齿轮泵与齿轮马达的脉动差异性及其轻量化设计

为了明晰齿轮泵/齿轮马达输出量的脉动机理及其差异性,基于由性能到参数的逆向设计方法和渐开线齿廓的无根切特点,以最能反映输出脉动与困油等性能的重合度和轻量化效果的齿数为渐开线齿廓的构造变量,重点推导出无量纲节法线长度等齿廓参数式;据此,重构出齿轮泵输出流量和齿轮马达输出转速的脉动系数式;由许可脉动系数下的轻量化设计方法,确定出相应的最小重合度及其最少齿数。结果表明,重合度是影响脉动系数的关键参数,齿轮马达的转速脉动系数大于齿轮泵的流量脉动系数,重合度越大,脉动系数越小,脉动差异性越小,但困油负荷越大;重合度和齿数是影响轻量化效果的两个关键参数,重合度越大或齿数越少,轻量化效果越好;最小重合度由许可脉动系数唯一确定,最少齿数由最小重合度、许可齿顶压力角和许可齿顶圆心角等共同确定,从而完善了齿轮泵/齿轮马达就脉动系数方面的现有结论。     

直面性能要求的泵用齿轮高效设计方法

为建立一种泵用渐开线齿轮的高效简便设计方法,基于无根切和采用标准齿顶高系数与标准压力角的三限制条件,推导出齿轮泵的相关性能参数,并由此构建出由工况参数到性能参数到齿廓参数到齿轮参数的逆向设计方法.结果 表明:齿数是主要的齿廓参数,最小齿数为6,逆向设计方法简单高效;重合度是影响流量脉动的直接要素,齿数越多,重合度越大,...     

双圆弧斜齿齿轮泵脉动特性分析及齿形设计

针对普通渐开线齿轮泵流量脉动大、噪声大以及困油现象等问题,设计出一种以双圆弧斜齿轮为运动副的齿轮泵。对比分析啮合特性,得出双圆弧斜齿轮传动的优越性。以正弦曲线为过渡曲线,利用啮合共轭原理求解出双圆弧斜齿轮端面齿廓方程。采用等面积法求解了双圆弧斜齿齿轮泵的最大和最小瞬时排量,得出理论脉动趋于零的结论。利用FLUENT三维动网格技术,对比分析齿轮参数相同的双圆弧斜齿轮泵和渐开线斜齿轮泵的流量脉动,得出前者的流量脉动远小于后者的结论。     

直线共轭内啮合齿轮传动的齿形参数研究

针对直线共轭内啮合齿轮副的特性,参照渐开线齿轮传动定义了直线齿廓外齿轮的基本参数,讨论了齿顶半角、压力角和最小齿数的关系,分析了直线齿廓上的压力角随齿高的变化规律,提出了直线共轭变位传动的概念。在此基础上,对齿廓上的啮合极限点进行了研究,计算了直线齿廓上可以参与啮合的线段长度。通过研究齿廓线段与对应啮合转角之间的关系,推导了重合度计算公式,保证在齿形参数设计时满足连续传动的要求。最后通过内啮合齿轮泵的工程实例,验证了直线共轭内啮合传动的齿形参数设计方法和齿轮副的啮合传动性能。     

基于流量脉动系数的齿轮泵齿廓的主动设计及特性分析

为了降低齿轮泵的流量脉动，提出了基于流量脉动系数的齿轮齿廓的主动设计方法。分析了基于极距和压力角函数的齿廓方程的数学描述方法，建立了基于流量脉动系数的齿轮泵中齿廓的主动设计的数学模型，给出了避免齿顶变尖和齿廓交叉的约束条件。以流量脉动系数为10%的齿轮泵为例，设计了齿轮泵的主体结构，分析了齿轮泵的基本特性，并与相同参数的渐开线齿轮泵进行了对比分析。研究结果对于缓解齿轮泵的流量脉动具有重要的理论和实践意义。     

齿轮马达的困油输出转矩转速及其脉动最小化策略

为明晰齿轮马达困油对输出转矩转速的影响机理及其脉动最小化策略,在马达困油特性分析的基础上,从双齿啮合与单齿啮合两个方面,建立了输出转矩的分段计算式;由注入介质的压差能等于马达输出的动力能,建立了输出转速的分段计算式;根据理论判断出的最大最小转矩位置,给出脉动最小化的轴向双副结构方案.结果表明,齿轮马达的困油现象相对温和,常规双矩形卸荷槽即能满足卸荷要求;齿数为10下的转矩、转速的脉动系数分别为0.26、0.3,齿数为其影响的最大因素;马达齿轮的空转有利于采用轴向错位啮合的双齿轮副构造来实现输出脉动的最小化,改善率分别为61.5％、65.3％.得出双副能实现少齿数的轻量化和超低脉动的目的,为高质量齿轮马达的进一步研发提供了依据.     

