齿轮泵无困油摆线齿廓的逆向设计与低脉动措施

为解决齿轮泵困油现象和流量脉动大的结构性问题,基于摆线齿轮的传动优势和圆摆线的成形原理,以最能体现齿轮泵性能的齿数和滚圆半径系数为构造参数,以齿顶圆心角、齿顶半径系数和齿顶压力角为功能参数,逆向构建出重合度为1的摆线齿廓,并通过双齿轮副构造和脉动系数最小化的两大措施,解决了原有单一齿轮副流量脉动大的结构性问题。结果表明,摆线齿廓逆向设计方法简单、结果精准,能被一般工程技术人员直接采用;单一齿轮副的重合度为1,可确保齿轮泵的无困油现象;双齿轮副轴向π/齿数的错位装配易于实现,轴向综合重合度为2,可确保摆线齿轮副的传动平稳性;最小齿数为6且不存在根切现象,双齿轮副较单一齿轮副具有75%左右的脉动改善率,基于脉动最小化的最佳摆线齿廓参数可直接应用于生产实践。为摆线齿轮泵无困油低脉动的进一步研究与开发提供了理论基础。     

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,...     

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.     

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。     

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。     

困油对齿轮马达输出特性的影响与分析

为明晰齿轮马达的困油特点及其对输出转矩、输出转速的影响,依序从马达齿轮副的啮合与困油过程、齿面的介质压力分布、困油压力求解模型等3个方面,建立输出转矩、输出转速与困油压力的耦合计算公式,并进行了实例运算与结果分析.结果表明,膨胀的困油与注入介质、压缩的困油与释放介质通过卸荷槽的接通特点,决定了齿轮马达的困油现象较齿轮泵...     

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。     

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。     

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。     

空天用泵轻量化的齿廓逆向设计方法及高形技术

为进一步提升空天用齿轮泵的容积效率及其轻量化。在现有渐开线齿廓的基础上,基于少齿数无根切加工方法,采用先极限后高形、先间接参数后基本参数的齿廓逆向设计方法,将高形齿廓分为高形无啮合、双齿啮合、单齿啮合的3大区域,并给出相应的参数化坐标方程;针对齿顶角2°、重合度1.1、齿数8的案例参数,展开极限转子、高形转子的形状系数和容积利用系数的计算与比较;且就高形齿廓的无啮合过渡曲线,给出了相应的改进措施。结果表明:极限齿轮的节圆压力角、齿顶压力角、形状系数、容积利用系数分别为23.37°,40.83°,1.213,0.391;高形齿轮的则为23.37°,44.33°,1.283,0.447,容积利用系数增效14.32%;高形无啮合齿廓、高形点与对偶转子上的基点、过渡曲线均会发生、可能发生干涉,提出避让用过渡圆弧的新方案,既能避免干涉又能简化加工。研究为其它泵类转子的轻量化设计,提供一种逆向的设计方法及进一步的高形技术。     

低脉动齿轮泵的主动设计及特性分析

针对现有齿轮泵流量脉动大的问题,提出一种低脉动齿轮泵齿轮齿廓的主动设计方法,即通过控制齿轮泵的流量脉动系数,主动控制齿廓形状。根据齿轮啮合原理,在引入极距和压力角函数的基础上,推导齿轮泵的瞬时流量和脉动系数的数学表达式,建立低脉动齿轮泵主动设计的数学模型,推导流量脉动系数的临界条件,给出了其设计流程。并通过具体实例,详细说明了低脉动齿轮泵的主动设计过程,分析了低脉动齿轮泵的特性,并与相同参数的渐开线齿轮泵进行了对比,研究成果可为降低齿轮泵的流量脉动、提高齿轮泵的工作平稳性和寿命,提供一种新的思路。     

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。     

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。     

渐开线少齿数齿轮齿形系数和应力修正系数的实验研究

用30°切线法对于齿数z＝4～9的渐开线齿轮的齿形系数和应力修正系数进行了实验研究.在自制的齿廓范成仪上,对于齿数z＝4～9的渐开线少齿数齿轮的齿廓进行了范成实验,测量了齿廓危险断面的宽度SFn、悬臂梁高度hFa和齿根圆角半径ρF,给出了z＝4～9的渐开线齿轮的齿形系数和应力修正系数图表,为少齿数渐开线齿轮的强度计算补充了必要的设计资料.     

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。     

非圆齿轮齿廓上特异点的基线和构成的研究

圆齿轮的基圆与节圆同心并与啮合线相切。但非圆齿轮的基线却事先未知并不易确定。本文作为渐开线齿廓上特异点的几何轨迹来求得非圆齿轮的基线。由特异点—点该第二渐开线支线开始形成齿廓估算限制的许可齿高和要求的许可最小齿数。我们讨论了节线曲率半径对许可齿高的影响,并举例说明所推荐的方法。     

直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合效率分析

经过齿形优化,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的共轭外齿轮齿廓,利于解决内外齿轮硬齿面加工问题.就其啮合性能,提出了直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合性能之一的重合度和啮合效率的计算公式,并进行了算例比较.结果表明,直线-圆弧齿廓内齿轮副的重合度小于同模数同齿数的渐开线齿廓内齿轮副;在仅探讨几何参数和啮合参数影响的情况下,直线-圆弧齿廓内齿轮副的啮合效率明显高于渐开线齿廓内齿轮副.     

余弦齿轮泵的流量及其脉动特性分析

对外啮合余弦齿轮泵的瞬时流量及流量不均匀系数等公式进行了理论推导.运用Matiab软件对余弦齿轮泵的流量及脉动进行了计算及数值仿真.结果表明,与相同参数的渐开线齿轮泵相比,余弦齿轮泵的平均流量大,而流量脉动要明显小于渐开线齿轮泵,并随齿数的增多而逐渐减小.研究结果可为余弦齿轮泵的设计和推广应用提供依据.     

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。     

一种螺旋齿轮泵的设计与研究

通过对齿轮曲线和螺旋齿轮泵构造的研究,在原有齿轮泵结构的基础上设计了齿轮泵齿轮的齿廓曲线和螺旋角,齿轮的平稳传动可以通过齿轮齿廓曲线的连续传动来保证。此设计方案使用三维软件对齿轮轮廓曲线进行了模拟设计,得到相应的齿轮轮廓曲线,再进行展成、模拟仿真和多次修正最终得到符合要求的齿轮。这种齿轮可以有效的解决齿轮泵的困油问题,能够大大减小齿轮泵的脉动,降低齿轮泵的噪声,对当前液压系统降低噪声的设计与研究具有重要意义。