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 雙螺桿壓縮機內部重要的核心元件包括一對相互嚙合運轉之螺旋轉子，而影響壓縮機性能之關鍵洩漏途徑及幾何特徵包括轉子齒面接觸線、洩漏三角形、封閉容積與轉子齒槽容積。本文建立由轉子齒形端面之封閉線創成轉子齒形之數學模型，並利用二次方程式控制封閉線各區段之形狀及給予限制條件，根據座標轉換及齒輪包絡原理推導出一對相互共軛之雙螺桿轉子齒形，此外，本文探討理論齒形嚙合運轉過程中，接觸線上間隙帶隨公轉子轉角之變化，找出接觸線上接觸區範圍並建立極座標方程式，藉由接觸區控制點之半徑與壓力角作為設計參數以定義接觸區線形方程式，更針對接觸區之幾何形狀對壓縮機性能指標之影響進行探討，其中，本文探討之性能指標包括效率指標、力矩比、均勻滑差比、接觸力峰值指標，當滑動率和齒面接觸力越大則轉子齒面磨損程度越嚴重，而在力矩變動幅值越大時，轉子在運轉時將越不平穩且可能伴隨較大振動及噪音，故本文以接觸區線形控制參數作為設計變數對性能指標進行趨勢探討，從而獲得改變接觸區之幾何形狀對於性能指標之影響，以提供封閉線在齒形設計上之參考依據，並作為雙螺桿壓縮機性能改善之理論基礎。
 Critical core elements within a twin-screw compressor include a pair of mutually meshing screw rotors, whereas key factors of leakage paths and geometric characteristics that affect the performance of compressors include rotor tooth surface contact lines, leakage blowhole, trapped volumes, and tooth groove volumes. In this work, we will establish a mathematical model of rotor profile generation using the sealing line of the rotors, use quadratic equations to control the shapes of the various sealing sections, as well as apply constraints. Tooth profile for a pair of conjugate twin-screw rotors are derived according to coordinate transformtion and envelope theory. In addition, this work looks into the changes in clearance on the contact line with respect to the rotation angle of the male rotor during meshing operation, finds the contact zone on the contact line and establishes the polar expression. The radius of the contact zone control points and the pressure angles are used as design parameters for defining the contact zone curve equation. Furthermore, the effects of the geometric shape of the contact area on compressor performance indices are studied. The performance indices discussed in this work include compressor efficiencies, specific sliding, tooth diffrential contact force, and gas internal torque. The higher specific sliding and tooth diffrential contact force, the greater the wear on the tooth surfaces; the larger the variation in torque, the less stable the operation of the rotor (which could also be accompanied by relatively larger vibrations and noise). Therefore, this study looks into the trends of performance indices using contact zone line control parameters as design variables, thereby obtaining the effects of change in the geometric shape of contact zone on performance indices to serve as a reference for tooth design concerning sealing lines as well as a theoretic basis for the improvement of twin-screw compressor performance.
