m yh j e r o p h a n t sk e yi t e m ，t h ep a r a m e t e rd e s i g na n di t sf i n i t e e l e m e n ta n a l y s i s0 ft h eo i l f r e es c r o l lV a c u u mp u m pa r er e a l i z e d P r o b l e m ss u c ha s t h eo i l - f r e es c r o l lV a c u u mp u m p sp a r a m e t e rd e s i g n 、m
12、 o d e l sr e p a i r i n g 、p a r a m e t e r 1 0 a d s1 0 a d i n ga n dt h et e m p e f a t u f ef i e l do ft h ef i x e da n do r b i t i n gs c r o l la r ed e e p l y e n g a g e di nt h i sp a p e r T I e m p e r a t u r ef i e l d 、 s t r e s sf i e l da n dt h ed e f o r m a t i o nc a u s
13、 e db yt h eh e a to ft h e s c r o l lV a c u u mp u m pw e r es i m u l a t e da n ds t u d i e dw i t haf e a lp h y s i c a lm o d e l0 ft h e f i x e ds c r o l la n do f b i t i n gs c r o l lo f0 i l f r e es c r o l lV a c u u mp u m pb a s e d0 n 厶N S Y Si n t h i sd i s q u i s i t i o n U
14、 Gs y s t e mi su s e dt 0c f e a t es o l i dm o d e l0 ft h ef i x e ds c r o l la n d o r b i t i n gs c r o l l0 fo i l - f r e es c r o l lV a c u u mp u m pw i t hm a t e r i a lp r o p e r t y T h es o l i d m o d e lc a nb eV i e w e da n dc h e c k e di na n yd i r e c t i o na n dt h es i
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16、r a t u r ei n c r e a s e ，s t r e s sa n dh e a td e f o r m a t i o n A n a l y z er e s u l t p r 0 V e dc o r r e c t i V e0 ft h e0 r i g i n a ld e s i g n0 ft h es c r o l l p u m p ，a n dt h er e s u l t sc a nb e o fs o m et e c h n o l o g i c a li n t e r e s ti nt h ed e s i g n i n go ft h eo i l - f r e es c r o l lV a c u u mp u m p G r i p t h eU Gs y s t e m ss e c o n dd e V e l o p
