作为新一代容积式压缩机,双涡圈涡旋压缩机以其微振低噪、吸气量大等优点被广泛应用于各行各业。随着市场需求的不断提升,涡旋压缩机设计工作越来越精细化,设计者对压缩机性能的把控也越来越严。在涡旋盘设计过程中,满足设计要求的涡旋盘几何参数有很多组,但不同几何参数下涡旋盘的动力性能有很大差异,涡旋盘的应力与变形也因几何参数的改变发生变化,导致涡旋盘接触部位产生不同程度的磨损。设计者往往需要多次试算才能获得性能较好的涡旋盘参数取值,反复试算无疑是增加了工作量,因此根据涡旋盘动力性能进行参数优化得到性能优良的涡旋盘几何参数就显得尤为重要。本文以立式高压壳体腔双涡圈涡旋压缩机为研究对象,结合粒子群算法,建立了双涡圈涡旋压缩机动涡盘直径几何模型。分析了涡旋盘基本几何参数对动涡盘直径和压力比的影响。以标准粒子群算法模型为基础,编写优化程序得到了一次优化后涡旋盘的参数取值。结合工程经验对涡旋盘几何参数进行了二次优化,并对优化前后参数下涡旋盘的离心惯性力、轴向气体力、径向气体力、切向气体力以及倾覆力矩进行了对比分析。此外,运用有限元分析软件对液体背压腔下动涡盘的应力与变形进行了仿真模拟,得到了温度载荷作用下、压力载荷作用下以及温度载荷和压力载荷耦合作用下动涡盘的应力与变形情况。从变形角度对端板厚度的取值进行了研究,给出了端板厚度的取值范围,同时对比分析了背压腔内润滑油温度和压力的变化对涡旋盘轴向变形的影响。最后,结合摩擦磨损机理,从理论角度对涡旋盘摩擦磨损进行了分析,将端板轴向变形仿真结果与理论研究相结合,预测了涡旋盘端板磨损量较大的位置。研究表明,以涡旋盘直径为优化目标,搭载粒子群算法的涡旋盘参数优化方法能够快速得到符合要求的参数取值,优化后动涡盘直径减小,合理优化后涡旋盘受到的轴向气体力以及倾覆力矩明显减小。增大双涡圈基圆半径可以增大涡旋压缩机吸气容积,同一动涡盘直径下,双涡圈吸气容积大于单涡圈吸气容积。考虑了背压腔内润滑油的压力和温度对端板下表面的影响后,对动涡盘进行了仿真模拟,发现温度载荷作用下动涡盘在端板上边缘和涡旋齿根部应力值较大,最大变形位于与静涡盘中心位置对应的动涡盘涡旋齿顶部。压力载荷作用下最大应力位于动涡盘涡旋齿齿头根部,最大变形位于第二压缩腔与第三压缩腔之间的涡旋齿齿顶。温度载荷与压力载荷共同作用下动涡盘最大应力位于涡旋齿根部,最大变形位于第二压缩腔涡旋齿齿顶。对比分析发现,背压腔内润滑油温度和压力的变化对动涡盘轴向变形影响较小。对不同端板厚度下涡旋盘的轴向变形进行研究,发现涡旋盘轴向变形的减小并不随端板厚度的增加线性变化,在本文工况下端板厚度取值应大于10 mm。基于摩擦磨损机理,结合涡旋盘轴向变形情况,预测得出在动、静涡旋盘端板接触面内圈磨损量较大。