爪式转子是爪式真空泵的核心部件,决定了爪式真空泵的工作性能。为了解决爪式转子存在不光滑尖点和综合性能差的问题,本文研究了曲线啮合理论,建立了圆弧与摆线的等距曲线、线段与其包络线、椭圆弧与其包络线的啮合模型。提出了采用圆弧与摆线的等距曲线实现全光滑连接的直爪转子,提出了采用椭圆弧与其包络线实现全光滑连接的不对称双爪转子。研究了全光滑直爪转子和不对称双爪转子的啮合关系和几何参数,构建了其型线方程,开发了设计程序,分析了啮合极限和不发生根切的条件,研究了几何参数对爪式转子力学性能和工作性能的影响。通过理论方法研究了其工作过程,比较了全光滑直爪转子和曲爪转子的性能。采用三维数值模拟,研究了不对称双爪转子真空泵的内部流场,分析了压力变化和吸排气口的质量流量。所提出的全光滑直爪转子实现了转子型线的全光滑连接,消除了尖点造成的磨损与应力集中;全光滑不对称椭圆弧双爪转子提高了真空泵的吸气量,扩大了排气口的开设范围,提高了工作性能。所提出的两种爪式转子的几何参数对性能影响一致,爪顶半径比增加,相对余隙容积和容积利用率增加,内容积比降低;爪顶圆弧角增加,相对余隙容积、容积利用率和内容积比降低;爪尖半径比增加,相对余隙容积增加,容积利用率和内容积比降低,减小了爪尖圆弧的磨损。与曲爪转子相比,所提出的全光滑直爪转子在工作性能和力学性能上更好。全光滑爪式转子真空泵工作过程中,余隙容积中高压气体通过减压通道与吸气腔气体混合,避免了过压缩;爪式真空泵的最大泄漏位于两个转子的啮合间隙处。研究内容丰富了爪式转子的型线类型,揭示了双爪转子真空泵的流场及其规律,对爪式转子和爪式真空泵的研究具有重要意义。