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内啮合摆线齿轮泵的理论研究与仿真

作　者: 徐学忠
导　师: 易红
学　校: 东南大学
专　业: 机械工程
关键词: 摆线泵啮合原理相对运动流量齿廓重迭干涉异型齿廓齿形修正
分类号: TH325
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

本文对摆线齿廓啮合的普通摆线泵和多齿差摆线泵进行了研究。用复数矢量方法建立了摆线泵的齿廓曲线方程,讨论了啮合界限点、啮合角及其变化规律。根据摆线泵啮合运动规律和体积的变化规律,建立了求解摆线泵的排量、瞬时流量、流量脉动率的理论计算数学模型并对其进行了动态仿真;以泵单位体积的排量最大为目标函数,泵的传动条件、强度条件等为约束条件,创成系数、弧径系数为设计变量建立了摆线泵的优化设计数学模型对其基本参数进行优化设计,解决该类泵的基本参数选择问题。提出了异型齿廓摆线泵的设计思想,并针对这一问题进行深入研究。以单位体积的排量最大为目标函数,连续传动条件和密封条件为约束条件,建立了异型齿廓摆线泵的基本参数优化设计数学模型对其基本参数进行了优化设计。　对多齿差摆线泵的啮合理论进行了研究,给出了重合度、啮合角、齿项圆和齿根圆半径的计算模型和选择方法。在此基础上,对多齿差摆线泵的齿廓相对运动速度与滑动系数、流量与流量脉动特性等方面进行研究。首次对多齿摆线泵的齿廓重迭干涉现象进行了讨论,提出了检验多齿差摆线泵不产生齿廓重迭干涉的条件,并推导了相应的校验公式。建立了以单位体积排量最大、流量脉动最小和磨损小等为目标函数的优化数学模型,对多齿差摆线泵的基本参数进行优化设计。　应用MATLAB/Simulink软件建立了摆线泵的动态仿真模型,并对啮合点的运动特性和摆线泵的流量特性进行了动态仿真。　探讨了普通摆线泵和多齿差摆线泵的齿形修正方法,提出了普通摆线泵和多齿差摆线泵齿形的转角修正法,讨论了转角修形对齿侧间隙的影响和修正量的计算方法。同时提出了摆线轮的公法线长度的计算和测量方法。并对摆线泵的结构设计和加工制造方法进行了讨论。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-10
符号、变量注释表  10-11
第一章绪论  11-20
  1.1 齿轮泵的发展及其研究现状  11-14
  1.2 内啮合摆线齿轮泵的研究概况  14-16
  1.3 论文研究的意义  16-18
  1.4 论文的构思、主要研究工作  18-20
第二章摆线齿轮泵的啮合原理  20-46
  2.1 短幅外摆线及其参数方程  20-23
    2.1.1 短幅外摆线的形成  20
    2.1.2 短幅外摆线的参数方程  20-21
    2.1.3 用坐标变换法建立曲线方程  21-23
    2.1.4 复数矢量法建立短幅外摆线方程  23
  2.2 摆线泵齿廓曲线方程  23-25
    2.2.1 摆线泵的齿廓  23
    2.2.2 啮合方程  23-24
    2.2.3 短幅外摆线等距曲线方程  24-25
  2.3 摆线泵工作原理概述  25-26
    2.3.1 摆线齿廓满足齿廓啮合基本定律  25
    2.3.2 摆线泵的工作原理  25-26
  2.4 摆线泵基本参数及几何尺寸  26-29
    2.4.1 基本参数  27-28
    2.4.2 几何尺寸  28-29
  2.5 摆线齿廓的曲率半径  29-33
    2.5.1 短幅外摆线的曲率半径  29-30
    2.5.2 摆线齿廓的曲率半径及其对齿廓的影响  30-33
  2.6 摆线泵的啮合特性分析  33-34
    2.6.1 啮合角及其变化规律  33-34
    2.6.2 外转子的啮合界限点  34
  2.7 外转子齿廓的二次包络法  34-36
  2.8 摆线泵的密封性能  36-38
    2.8.1 进、排油腔的形状与尺寸  36-37
    2.8.2 内外转子的配合间隙  37-38
  2.9 摆线转子泵的齿形修正  38-41
    2.9.1 齿形修正方法与间隙计算  39-40
    2.9.2 齿形修正量的选择  40-41
  2.10 齿廓公法线的测量  41-44
    2.10.1 公法线长度的计算  41-44
    2.10.2 齿形修正对公法线长度的影响  44
    2.10.3 计算实例  44
  2.11 本章小节  44-46
第三章多齿差内啮合摆线泵的啮合  46-63
  3.1 多齿差摆线齿轮泵的齿廓  46-49
    3.1.1 摆线齿廓曲线方程  46-48
