涡旋压缩机具有结构简单、体积小、节能高效等优点,目前在制冷与空调、各种气体压缩、燃料电池等领域得到了广泛的应用。涡旋压缩机主要由动静涡旋盘、曲轴、机架、主副轴承、平衡铁和防自转机构等零件构成,各零部件之间相互配合,核心构件出现故障或存在设计缺陷都会直接或间接影响到整机运行的平稳性与可靠性,导致涡旋压缩机性能的下降。因此,在工作过程中核心零部件的可靠性是保障整机工作效率的重点,对构件进行适当的优化是确保涡旋压缩机性能和安全性的前提。本文结合涡旋压缩机实际工作状况,总结常见传动系统故障因素,建立了涡旋压缩机传动系统故障树,并进行定性分析,识别系统的薄弱环节。在此基础上确立了曲轴强度问题与临界转速下的振动问题是保证传动系统运行稳定性的重点。以某高校某型号涡旋压缩机传动系统为研究对象,首先针对传动系统曲轴强度问题,结合传动系统的基本理论,利用有限元软件对传动系统曲轴进行静力学分析,校核其强度,同时进行多次有限元仿真讨论了结构参数、材料、载荷对曲轴强度的影响,为曲轴疲劳分析提供有限元结果数据。在长期工作过程曲轴强度问题容易引发高周疲劳破坏,会对压缩机运行的稳定性产生严重影响,所以在曲轴强度满足设计要求的情况下需要对曲轴进行疲劳寿命预测。基于仿真软件nCode DesignLife建立疲劳寿命分析五框图进行疲劳特性分析,最终得到曲轴疲劳寿命云图和最早疲劳破坏区域。结果表明曲轴疲劳寿命远大工作寿命,为传动系统设计和疲劳分析提供分析方法和理论指导。以上针对曲轴强度问题完成了曲轴强度校核以及疲劳寿命的预测,然后针对临界转速下的振动问题对传动系统结构进行优化,目的在于提高传动系统一阶固有频率,增强其抗振能力,在模态分析基础上利用有限元分析软件Ansys Workb--ench Environment下的Design Explorer模块对传动系统进行响应面分析和多目标优化,优化结果显示传动系统一阶固有频率提高同时质量减小,优化后实现了传动系统的稳定性和经济性目标。本文从涡旋压缩机传动系统故障树出发,分析导致系统故障的两个主要因素:曲轴强度问题与振动现象。针对这两个主要因素,一方面完成了曲轴强度校核,并分析了影响曲轴强度的多个因素,为提升曲轴的强度提供了参考,同时在强度满足设计要求的前提下考虑长时间工作下的疲劳特性,完成了曲轴疲劳寿命的预测,为疲劳特性研究提供分析方法。另一方面对传动系统曲轴结构进行优化,提高一阶固有频率,减少振动现象的发生,提高了其运转的稳定性。