涡旋压缩机作为一种新型容积式压缩机被广泛的应用在汽车、空调、食品药品工业、制冷等领域,它具有结构紧凑、节能环保、高效低噪等显著的特点。涡旋盘是涡旋压缩机核心部件,其结构和涡旋型线参数对压缩机的性能的影响至关重要。目前组合涡旋型线由于圈数少、效率高而成为研究热点,其中用高次曲线代替部分圆渐开线是构建组合型线的方法之一。研究高次曲线组合型线的几何特性与动力学行为等综合特性,对于变截面涡旋压缩机的设计和开发有重要意义。本文具体研究分为以下四个方面:(1)圆渐开线-高次曲线-圆弧(IHC)组合型线的构建理论研究。首先针对目前研究可用组合型线范围少、柔性不足的问题,提出了以高次曲线的前八项特征算子作为研究对象对其进行编码组合,得到了新的IHC型线母线。其次,研究了IHC母线能否应用于涡旋盘的条件,提出了阈值的概念作为判定依据。用阈值进行筛选,最终得到了16条可用的IHC组合型线,丰富了型线类型,提高了设计柔性。(2)涡旋盘的几何模型和力学模型构建。首先用法向等距法建立了IHC涡旋盘的几何模型并计算了其压缩腔容积。其次,通过Matlab编程的方法研究了新构建型线对应涡旋盘的吸、排气量和压缩比等几何性能及工作过程中所受气体力,得到了型线特征算子对涡旋盘综合性能的影响规律:编码0123型涡旋盘受力最大但几何性能最优,3456型涡旋盘受力最小但几何性能最差;特征算子主要影响涡旋盘几何性能和径向气体力,越靠前的特征算子对性能影响越大。(3)圆渐开线-高次曲线-圆渐开线(IHI)型线、IHC型线及圆渐开线的模型对比研究。为定量比较变截面涡旋盘相对等截面涡旋盘的优势且对同类组合型线涡旋盘的性能进行对比,又构建了圆渐开线-高次曲线-圆渐开线(IHI)型线和圆渐开线的模型。比较了在相同压缩比和尺寸下三种涡旋盘的性能,结果表明:相同尺寸的IHC涡旋盘吸排气容积比IHI涡旋盘大14.42%、9.28%,比等截面涡旋盘大45.98%、27.46%;相同压缩比下IHC型线圈数比IHI型线少0.4圈,比圆渐开线少1.14圈,且IHC型线力学性能更佳,更适合作涡旋型线的高次曲线类组合型线。(4)涡旋盘加工和性能测试实验。确定了IHC涡旋型线加工方法和轨迹,对加工出的涡旋盘性能进行测试。通过对两个涡旋盘的排气量、排气温度和容积效率的实验结果分析,表明所设计的IHC型线性能优良,其中0123型涡旋盘的排气量和排气温度稍高于3456型涡旋盘,容积效率相近。实验结果与Matlab模拟计算的涡旋盘几何性能变化规律相一致,验证了所建模型的正确性。