    3.1.2 摆线齿轮泵的齿廓  48-49
  3.2 基本参数和几何尺寸  49-52
    3.2.1 基本参数  49-50
    3.2.2 几何尺寸  50-52
  3.3 齿廓几何参数的限制条件  52-53
    3.3.1 圆弧齿轮齿顶变尖  52
    3.3.2 摆线轮的齿廓交叉  52-53
  3.4 多齿差摆线泵的齿廓重迭干涉  53-55
    3.4.1 齿廓重迭干涉现象  53
    3.4.2 不产生齿廓重迭干涉的条件  53-55
    3.4.3 避免产生齿廓重迭干涉的措施  55
  3.5 多齿差摆线泵的啮合特性  55-58
    3.5.1 啮合角  55-56
    3.5.2 重合度  56-57
    3.5.3 啮合界限点  57-58
    3.5.4 啮合线  58
  3.6 多齿差摆线泵的齿形修正  58-62
    3.6.1 齿形修正方法  59
    3.6.2 圆弧齿轮的齿形修正  59-61
    3.6.3 摆线轮的齿形修正  61
    3.6.4 齿形修正方式的选择  61-62
  3.7 本章小节  62-63
第四章摆线齿轮泵的运动分析及仿真  63-73
  4.1 齿廓啮合点的运动分析  63-65
  4.2 齿廓相对滑动系数分析  65-68
    4.2.1 滑动系数的计算  65-66
    4.2.2 普通摆线齿轮泵的相对滑动系数  66-67
    4.2.3 多齿差摆线泵的相对滑动系数  67-68
  4.3 摆线泵的运动仿真  68-70
  4.4 多齿差摆线泵的运动仿真  70-72
  4.5 本章小节  72-73
第五章摆线泵的流量特性分析  73-87
  5.1 普通摆线泵排量的理论计算  73-76
    5.1.1 排量计算的数学模型  73-75
    5.1.2 计算实例分析  75-76
  5.2 普通摆线泵的流量特性分析  76-80
    5.2.1 流量特性分析的数学模型  76-78
    5.2.2 流量计算  78-80
  5.3 摆线泵的流量特性仿真  80-81
  5.4 多齿差摆线泵的流量特性分析  81-86
    5.4.1 瞬时流量的计算  81-83
    5.4.2 排量的计算  83
    5.4.3 平均流量  83
    5.4.4 流量脉动分析  83-85
    5.4.5 流量特性仿真  85-86
  5.5 本章小节  86-87
第六章摆线齿轮泵的参数优化设计  87-95
  6.1 普通摆线泵的优化设计  87-90
    6.1.1 设计变量  87
    6.1.2 目标函数  87-89
    6.1.3 约束条件  89
    6.1.4 目标函数的处理  89-90
    6.1.5 优化过程及结果  90
  6.2 多齿差摆线泵的优化设计  90-94
    6.2.1 目标函数和设计变量  91-92
    6.2.2 约束条件  92-93
    6.2.3 设计实例与结论  93-94
  6.3 本章小节  94-95
第七章异型齿廓摆线泵的研究  95-107
  7.1 工作原理概述  95-96
  7.2 异型齿廓的形成  96-97
    7.2.1 异型摆线齿廓的曲率半径  96-97
    7.2.2 异型齿廓曲线方程  97
  7.3 异型齿廓摆线泵设计必须满足的条件  97-99
    7.3.1 连续传动条件  97-98
    7.3.2 密封条件  98
    7.3.3 强度条件  98-99
  7.4 齿廓曲线的交点和齿顶厚  99-100
    7.4.1 齿廓曲线的交点  99
    7.4.2 摆线轮齿的齿顶厚  99-100
  7.5 异型齿廓摆线泵的参数优化设计  100-102
    7.5.1 优化设计数学模型  100-101
    7.5.2 优化实例分析  101-102
  7.6 啮合特性和流量特性分析  102-103
    7.6.1 齿廓相对滑动系数  102
    7.6.2 泵的流量特性  102-103
  7.7 样机制造及性能测试  103-106
    7.7.1 样机制造  103-105
    7.7.2 试验装置与测试结果  105-106
  7.8 本章小节  106-107
结论  107-109
致谢  109-110
参考文献  110-117
作者简介  117

内啮合摆线齿轮泵的理论研究与仿真

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