随着现代科学技术的不断发展,许多行业对真空环境的要求也越来越严格,因而对真空获得设备也提出了更高的要求。无油螺杆真空泵是一种具有广阔应用前景和巨大市场潜力的干式真空泵,广泛应用于半导体、医药、化工、粮食干燥等工业领域。伴随着无油螺杆真空泵高速化的发展趋势,其螺杆转子动平衡问题也越来越突出,严重影响到了螺杆泵整体工作性能的提高。因而有必要在设计阶段就对螺杆转子进行动平衡优化设计计算。本课题针对广泛应用于无油螺杆真空泵中的单头等螺距和变螺距螺杆转子开展了动平衡设计计算方法的研究。基于质量去除法来实现螺杆转子的动、静平衡补偿,依据质径积平衡原理采用双面平衡法以质心位置和质径积归零为目标,分别得到了完整可行的单头等螺距螺杆转子和单头变螺距螺杆转子的动平衡通用优化设计方法和优化计算公式。为适应工程设计的实际需求,简化计算步骤,以推导出的通用动平衡优化设计方法为理论基础,对整数倍导程长度、半整数倍导程长度、任意长度等三种特定结构的单头等螺距螺杆转子开展了专门的研究。并得到了简单可行的结论,直接给出包括去除质量体的截面面积、质心位置和挖空深度的计算公式,可直接应用到单头等螺距螺杆转子的动平衡设计中。为了保持无油螺杆真空泵中螺杆转子齿形面的完整性,减小排气时残余有害空间使所有表面都完整光滑,以满足更高的工作要求,本文对在转子内部去除质量从而形成空心转子体的结构形式的单头等螺距螺杆转子开展了专门的研究。提供了一种适用于整数倍导程和半整数倍导程的单头等螺距空心分体式螺杆转子的动平衡设计方法。所述分体式结构的转子,转子轴可采用不同于转子体的高强度材料制成,具有比普通整体式转子更高的刚度和强度,能够在更高的转速下稳定运行。针对前述的螺杆转子开展动平衡优化计算时应用数值计算软件繁杂,不容易控制边界条件等问题,本文提出了应用Pro/ENGINEER行为建模技术来实现转子的动平衡优化设计计算,为在设计阶段实现螺杆泵转子动平衡提供了一种快速有效的方法。同时,前述研究所得的结论,也可以利用本方法非常方便地快速实现动平衡设计。为便于机械加工,基于此方法,提出了端面去质量,辅助齿顶面找正的动平衡方式。本文研究结论的实际应用的可行性和价值已经在具体生产工艺实践中进行了验证,取得了良好的平衡性能。在公式推导过程中并没有涉及转子型线的构成,所以该优化设计方法可以适用于任何结构型线的单头等螺距和变螺距螺杆转子。本文给出的方法彻底地解决了无油螺杆真空泵中的螺杆转子动平衡问题。该套优化设计方法已成功应用于工程实践中,并取得了良好的效果。鉴于课题中的创新性和应用性特点,成功申请国家发明专利两项：一种单头等螺距螺杆转子动平衡设计方法(申请号：20110300961.0)和一种单头等螺距空心螺杆转子动平衡设计方法(申请号：201210068599.3)。本课题的部分工作服务于国家自然科学基金《典型植物果实皮层组织在干燥过程中传质机理的应用》,项目编号：51176027。