 目錄摘要 IAbstract II謝誌 IV目錄 V表目錄 VII圖目錄 VIII符號表 X第1章 緒論 11-1 前言 11-2 文獻回顧 51-3 研究背景與動機 81-4 論文架構 9第2章 封閉線創成轉子齒形數學模型之建立 142-1 接觸線定義 152-2 公、母轉子與封閉線形座標系定義及參數設定 172-3 封閉線創成轉子齒形數學模型推導 182-4 封閉線創成轉子齒形限制條件 212-4-1 幾何限制 222-4-2 反折點限制 232-4-3 齒間干涉限制 242-5 本章結論 25第3章 轉子間接觸區之參數化設計 263-1 驅動側接觸區定義方式 263-2 封閉線長度計算 283-3 接觸區範圍定義 283-4 接觸區線形參數化設計 313-5 本章結論 32第4章 雙螺桿壓縮機性能評估指標計算 344-1 轉子齒面嚙合點之相對速度計算 344-2 轉子齒面嚙合點之接觸力計算 354-3 氣體力矩計算 374-4 雙螺桿壓縮機性能指標計算 394-4-1 效率指標 394-4-2 公、母轉子力矩比 404-4-3 均勻滑差比 404-4-4 接觸力峰值指標 424-5 本章結論 42第5章 數值範例 445-1 原始齒形設計與本文之設計方法比較 445-2 多目標函數優化設計方法 495-2-1 B線形設計 505-2-2 B線形多目標函數之優化結果 545-3 氣體內力矩探討 565-4 本章結論 57第6章 結果討論與未來展望 586-1 結果討論 586-2 未來展望 59參考文獻 60作者簡介 63
 [1] P.J. Singh and A.D. Onuschak, “A Comprehensive, Computerized Method for Twin-Screw Rotor Profile Generation and Analysis,” Proc. International Compressor Engineering Conference, Purdue, West Lafayette, pp. 18–23, 1984.[2] 陳嘉興，「壓縮機螺旋齒形曲線」，中華民國專利，278111，1994。[3] F.L. Litvin and A. Fuentes, “Gear Geometry and Applied Theory,” PTR Prentice Hall, America, 2004.[4] N. Stosic, “Plural Screw Positive Displacement Machines,” U.S. Patent No. 6296461B1, 2001.[5] Y.R. Wu, H.H. Hsiao, “Profile Generation of Twin-Screw Compressor Rotors with Involutes by Using Compound Profile Generation Method,” The International Conference on Green Technologies, Pingtung, pp. 49, 2011.[6] D. Zaytsev and C.A. Infante Ferreira, “Profile Generation Method for Twin Screw Compressor Rotors Based on the Meshing Line,” International Journal of Refrigeration, Vol. 28, pp. 744–755, 2005.[7] C. Zamfirescu, N. Nannan, M. Marin and C. A. Infante Ferreira,“Oil Free Two Phase Ammonia(water) Compressor,”Final Report, NOVEM project BSE-NEO 0268.02.03.03.0002, Report K-336, 2004.[8] F.L. Litvin and P.H Feng,“Computerized Design, Generation and Simulation of Meshing of Rotors of Screw Compressor,” Mechanism and Machine Theory, Vol. 32, No. 2, pp. 137-160, 1997.[9] 黃詣超、賴景義、林豐詠、郭以理，「二維轉子定位與間隙模擬方法」，機械月刊，第35卷，第5期，第16-29頁，2009。[10] Y.C. Huang, J.Y. Lai, F.Y. Lin, and Y.L. Guo, “Two-Dimensional Localization and Clearance Evaluation of Screw Rotors,” Int. J. Computer Applications in Technology, Vol. 37, No. 1, pp. 74-85, 2010.[11] 黃詣超，螺旋轉子三維嚙合模擬與間隙計算方法研究，博士論文，國立中央大學，桃園，2011。[12] 賴景義、黃詣超、林豐詠、郭以理，「二維轉子齒形定位與間隙分析方法」，中華民國發明專利編號I325037，2010。[13] P.J. Singh and A.D. Onuschak,“A Comprehensive, Computerized Method for Twin-Screw Rotor Profile Generation and Analysis,” Proceedings of the Purdue Compressor Technology Conference, Purdue, West Lafayette, pp. 519-527, 1984.[14] 王中雙、徐長順、聞全意，「螺桿式壓縮機轉子空間接觸線長度通用算法」，機械設計與製造期刊，中國大陸，第3期，2010。[15] L. Zhang and J.F. Hamilton, “Main Geometric Characteristics of the Twin Screw Compressor,” Proceedings of the International Compressor Engineering Conference,Purdue,West Lafayette, pp. 449-456, 1992.