本发明涉及压缩机，尤其涉及一种涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法。
背景技术：
1、目前的相关技术中，传统变壁厚型线是由多段曲线组合而成，虽然压缩比高，但存在各段曲线在连接点处不能光滑连接，传热过程复杂多变，以及加工和测量比较困难的缺陷。
2、公开于本技术背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本技术的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本发明提供一种涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，能够解决各段曲线在连接点处不能光滑连接，传热过程复杂多变，以及加工和测量比较困难的技术问题。
2、根据本发明，提供一种涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，包括：使用通用型线构造涡旋齿的主母线，确定主母线的型线方程；获得以所述主母线的中心对称曲线为副母线；根据所述主母线的型线方程，确定副母线的型线方程；根据所述主母线的型线方程和所述副母线的型线方程，建立齿形相同的动静涡旋齿；根据所述主母线的型线方程，建立齿形不同的动静涡旋齿；对所述齿形相同的动静涡旋齿和所述齿形不同的动静涡旋齿，进行齿头重构，获得齿形相同的动静涡旋齿啮合和齿形不同的动静涡旋齿啮合。
3、根据本发明，使用通用型线构造涡旋齿的主母线，确定主母线的型线方程，包括：根据公式确定主母线的型线方程g1，其中，rs为偏心半径，rg为涡旋齿中心线的半径,为型线展角，为主母线上任意一点坐标，且c0、c1和c2均为常数。
4、根据本发明，根据所述主母线的型线方程，确定副母线的型线方程，包括：根据公式确定副母线的型线方程g2，其中，为副母线上任意一点坐标。
5、根据本发明，根据所述主母线的型线方程和所述副母线的型线方程，建立齿形相同的动静涡旋齿，包括：将主母线向内法向等距副母线向外法向等距主母线向外法向等距副母线向内法向等距获得第一静涡旋齿外壁型线、第一静涡旋齿内壁型线、第一动涡旋齿内壁型线和第一动涡旋齿外壁型线，其中，ror为回转半径；根据所述第一静涡旋齿外壁型线、所述第一静涡旋齿内壁型线、所述第一动涡旋齿内壁型线和所述第一动涡旋齿外壁型线，建立齿形相同的动静涡旋齿。
6、根据本发明，将主母线向内法向等距副母线向外法向等距主母线向外法向等距副母线向内法向等距获得第一静涡旋齿外壁型线、第一静涡旋齿内壁型线、第一动涡旋齿内壁型线和第一动涡旋齿外壁型线，包括：根据公式
7、获得第一静涡旋齿外壁型线p1、第一静涡旋齿内壁型线p2、第一动涡旋齿内壁型线p3和第一动涡旋齿外壁型线p4，其中，为第一静涡旋齿外壁型线上任意一点坐标，为第一静涡旋齿内壁型线上任意一点坐标，为第一动涡旋齿内壁型线上任意一点坐标，为第一动涡旋齿外壁型线上任意一点坐标。
8、根据本发明，根据所述主母线的型线方程，建立齿形不同的动静涡旋齿，包括：将主母线作为第二静涡旋齿外壁型线p5；第二动涡旋齿内壁型线与所述第二静涡旋齿外壁型线之间的法向距离为回转半径；根据公式获得第二动涡旋齿内壁型线p6，其中，为第二动涡旋齿内壁型线上任意一点坐标；设置壁厚为t的等壁厚动涡旋齿，其中，t为常数；根据公式获得第二动涡旋齿外壁型线p7，其中，为第二动涡旋齿外壁型线上任意一点坐标，ror为回转半径；第二静涡旋齿内壁型线与所述第二动涡旋齿外壁型线之间的法向距离为回转半径；根据公式获得第二静涡旋齿内壁型线p8，其中，为第二静涡旋齿内壁型线上任意一点坐标；根据所述第二静涡旋齿外壁型线、所述第二动涡旋齿内壁型线、所述第二动涡旋齿外壁型线和所述第二静涡旋齿内壁型线，建立齿形不同的动静涡旋齿。
9、根据本发明，所述齿头重构的步骤，包括：根据涡旋齿内壁型线与重构圆弧1、外壁型线与重构圆弧2之间满足曲线的连续性条件，以及重构圆弧1和重构圆弧2在任意点处的曲率半径之差等于回转半径，构建重构圆弧1和重构圆弧2，其中，所述重构圆弧1包括静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧1，所述重构圆弧2包括静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧2；获得静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧1的起始角、静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧2的起始角、静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧1的法向距离、静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧2的法向距离、静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧1的相对角度，以及静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧2的相对角度，其中，所述起始角为动静涡旋齿的内壁型线的起始角，所述法向距离为动静涡旋齿的型线与修正曲线在连接点处曲率中心的法向距离，所述相对角度为几何曲线对称轴与水平轴的相对角度；根据所述起始角、所述法向距离，以及所述相对角度，获得静涡旋齿重构圆弧1的方程、静涡旋齿重构圆弧2的方程、动涡旋齿重构圆弧1的方程和动涡旋齿重构圆弧2的方程；根据所述静涡旋齿重构圆弧1的方程、所述静涡旋齿重构圆弧2的方程、所述动涡旋齿重构圆弧1的方程和所述动涡旋齿重构圆弧2的方程，进行所述齿头重构。
