离心式制冷压缩机作为一种重要的能量转换装置，因其具有制冷能力大、运动件少、结构紧凑、工作可靠、运行平稳、效率高等优点，所以在国民经济各部门中占有重要的地位，被广泛的应用于冶金工业、石油化学工业、能源电力等国民经济支柱产业及国防军事领域，是这些企业的关键设备，是决定一个国家工业基础和实力水平的重大技术装备。在我国装备制造业和国外有较大差距的情况下，能够减小对外进口的依赖性，具有较大的经济效益和社会效益。但是如果不解决好离心式压缩机在运行中发生的问题，不仅使机器效率大为降低，严重地可能会毁坏机器。　　 叶轮和主轴是离心压缩机的核心和主要承力部件，其性能的好坏和结构的稳定性对整个压缩机安全可靠运行至关重要。因此，对离心压缩机叶轮进行强度计算以及优化设计越来越受到重视，已经成为离心压缩机设计中的重要一环。由于各行业发展的需要，离心压缩机进口的流量不断增大，所以叶轮叶片在进出口处相对变宽，叶轮的刚性变差，由于刚度不足，强度问题就显得突出，加上各种激振力的影响，进一步削弱了叶轮叶片的强度，更容易引起叶片疲劳损坏，从而导致大流量压缩机多次发生叶片撕裂事故。所以对离心压缩机叶轮和主轴的结构和振动等进行深入地分析研究有着重要的意义和价值。本文的研究工作有以下几个方面：　　 ①应用ANSYS有限元分析软件对叶轮的静强度和动态特性进行了分析计算，得出叶轮整体应力分布状况、应力最大值出现的区域及叶片和叶轮振动状况。　　 ②从叶片、轮盘和轮盖的结构改进方面分析了其对叶轮应力的影响。首先针对出现应力集中的区域，研究了叶片与轮盖两条接触边不同倒圆角值和叶片入口处前缘修圆对叶轮最大应力值的影响。结果表明，在叶轮应力集中处进行倒圆角和对叶片入口前缘修圆能有效的降低叶轮的最大应力。然后研究了不同轮盘和轮盖型式对叶轮应力的影响，结果表明，在不增加叶轮质量的前提下，改变轮盖和轮盘的结构型式，使叶轮的质心趋向于叶轮的支撑中心时，叶轮的最大应力值会降低。但是延长轮盖增加叶轮质量时，叶轮的最大应力值会增大，反之在一定范围内削减轮盖长度时，叶轮的最大应力值会明显下降。　　 ③针对叶轮在运转过程中所受外部激振力主要来自主轴转子的振动传递给叶轮产生的激励，而主轴转子振动通常情况下是由于主轴上运转部件存在质量偏心所造成的。所以本文最后研究了在刚性支承和滑动轴承支承情况下主轴齿轮转子系统的振动特性以及由于偏心质量所造成的不平衡响应问题。结果表明：1)由于主动轴与从动轴的耦合作用，系统振动特性发生改变，齿轮传动系统耦合后会产生新的模态；系统的耦合效应对不平衡响应起到了一定的抑制作用。2)系统的径向不平衡质量不但能激起径向振动，也会激起轴向振动。3)在单个齿轮系统的不平衡量和不平衡响应幅值满足设计要求的情况下，组成的系统不一定能得到满意的结果。一个平衡很好、没有不平衡量的齿轮组成耦合系统后，也会受到另一个有不平衡量的齿轮系统的激励而产生响应。因此，应该考虑整个齿轮传动系统的不平衡量如何分布，才能使整个系统的不平衡响应幅值满足设计要求，并使系统的振动量最小。　　 本文通过对单级离心式制冷压缩机叶轮和主轴等关键部件进行数值仿真分析和结构改进设计研究，得到一些有用的结论，为单级离心压缩机的设计提供了依据，对实际工程应用具有重要意义。