[16] 何雪明、戴進、劉洪圓，「基於自由曲線的螺旋轉子型線的正反向設計」，中國機械工程期刊，第23卷，第22期，第2752頁-2756頁，2012。[17] 周瑞秋、林煥，「螺桿壓縮機密封線解析與通用算法」，華中理工大學學報，第23卷，第3期，第104頁-第110頁，1995。[18] 蕭翔徽，具製造誤差下雙螺桿壓縮機轉子齒面間隙計算方法之建立，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，2012。[19] 周瑞秋、黃振華，「螺桿壓縮機轉子的轉矩分析與計算」，流體機械期刊，第12期，1989。[20] Y. Tang, and J.S. Fleming, “Obtaining the Optimum Geometrical Parameters of a Refrigeration Helical Screw Compressor,” Proreedings of International Compressor Engineering Conference, Purdue, West Lafayette, pp. 221-227, 1992.[21] J.S. Fleming, Y. Tang, and H. Anderson, “Optimization Techniques Applied to the Design of a Refrigeration Twin Screw Compressor,” Proceedings of the International Compressor Engineering Conference, Purdue, West Lafayette, pp. 641-646, 1994.[22] 賴欣池，「螺旋式壓縮機轉子優良齒形之設計」，機械月刊，第27卷，第10期，第266頁-272頁，2001。[23] 顏鴻森、吳隆庸，機構學，東華出版社，第324頁-第325頁，2006。[24] 周玉豐、呂汀，機械設計基礎，機械工業出版社，第198頁-第199頁，2009。[25] 陳源甫，螺旋齒輪減速機箱體結構電腦模擬分析及實驗，碩士論文，國立成功大學，台南，2003。[26] 紀人維，雙螺桿壓縮機轉子及軸承系統之時變負載分析及驗證，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，2013。[27] 劉碧群，Mathematica在數學上的應用，碩士論文，國立中山大學，高雄，2009。[28] 蔡文彬、林秀穎，數值方法：工程上的應用，高立圖書，台灣，2011。[29] 丁康、李巍華、朱小勇，齒輪及齒輪箱故障診斷實用技術，機械工業出版社，北京，2006。[30] 肖大准、高兆法、王志強、劉殿銘，「雙螺桿壓縮機的母轉子負力矩特性」，流體機械期刊，第24卷，第3期，第22頁-第26頁，1996。[31] 洪澤元，螺旋轉子形線影響洩漏量與齒間面積的研究，碩士論文，國立台灣大學，台北，2007。[32] 吳育仁、賴欣池，「齒條創成螺旋式壓縮機轉子線形之研究」，機械月刊，第30卷，第10期，第36-45頁，2004。[33] 吳育仁，雙螺桿壓縮機轉子齒形及刀具之創新設計方法，博士論文，國立中正大學，嘉義，2007。[34] 張鄂，機械與工程優化設計，科學出版社，北京，2008。[35] 蘇文翊，滾銷式靜音鏈之幾何優化設計，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，2012。[36] 邢子文，螺桿壓縮機－理論、設計與應用，機械工業出版社，北京，2000。[37] Z. Xing, X. Peng, and P. Shu, “Development and Application of a Software Package for the Design of Twin Screw Compressors,” International Compressor Engineering Conference, Purdue, West Lafayette, pp. 1011-1018, 2000.
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 1 螺旋齒輪減速機箱體結構電腦模擬分析及實驗 2 螺旋轉子三維嚙合模擬與間隙計算方法研究 3 Mathematica在數學上的應用 4 雙螺桿壓縮機轉子齒形及刀具之創新設計方法 5 雙螺桿壓縮機轉子及軸承系統之時變負載分析及驗證 6 滾銷式靜音鏈之幾何優化設計 7 具製造誤差下雙螺桿壓縮機轉子齒面間隙計算方法之建立

 1 [9] 黃詣超、賴景義、林豐詠、郭以理，「二維轉子定位與間隙模擬方法」，機械月刊，第35卷，第5期，第16-29頁，2009。 2 [22] 賴欣池，「螺旋式壓縮機轉子優良齒形之設計」，機械月刊，第27卷，第10期，第266頁-272頁，2001。 3 [32] 吳育仁、賴欣池，「齒條創成螺旋式壓縮機轉子線形之研究」，機械月刊，第30卷，第10期，第36-45頁，2004。

 1 雙螺桿壓縮機轉子及軸承系統之時變負載分析及驗證 2 負載下雙螺桿壓縮機轉子之變形分析 3 具製造誤差下雙螺桿壓縮機轉子齒面間隙計算方法之建立 4 雙螺桿壓縮機轉子齒形及刀具之創新設計方法 5 以雙螺桿混煉製備熱塑性聚氨基甲酸酯奈米複材之性質探討 6 大型齒輪減速機之動載訊號模擬及分析 7 奈米化無機層材以雙螺桿混練製備聚烯烴奈米複材之開發與性質探討 8 陸基LFM-CW 合成孔徑雷達系統運動補償之研究 9 利用雙螺桿押出機製備聚丙烯/聚烯烴彈性體/滑石粉三元複合材料與物理性質探討 10 單螺桿押出製程之分配式混合元件：混合分析及最佳化設計 11 雙螺桿擠出機螺桿幾何建模的研究 12 雙螺桿押出機混鍊效率及衝擊特性之研究 13 熱塑性碳纖維預浸材複合射出成型結合強度之研究 14 低溫耐衝擊運動用複合材產品開發 15 從2D繪圖到3D列印

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