10、根据本发明，根据所述起始角、所述法向距离，以及所述相对角度，获得静涡旋齿重构圆弧1的方程、静涡旋齿重构圆弧2的方程、动涡旋齿重构圆弧1的方程和动涡旋齿重构圆弧2的方程，包括：根据公式
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13、获得静涡旋齿重构圆弧1的方程i1、静涡旋齿重构圆弧2的方程i2、动涡旋齿重构圆弧1的方程j1和动涡旋齿重构圆弧2的方程j2，其中，和为设计半径，和为曲率半径，γ1为静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧1的起始角，γ2为静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧2的起始角，σ1为静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧1的法向距离，σ2为静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧2的法向距离，ζ1为静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧1的相对角度，ζ2为静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧2的相对角度，ror为回转半径，为静涡旋齿重构圆弧1上任意一点坐标,为静涡旋齿重构圆弧2上任意一点坐标，为动涡旋齿重构圆弧1上任意一点坐标，为动涡旋齿重构圆弧2上任意一点坐标，ρ1、ρ2和(xj,yj)为根据共轭关系和连续性条件得出的常数，且j为1或2。
14、技术效果：根据本发明，仅采用一条通用型线设计出新的变壁厚涡旋齿，既简化了型线的设计过程，保证了曲线的连续性，又减少了加工过程中因曲线类型不同而需要对走刀路线和刀具路径重新规划的问题，有效突破了传统型线设计中只能通过采用组合型线的方式来构造变壁厚涡旋齿的束缚。同时通过建立齿形相同和齿形不同的动静涡旋齿，丰富了现有变壁厚涡旋齿的种类。其中，齿形相同的动静涡旋齿均为变壁厚，打破了单一曲线只能构成等壁厚涡旋齿的束缚，而齿形不同的动静涡旋齿(即动涡旋齿为等壁厚，静涡旋齿为变壁厚)因质量较小又起到提升涡旋压缩机整机力学性能的作用。在确定主母线的型线方程时，可基于将涡旋齿的涡旋齿中心线的半径、偏心半径和型线展角的变化，确定主母线的型线方程，可适应不同的工作条件和性能要求，提高了主母线的型线方程的科学性和准确性，为后续设计提供数据支持。在确定副母线的型线方程时，可通过将主母线的每个点进行中心对称变换，可确定副母线的型线方程，提高了副母线的型线方程的科学性和准确性，为后续设计提供数据支持。在建立齿形相同的动静涡旋齿时，可通过将主、副母线向内、外法向等距移动，获得第一静涡旋齿外壁型线、第一静涡旋齿内壁型线、第一动涡旋齿内壁型线和第一动涡旋齿外壁型线，建立齿形相同的动静涡旋齿，且涡旋齿均为变壁厚，打破了单一曲线只能构成等壁厚涡旋齿的束缚，有助于提高设计效率和精确度，同时为后续的分析、优化提供了清晰的框架。在建立齿形不同的动静涡旋齿时，可基于第二动涡旋齿内壁型线与第二静涡旋齿外壁型线，以及第二静涡旋齿内壁型线与第二动涡旋齿外壁型线之间的法向距离均为回转半径，获得第二静涡旋齿外壁型线、第二动涡旋齿内壁型线、第二动涡旋齿外壁型线和第二静涡旋齿内壁型线，建立齿形不同的动静涡旋齿，且动涡旋齿为等壁厚，静涡旋齿为变壁厚，有助于提升涡旋压缩机整机力学性能。在进行齿头重构时，可基于起始角、法向距离和相对角度，获得静涡旋齿重构圆弧1的方程、静涡旋齿重构圆弧2的方程、动涡旋齿重构圆弧1的方程和动涡旋齿重构圆弧2的方程，从而在满足曲线的连续性条件和曲率半径条件的情况下，对动静涡旋齿的齿头进行重构，可提高涡旋齿的力学性能，增强涡旋齿齿头处的强度。
15、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本发明。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将更清楚。
1.一种涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，其特征在于，包括：使用通用型线构造涡旋齿的主母线，确定主母线的型线方程；获得以所述主母线的中心对称曲线为副母线；根据所述主母线的型线方程，确定副母线的型线方程；根据所述主母线的型线方程和所述副母线的型线方程，建立齿形相同的动静涡旋齿；根据所述主母线的型线方程，建立齿形不同的动静涡旋齿；对所述齿形相同的动静涡旋齿和所述齿形不同的动静涡旋齿，进行齿头重构，获得齿形相同的动静涡旋齿啮合和齿形不同的动静涡旋齿啮合。