压力角对齿轮泵整体性能的耦合影响与分析

为挖掘压力角对齿轮泵整体性能的综合影响及分析，以20°标准压力角及25°大压力角和大侧隙齿轮副为例，在分析压力角对齿轮副传动平稳性、泵内密封、输出流量特性、泵轻量化效果等性能的基础上，重点分析大压力角对重迭系数和卸荷面积及其困油压力的综合影响。结果表明：相对于20°的标准压力角，25°时虽然重迭系数下降9.64%,流量脉动系数下降7.33%,单位排量泵体积下降0.37%,最大困油流量下降49.14%,但齿顶压力角增大10.58%,顶齿厚角下降16.36%,卸荷面积大幅下降69.20%,由此虽然明显改善了流量脉动，但是降低了传动平稳性和径向密封效果，且对泵的轻量化效果和困油现象的改善很小；轴向缝隙对困油现象的缓解效果更灵敏更明显；针对齿轮泵整体性能的改善而言，大压力角并非有效方案。     

高重合度内啮合复合摆线齿轮传动设计与分析

重合度是衡量齿轮传动性能的重要指标,较高的重合度对于提高齿轮的承载能力和传动的平稳性具有重要意义。考虑到摆线齿形的优越性,提出一种具有高重合度的新型内啮合复合摆线齿轮副;根据内、外摆线无包心形成法与包心形成法之间的等效关系,阐明内、外齿轮齿顶与齿根之间的齿廓配合关系,给出使重合度最大化的圆弧啮合线位置及其数学描述;结合坐标变换和齿轮啮合原理,建立共轭齿廓的数学方程,并由已知的啮合线推出适用于任意齿廓形状的齿轮端面重合度的统一计算式,推算上述内啮合摆线齿轮副的最大重合度,分析影响重合度的相关因素,指出提高重合度的可能途径。据此,运用Solidworks软件实现了高重合度内啮合摆线齿轮副的参数化建模,结合具体实例与标准渐开线内齿轮副进行比较研究,并就同时参与啮合轮齿的对数情况进行有限元仿真分析和光弹试验测试。结果表明,所设计的内啮合摆线齿轮副具有很大的重合度,可以到达十几甚至更大,且仿真及实测结果与理论分析吻合,验证了该齿轮传动理论的正确性。     

多齿差摆线齿轮泵设计计算探讨

针对多齿差摆线泵设计中参数计算和选择中存在的问题,认为啮合界限点并不直接影响圆弧齿轮齿根圆半径和摆线轮齿顶圆半径的取值;重合度的计算应以圆弧齿轮和摆线轮的齿顶圆半径作为计算的依据,圆弧齿轮的齿根圆上的齿廓不一定进入啮合;摆线轮齿顶圆半径可以大于交叉点,这时有可能产生齿廓干涉,必须进行检验。以奇异点作为摆线齿顶圆的界限点不能保证齿廓不产生齿廓干涉。     

高性能齿轮泵的一种双压力角齿廓构造方法

为实现齿轮泵的高综合性能，提出了一种工作侧压力角大于非工作压力角的齿廓构造方法。通过对无根切无变位齿廓参数的分析，建立了泵轻量化、流量脉动和困油等性能系数关于工作压力角的解析式；依据齿顶圆弧角的最小许用值，给出了非工作压力角确定的一维迭代方法。结果表明，双压力角无变位的齿廓构造，既消除了根切现象，又可采用标准的加工方法；工作压力角越大，轻量化、困油和齿根抗弯等性能越好，流量脉动质量却越差；工作压力角越大，齿形曲率半径越大，齿面滑动系数和接触应力越小，轮齿磨损越小和寿命越长；齿顶高系数越大，流量脉动质量越好，困油性能越差，且对轻量化性能几乎无影响；由工作压力角和齿顶圆弧角许用下限共同确定非工作压力角，方法简单可靠等。得出无根切无变位双压力角齿轮能够实现泵的高综合性能的结论。     

S型齿廓曲线齿轮的重合度研究

重合度是影响齿轮传动啮合性能的主要因素,是判断齿轮传动连续性及传递载荷均匀性的关键指标。S型齿廓曲线齿轮是基于提高齿轮接触强度而提出的一种新型齿廓曲线齿轮,为进一步探究其啮合性能,推导了S型齿廓曲线齿轮传动的重合度计算公式,讨论了S型齿廓曲线齿轮的重合度随齿数、模数、分度圆压力角及衍生系数之间的变化规律,并与相同基本设计参数下的渐开线少齿数齿轮作了对比分析。结果表明,S型齿廓曲线齿轮的重合度较同参数的渐开线齿轮有较大优势。     

弧齿线摆线圆柱齿轮副的几何参数与承载力分析

提出一种新型齿轮——弧齿线摆线圆柱齿轮,根据齿轮副啮合原理推导出齿廓曲线方程,并论述其基本几何参数,分析计算该齿轮副的重合度。设计该齿轮的三维造型,对弧齿线摆线圆柱齿轮副传动的接触应力和弯曲应力进行分析。结果表明:弧齿线半径在一定范围内时,弧齿线摆线圆柱齿轮副的接触应力和弯曲应力比渐开线圆柱齿轮副的接触和弯曲应力更小,其承载力比相同尺寸的渐开线圆柱齿轮更大。     

