摘要
 随着汽车制造商和消费者对动力性能的要求不断增加，发动机需要在更宽的转速范围内提供更大的功率和扭矩。双涡轮增压器可以帮助实现这一目标，通过在不同转速下调整涡轮的工作状态来提供更平顺的动力输出。单一涡轮增压器可能存在涡轮滞后和增压延迟的问题，尤其是在低转速下。双涡轮增压器系统可以通过组合两个不同大小的涡轮增压器，使其在不同转速下分别负责增压，从而减少滞后和延迟，提高动力输出的响应性。
在此背景下，基于某排量2.0的涡轮增压器结构设计参数，确定涡轮增压器的总体方案，分析涡轮增压器的主要工作原理，根据涡轮增压器的分类确定涡轮增压器选择的是废气式涡轮增压器，属于低压涡轮增压器，也属于脉冲式涡轮增压器。其次完成了涡轮增压器的结构设计，主要包括压气机的进气道、导风轮、叶轮、扩压器等设计，并对增压比、压缩功等进行校核，分析涡轮增压器内部膨胀过程，计算其效率；然后确定涡轮增压器主轴材料牌号，并确定主轴类型，得到了合格涡轮增压器主轴轴承寿命。
双涡轮增压器的结构设计是对发动机性能和效率不断追求的产物，其独特的布局和智能化的控制系统可以有效提高动力输出、优化燃烧过程，并满足日益严格的排放标准。随着汽车技术的不断进步，双涡轮增压器将继续发挥重要作用，推动内燃机技术的发展与创新。

关键词 涡轮增压器；压气机；叶轮

目录
摘要    II
Abstract    III
目录    III
1 绪论    1
1.1 课题背景    1
1.2 研究的意义    1
1.3 国内外的发展现状    2
1.3.1 国外的研究现状    2
1.3.2 国内的研究现状    3
1.4 未来的发展趋势    4
1.5 本文主要的研究内容    4
2 双涡轮增压器结构方案设计    6
2.1 双涡轮增压器的工作原理    6
2.2 涡轮增压器的分类    7
2.3 设计的原始参数    7
2.4 总体设计要求    8
2.5 系统的设计方案    9
3 涡轮增压器的结构设计    11
3.1 涡轮结构设计    11
3.2 离心式压缩机的结构设计    11
3.2.1 进气道    11
3.2.2 叶轮的初步设计    15
3.2.3 扩压器的初步设计    17
3.2.4 对初步设计进行校核    20
3.3 废气单级涡轮内膨胀过程及效率    20
4 涡轮增压器其余零部件设计    24
4.1 废气涡轮增压器主轴材料选择    24
4.2 废气涡轮增压器主轴承    24
4.3 涡轮增压器主轴寿命校核    24
5 总结和展望    27
5.1 总给    27
5.2 展望    27
参考文献    30
附录    32
致谢    33
学位论文原创性声明    34

1绪论
1.1课题背景
涡轮增压器是一种利用废气动力学原理来增加内燃机功率输出的装置。19世纪末，内燃机的发展进入了一个新的阶段。汽车、飞机和船舶等交通工具的出现使得对引擎功率的需求不断增加。然而，内燃机的功率输出受到很多因素的限制，如气缸容积、燃料质量等。为了克服这些限制，工程师们开始寻找新的方法来提高内燃机的功率密度。在这个背景下，涡轮增压技术应运而生。涡轮增压器利用内燃机排出的废气来驱动涡轮，从而带动压气机将更多的空气压入气缸，增加了燃料的燃烧效率，提高了引擎的功率输出。这种技术的提出极大地推动了内燃机的发展，并在汽车、航空和船舶等领域得到了广泛的应用。
20世纪初，涡轮增压技术开始在航空领域得到广泛应用。由于飞机的高海拔飞行需要更多的氧气来支持燃烧，传统的自然吸气引擎在高空的性能急剧下降。涡轮增压技术的引入使得飞机可以在高海拔地区获得更好的性能表现，大大提高了飞机的飞行高度和速度。随着第二次世界大战的爆发，涡轮增压技术得到了进一步的发展和完善。战争需要更加强大和高效的飞机引擎，而涡轮增压技术正是满足这一需求的理想选择。在战争期间，涡轮增压器被广泛应用于战斗机和轰炸机等军用飞机上，为它们提供了强大的动力支持，使得它们能够在极端条件下执行各种任务。二战结束后，涡轮增压技术开始向民用领域转移。汽车制造商开始将涡轮增压技术应用于汽车引擎中，以提高汽车的动力性能和燃油经济性。涡轮增压汽车很快就受到了消费者的欢迎，成为了高性能汽车市场的主流产品之一。
随着科学技术的不断进步，涡轮增压技术也在不断演进和完善。涡轮增压器的结构、材料和控制系统不断优化，使得其性能得到了进一步提升。同时，涡轮增压技术也被应用于更广泛的领域，如船舶、发电机组等，为各种领域的工程师提供了强大的动力解决方案。
1.2研究的意义
涡轮增压技术可以大幅提高内燃机的功率密度。通过增加进气的压力和密度，涡轮增压器使得更多的空气能够进入燃烧室，提高燃料的燃烧效率。这不仅可以增加内燃机的功率输出，还可以减少燃料消耗，提高燃油经济性，降低尾气排放。涡轮增压技术使得内燃机在高海拔地区能够获得更好的性能表现。在高空中，空气的密度和压力都会降低，传统的自然吸气引擎往往会出现性能下降的问题。而涡轮增压器通过增加进气的压力，使得内燃机可以更好地应对高海拔环境，提高了飞机等交通工具的飞行高度和速度。
涡轮增压技术也可以提高内燃机的响应速度和动态性能。通过增加进气压力，涡轮增压器可以更迅速地提供所需的增压气体，使得引擎具有更好的加速性能。这对于需要快速响应和高动态性能的应用领域，如赛车、高性能汽车等，具有重要意义。涡轮增压技术的研究还可以为环境保护做出贡献。随着对环境影响的关注不断增加，汽车和其他交通工具的排放标准也日益严格。通过增加进气的压力，涡轮增压器可以提高燃烧效率，减少不完全燃烧产生的有害气体，降低尾气排放。这对于改善大气质量、减少环境污染具有重要意义。涡轮增压技术的研究也推动了相关领域的创新和发展。涡轮增压器的设计和制造涉及到流体力学、热力学、材料科学等多个领域的研究。在涡轮增压技术的研究过程中，科学家和工程师们不断探索和改进涡轮增压器的结构、材料和控制系统，为现代工程技术的发展提供了重要的借鉴和指导。