2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，其特征在于，使用通用型线构造涡旋齿的主母线，确定主母线的型线方程，包括：根据公式确定主母线的型线方程g1，其中，rs为偏心半径，rg为涡旋齿中心线的半径,为型线展角，为主母线上任意一点坐标，且c0、c1和c2均为常数。
3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，其特征在于，根据所述主母线的型线方程，确定副母线的型线方程，包括：根据公式确定副母线的型线方程g2，其中，为副母线上任意一点坐标。
4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，其特征在于，根据所述主母线的型线方程和所述副母线的型线方程，建立齿形相同的动静涡旋齿，包括：将主母线向内法向等距副母线向外法向等距主母线向外法向等距副母线向内法向等距获得第一静涡旋齿外壁型线、第一静涡旋齿内壁型线、第一动涡旋齿内壁型线和第一动涡旋齿外壁型线，其中，ror为回转半径；根据所述第一静涡旋齿外壁型线、所述第一静涡旋齿内壁型线、所述第一动涡旋齿内壁型线和所述第一动涡旋齿外壁型线，建立齿形相同的动静涡旋齿。
5.根据权利要求4所述的涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，其特征在于，将主母线向内法向等距副母线向外法向等距主母线向外法向等距副母线向内法向等距获得第一静涡旋齿外壁型线、第一静涡旋齿内壁型线、第一动涡旋齿内壁型线和第一动涡旋齿外壁型线，包括：根据公式获得第一静涡旋齿外壁型线p1、第一静涡旋齿内壁型线p2、第一动涡旋齿内壁型线p3和第一动涡旋齿外壁型线p4，其中，为第一静涡旋齿外壁型线上任意一点坐标，为第一静涡旋齿内壁型线上任意一点坐标，为第一动涡旋齿内壁型线上任意一点坐标，为第一动涡旋齿外壁型线上任意一点坐标。
6.根据权利要求2所述的涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，其特征在于，根据所述主母线的型线方程，建立齿形不同的动静涡旋齿，包括：将主母线作为第二静涡旋齿外壁型线p5；第二动涡旋齿内壁型线与所述第二静涡旋齿外壁型线之间的法向距离为回转半径；根据公式获得第二动涡旋齿内壁型线p6，其中，为第二动涡旋齿内壁型线上任意一点坐标；设置壁厚为t的等壁厚动涡旋齿，其中，t为常数；根据公式获得第二动涡旋齿外壁型线p7，其中，为第二动涡旋齿外壁型线上任意一点坐标，ror为回转半径；第二静涡旋齿内壁型线与所述第二动涡旋齿外壁型线之间的法向距离为回转半径；根据公式获得第二静涡旋齿内壁型线p8，其中，为第二静涡旋齿内壁型线上任意一点坐标；根据所述第二静涡旋齿外壁型线、所述第二动涡旋齿内壁型线、所述第二动涡旋齿外壁型线和所述第二静涡旋齿内壁型线，建立齿形不同的动静涡旋齿。
7.根据权利要求6所述的涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，其特征在于，所述齿头重构的步骤，包括：根据涡旋齿内壁型线与重构圆弧1、外壁型线与重构圆弧2之间满足曲线的连续性条件，以及重构圆弧1和重构圆弧2在任意点处的曲率半径之差等于回转半径，构建重构圆弧1和重构圆弧2，其中，所述重构圆弧1包括静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧1，所述重构圆弧2包括静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧2；获得静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧1的起始角、静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧2的起始角、静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧1的法向距离、静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧2的法向距离、静涡旋齿重构圆弧2和动涡旋齿重构圆弧1的相对角度，以及静涡旋齿重构圆弧1和动涡旋齿重构圆弧2的相对角度，其中，所述起始角为动静涡旋齿的内壁型线的起始角，所述法向距离为动静涡旋齿的型线与修正曲线在连接点处曲率中心的法向距离，所述相对角度为几何曲线对称轴与水平轴的相对角度；根据所述起始角、所述法向距离，以及所述相对角度，获得静涡旋齿重构圆弧1的方程、静涡旋齿重构圆弧2的方程、动涡旋齿重构圆弧1的方程和动涡旋齿重构圆弧2的方程；根据所述静涡旋齿重构圆弧1的方程、所述静涡旋齿重构圆弧2的方程、所述动涡旋齿重构圆弧1的方程和所述动涡旋齿重构圆弧2的方程，进行所述齿头重构。
8.根据权利要求7所述的涡旋压缩机变壁厚涡旋齿设计方法，其特征在于，根据所述起始角、所述法向距离，以及所述相对角度，获得静涡旋齿重构圆弧1的方程、静涡旋齿重构圆弧2的方程、动涡旋齿重构圆弧1的方程和动涡旋齿重构圆弧2的方程，包括：根据公式