液力偶合器齿轮泵齿轮变位系数的选择

从液力偶合器齿轮泵齿轮的齿廓干涉、重合度、齿顶厚、顶隙、侧隙等几个方面的限制条件出发,来考虑泵齿轮最佳变位系数的选择,从而在获得齿轮泵的最佳传动质量的同时增大齿轮泵的理论转排量。     

基于改进粒子群算法的内啮合齿轮泵优化设计

为减小内啮合齿轮泵的流量脉动,以PGH型渐开线内啮合齿轮泵为研究对象,建立流量脉动率和齿形参数的数学模型,分析了齿轮泵在外齿圈和小齿轮满足不同啮合关系时的瞬时流量,并据此建立齿轮泵的优化数学模型;将遗传算法中的遗传和变异操作引入到粒子群算法中得到改进粒子群算法,通过此算法对齿轮分度圆压力角、变位系数、齿顶高系数和齿数等参数进行优化,得到了齿轮泵流量脉动率最低时的齿形参数;通过Matlab仿真验证,结果表明:齿轮泵的流量脉动率和齿形参数呈非线性变化关系;在满足结构要求和合理传动等条件下,经过该方法优化以后,齿轮泵的流量脉动率降低了7. 27%,实现了内啮合齿轮泵流量脉动的降低。     

多齿差摆线齿轮内转子齿廓圆弧拟合及误差

多齿差内啮合摆线齿轮泵，由于其结构简单、体积小、效率高，无“困油”现象等优点，目前已广泛应用于石油、化工等行业。该泵的关键部件为一对多齿差内啮合圆弧——短幅外摆线内等距曲线齿轮副。这种多齿差摆线齿轮齿形较为复杂，目前主要采用成形铣削的加工方法。若铣刀按理论齿廓设计，齿形加工的难度大，加工精度也难以保证。本文采用单圆弧拟会的方法，选择合理的拟合参数，可使摆线齿轮齿廓达到较高的拟合精度，从而使铣刀齿形的加工和修磨较为简便，保证了摆线齿轮的加工精度。一、多齿差摆线齿廓的圆弧拟合1．摆线齿廓方程内咽合摆…     

外啮合齿轮泵的瞬时流量及脉动特性研究

采用控制体积方法,依据齿轮啮合原理将退出齿轮泵控制区域的容积分为两部分,一部分为齿轮渐开线所对应的容积,另一部分是由齿轮副啮合点沿啮合线运动所形成的容积,推导出外啮合齿轮泵的瞬时流量公式。并通过实例计算证明了卸荷槽对减少齿轮泵流量脉动的必要作用。最后讨论了齿轮模数、齿数、压力角及齿顶高系数等设计参数对齿轮泵的流量特性的影响。     

参数化直线共轭内啮合泵齿廓设计方法

针对直线共轭内啮合泵齿廓设计,建立通用齿廓法线反转法求解共轭齿廓点数学模型,给出由啮合线求滑动率、啮合角、压力角的方法,揭示距离参数l对传动性能的影响规律;形成以齿厚系数k为参数的整体齿廓构成方法,提出重叠干涉的判定条件及齿根、齿顶干涉的解决方案。建立流量脉动及困油特性模型,通过对直线共轭内啮合泵性能仿真分析,结果表明该类泵具有流量脉动小、不易困油等优势,为系统性解决直线共轭内啮合泵齿廓设计提供方法。     

异齿数对外啮合齿轮泵流量特性的影响

从分析直齿外啮合齿轮泵的流量特性入手,采用扫过容积的方法,以主动齿轮的啮合半径为变量,建立异齿数下齿轮泵单齿流量脉动的平均流量、流量不均匀系数和流量脉动频率的公式.实例分析异齿数对流量特件的影响,并得出一些重要结论.     

蜗杆斜齿轮传动重合度的研究

以汽车座椅角度调节驱动器为例介绍金属蜗杆与塑料斜齿轮传动副的应用。在参考文献的基础上推导出蜗杆斜齿轮传动重合度公式,分别绘制出压力角an、齿顶高系数han、变位系数x、蜗杆分度圆导程角γ、斜齿轮齿数z2对重合度的曲线图并分析各参数对重合度的影响。     

3Z型修形齿廓摆线齿轮减速机的效率研究

摆线齿轮存在在单齿啮合中重合度小、难以连续传动的问题。而修形齿廓摆线齿轮可以解决以上两个问题。首先,研究通过将3Z型修形齿廓摆线齿轮减速机与同型渐开线齿轮减速机在相同输入输出条件下对传动效率进行对比分析,得出采用修形齿廓摆线齿轮减速机可以大幅提高传动效率,并得到影响此种减速机传动效率的两大因素。再通过MATLAB对减速机传动效率的数值解析,得到齿数对传动效率影响的规律和发生数选择原则。最后,给出此种减速机在设计时提高传动效率的优化方法。