泵/马达困油现象充分缓解的等排量大模数方法

为了充分缓解外啮合齿轮泵/马达困油现象,在确保产品输出能力不变的等排量前提下,分析模数对困油腔内的负荷流量、泄漏流量和卸荷流量的影响,提出了一种等排量大模数的设计方法,并基于这3种流量的瞬时平衡和同齿形参数、不同模数下卸荷面积的演绎计算,计算出困油压力并由此判断出困油现象的缓解程度。结果表明,对于给定的齿轮副和工况条件,等排量下的齿宽系数反比例于模数的3次方,模数越大,困油现象越趋于缓解,且径向力越小,但齿宽系数越小;同齿形参数、不同模数下的卸荷面积等于模数的平方乘基准模数为1下的卸荷面积,从而为同齿形参数、不同模数下的卸荷面积计算,提供了极大方便;卸荷槽外通的进出口压力互为颠倒,导致泵较马达的困油现象更严重,但等排量小模数马达同样也会出现较为严重的困油现象。得出了选择最大化/较大的模数应为泵/马达的设计准则的重要结论。

核电循环泵行星齿轮热弹流润滑研究

核电齿轮箱的良好润滑性能是核电循环泵可靠运行的重要保障,充分考虑齿面形貌和齿廓修形等因素对内/外啮合齿轮副的影响是准确评估其润滑特性的前提。建立典型工况下核电循环泵行星传动系统斜齿轮热弹流润滑模型,首先将斜齿轮副的啮合状态几何等效为圆锥滚子的接触问题,然后考虑斜齿轮接触变形和齿廓偏差,计算得到内/外啮合齿轮副接触区域不同位置的油膜厚度、承载压力、摩擦应力和闪温等参数。考虑齿面磨合作用,采用移动平均滤波方法对未经磨合的初始形貌进行光滑处理,分析了齿面形貌对润滑行为的影响,最后采取齿廓修形改善润滑特性。结果表明:粗糙度和齿廓修形均会对润滑特性产生明显的影响,齿面粗糙形貌会造成油膜厚度减小,进而影响其润滑特性,弱化润滑油膜的承载能力;通过齿廓修形可以改善齿轮啮合边界处的几何过渡,降低该区域的应力集中和表面温度,从而明显改善啮合线终端的润滑状态。

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。

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。

摆线转子式油泵齿廓的形成与参数方程的建立

介绍了摆线转子式油泵内外转子的结构和参数名称及各种摆线的定义和方程 ,较详细的阐述了短幅外摆线内等距线转子齿廓的形成及内转子理论齿廓和工作齿廓参数方程的建立 并指出基本参数Z1,e ,R ,a等一旦确定 ,便可由所建参数方程很容易的求得齿廓曲线x ,y值 ,从而根据所得到的一组x ,y值绘出内转子的齿廓 。

余弦齿廓齿轮泵的困油特性分析

基于Pro/E操作平台,建立了新型余弦齿轮泵的几何模型,测量并计算了其困油容积,最后分析了其困油特性。结果表明,与相同参数的渐开线齿轮泵相比,余弦齿轮泵具有困油时间短、容积变化幅值小等优点,更有利于缓解齿轮泵的困油现象。

内啮合圆弧-摆线齿轮泵齿形研究分析

由内啮合圆弧-摆线齿轮泵的工作原理及内外转子的运动关系推导出内转子摆线齿廓的曲线方程,解决了内转子加工以及损坏后难于测绘的难题。实际应用表明效果良好,大大降低了测绘和加工难度,并且该齿廓方程有较广泛的适用性,对于新设计圆弧-摆线齿廓转子泵也有一定的应用价值。

渐开线外啮合斜齿轮泵困油特性研究

基于渐开线外啮合斜齿轮泵的困油数学模型和斜齿轮副图形模型，对渐开线外啮合斜齿轮泵的困油特性进行研究。结果表明：当齿宽在23～27mm之间时，随着齿宽的增加，困油经历的角度呈一次比例关系减小，最大困油体积呈二次比例关系增大；当齿宽b=23mm时，在其困油经历的角度内，困油体积随着轮齿转过角度的增大呈抛物线规律变化；随着螺旋角的增大，困油经历的角度呈一次比例关系减小。以上得出的结论可为以后选取和设计困油特性良好的齿轮泵提供理论依据。

直线共轭内啮合齿轮泵的困油特性分析

研究了直线共轭内啮合齿轮泵的结构及工作原理,采用扫过面积法,以主动轮的转角为变量,拟定了关于直线共轭内啮合齿轮泵的困油容积和困油容积变化率的理论公式,为了比较说明其困油变化特性,选取了相同参数的渐开线内啮合齿轮泵,并利用Pro/E软件提供的工具,方便地测量并计算出了主动轮在不同转角情况下渐开线内啮合齿轮泵的困油区容积大小。结果表明,与相同参数的渐开线内啮合齿轮泵相比,直线共轭内啮合齿轮泵具有困油体积小,困油容积变化幅值小,传动较平稳等特点。

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,传动平稳性、流量脉动质量就越好,但轻量化与困油性能却越差等。

新型余弦齿轮传动的滑动特性分析

推导了新型余弦齿轮副滑动系数的计算公式,通过具体实例分析了滑动系数的大小及其变化规律,并与相同参数的渐开线齿轮进行了对比分析。结果表明,余弦齿轮的滑动系数小于渐开线齿轮。

谐波式齿轮泵齿轮啮合齿廓型式的选择

从谐波齿轮传动性能的角度,通过对目前使用比较多的3种齿廓型式进行比较,选择了圆弧齿廓作为谐波式齿轮泵齿轮啮合的齿廓型式。圆弧齿廓采用了柔轮齿廓为公切线型双圆弧齿廓和刚轮齿廓为外凸齿廓的型式,并且从图形和参数方程两方面来表示柔轮和刚轮的齿廓,为进一步研究谐波式齿轮泵提供了必要的理论参考。

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。

外啮合齿轮泵侧隙流量的精确计算

为计算出精确的侧隙流量以克服现有方法上的局限性,通过齿侧轮廓精确分析给出不同啮合位置和不同偏移量下的侧隙高度,然后由齿侧全间隙的等效齿廓和真实齿廓分多种方法计算出侧隙流量,并加以对比分析.结果表明,不同啮合位置处的侧隙流量变化很大,进入困油啮合时侧隙流量最小,退出啮合时侧隙流量最大;在困油压缩区域中,侧隙流量可采用等效齿廓法来计算,但不适用于膨胀区域;孔口流量理论不适宜于侧隙流量的计算,尤其在困油即将终止时以及侧隙值、压差较大时更不可取;任一位置处的齿侧全间隙长度基本保持不变,对于任一偏移量下的间隙值随位置变量的影响很小.同时,得出目前通行的等效齿廓法以及薄壁孔理论不适宜于侧隙流量的计算等重要结论.

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.

圆弧齿轮泵传动平稳性的研究

将圆弧齿轮泵的啮合情况转化为等效四杆机构 ,推导出用于计算圆弧齿轮泵中两轮传动比的公式 ,并利用此公式 ,分析了小齿轮齿廓凹圆弧中心位置与大齿轮齿廓凸圆弧中心位置对圆弧齿轮泵传动平稳性的影响。

泵用无困油无根切齿廓及其轴向超低恒脉动结构

针对外啮合齿轮泵困油现象和流量脉动大的结构性问题,基于渐开线齿轮的传动优势和成形原理,提出一种以重合度为1和齿廓根点位于基圆上为限制条件,齿数为唯一设计构造参数的无困油无根切齿廓的逆向构造方法。通过设计新的轴向双齿轮副结构,解决原有单一齿轮副流量脉动大的结构性问题。结果表明:逆向设计构造方法简单、精准;单副重合度为1可确保无困油现象;齿根点位于基圆上及变位滚切加工可确保无根切现象;单副0.375、双副0.094的恒流量脉动系数与齿数无关,利于在最小齿数为6时采用高容积利用系数0.35,且泵轻量化效果较好;双副轴向180°/齿数的错位间隔装配易于实现,综合重合度为2可确保传动平稳性等。

基于重合度和齿数的泵用圆摆线齿廓设计及其性能简洁式

为推动圆摆线在泵用齿廓上的应用及其性能评估,基于圆摆线的成形原理,以最能体现齿轮泵性能的齿数和重合度为圆摆线齿廓的设计参数,其中的动圆半径系数由标准齿顶高系数唯一确定,进而依序构建出能反映泵各项性能的齿廓形状系数、齿顶圆心角、齿顶压力角、最大困油流量、容积利用系数、流量脉动系数和单位排量体积的简洁公式,最后通过齿轮副3D模型加以验证,及给出不同组合下的齿廓参数和性能参数。结果表明:圆摆线齿廓的设计与构造方法简单,结果精准。齿数显著影响着泵的各项性能,齿数越多,困油与脉动性能越好,但轻量化效果越差。重合度主要影响着泵的困油与脉动性能,重合度越小性能越好,其中对困油性能的影响最大;稍多的齿数和稍小的重合度是提升泵困油与脉动性能的最佳组合,有利于降低泵的噪声。

泵用斜齿轮副精确模型UG下的快速实现

泵用斜齿轮模型的全参数化对泵的建模效率影响甚巨,在分析泵用斜齿轮副的建模特点和UG建模方法的基础上,指出了当前的斜齿轮建模方法尚存在参数化程度不高、模型质量比较粗糙、过程较繁琐等不足。结合全部采用规律曲线生成的封闭齿形轮廓线和螺旋线以及参数化的装配,提高建模效率,确保了斜齿轮模型的精确性、可靠性和全参数化。为泵设计分析的后续工作,提供了模型的质量保障。

三阶非圆齿轮泵的流量脉动及可滚齿性研究

随着齿轮泵向高压大流量低噪声方向发展,提出了一种低困油、少脉动的非圆齿轮泵,并建立相应的节曲线模型。通过2个三阶椭圆齿轮作为工作齿轮的情形(称为3-3组合)、3个三阶椭圆齿轮作为工作齿轮的情形(称为3-3-3组合)在流量和流量脉动率方面的对比,确定3-3-3组合作为非圆齿轮泵的主要结构。非圆齿轮轮齿都有特定的啮合位置,利用坐标变换法分析了非圆齿轮的齿廓方程,为CAD建模和仿真分析提供了理论依据。用图形形式直观地反映出不同阶数非圆齿轮的凸性判别,得到三阶非圆齿轮能用滚齿法加工的条件,为非圆齿轮的加工工艺路线明确了方向。