【導(dǎo)讀】流量脈動、噪聲和效率是評價齒輪泵性能的三大指標，它們之間互相聯(lián)系，互相作用。噪聲和流體脈動的同時，應(yīng)防止齒輪泵溶積效率的降低。因此，在齒輪泵的設(shè)計中，應(yīng)綜。合考慮這三者的影響。輪幾何參數(shù)上對其進行較為詳細的分析和計算。從內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計要點出發(fā)，計算出。和徑向干涉的條件，并代入各參數(shù)進行驗證，最終確定其幾何參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對漸開。線內(nèi)嚙合齒輪泵的總體結(jié)構(gòu)進行研究設(shè)計，并選取合適的零部件材料。參考何存興老師的《液壓元件》教材進行內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計算公式的推導(dǎo)。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表。或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中。作了明確說明并表示謝意。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫

　　

【正文】 又需高強度和高韌性的零件，如后橋半軸、軸、偏心軸、齒輪軸、齒輪、連桿以及汽輪機有頭部件。所以本設(shè)計中的齒輪和齒輪軸的材料選用 40Cr。 （ 2） 滑動軸承材料 由于鑄造銅合金 ZCuSn10Pb1 硬度高，耐磨性 極好，不易產(chǎn)生咬死現(xiàn)象，有較好的鑄造和切削加工性能，在大氣和淡水中有良好的耐蝕性?？捎糜诟哓摵珊透呋瑒铀俣认鹿ぷ鞯哪湍チ慵?，如連桿、襯套、軸瓦、齒輪、蝸輪等。本設(shè)計中的滑動軸承需要較好的耐磨陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計 26 性，故選用 ZCuSn10Pb1。 （ 3） 銷和 墊圈 材料 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q215 塑性大，抗拉強度低，易焊接。用于制造爐撐、鉚釘、墊圈、開口銷等。 由于本設(shè)計中對導(dǎo)銷、止動銷的力學(xué)性能要求不高，所以導(dǎo)銷、止動銷的墊圈的材料可以選用 Q （ 4）月牙板和 浮動側(cè)板 材料 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 有較高的強度和硬度，延伸率也相當(dāng)大，耐磨性較 好，用途很廣，是一般機械上的主要材料，能滿足本設(shè)計中 月牙板和 浮動側(cè)板的性能要求，故選用此材料。 （ 5） 泵體 和軸承座材料 灰鑄鐵 HT200 屬于高強度鑄鐵，用于中等負荷和對耐磨性有一定要求的零件，且價格相對便宜?？捎糜跈C床床身、立柱、飛輪、汽缸、泵體、軸承座、活塞、齒輪箱、閥體。本設(shè)計中泵體選用這種材料。 （ 6） 泵蓋材料 灰鑄鐵 HT150 屬于中等強度鑄鐵，用于一般鑄件，如機床座、端蓋、皮帶輪、工作臺等。價格便宜，且能滿足設(shè)計中泵蓋的性能要求，故泵蓋選用此材料。 （ 7） 螺栓材料 優(yōu)質(zhì) 碳素結(jié)構(gòu)鋼 45 用于強度要 求較高的零件， 冷熱加工性能都不錯，機械性能較好，且價格低、來源廣，所以應(yīng)用廣泛 。 本設(shè)計中 螺栓的力學(xué)性能要求未知，故選用 45 鋼為螺栓材料。 （ 8） 密封元件材料 本設(shè)計選用密封圈類型有 O 形密封圈和旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈。其中 O 形密封圈用于軸承座與泵體和泵蓋之間的密封，旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈用于齒輪軸與泵蓋之間的密封。密封元件的材料選用橡膠。 繪制總裝圖以及各零件圖 根據(jù)所得的齒輪副幾何尺寸繪制漸開線齒輪，內(nèi)齒輪為齒圈，外齒輪為齒輪軸； 由內(nèi)、外齒輪的齒頂圓相交而成月牙隔板，適當(dāng)削去月牙隔板兩端的尖角； 結(jié)合所設(shè)計的浮 動側(cè)板、滑動軸承、軸承座，確定齒輪軸的最大直徑和長度； 然后結(jié)合以上零件設(shè)計泵體和泵蓋；最后繪出總裝圖。根據(jù)零件的尺寸選用合適的螺釘及密封元件尺寸。 零件具體形狀及尺寸請見設(shè)計零件圖。 陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計 27 內(nèi)嚙合齒輪泵主要性能參數(shù) 內(nèi)嚙合齒輪泵的主要性能參數(shù)有：壓力 P、排量 V 和流量 q、轉(zhuǎn)速 n、功率 N 和效率η等。 （ 1） 壓力 齒輪泵的工作壓力是指它的輸出壓力，即泵出口處的油液為了克服阻力所必需建立的壓力。它隨阻力的增大而升高，隨阻力的減小而降低。所以，在一定程度上來說，齒輪泵的工作壓力取決于 外負載的大小。 （ 2） 排量、流量和容積效率 齒輪泵的排量是指，在無泄露的情況下，泵軸每轉(zhuǎn)一周，泵所排出的油液的容積。它的大小完全取決于泵密封工作容積的大小。 齒輪泵的流量分為理論流量 tq 與實際流量 q 。理論流量 tq 是指，在不考慮泄露情況下的流量，它取決于泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)和轉(zhuǎn)速，即 tq nV? (51) 泵的實際流量 q 是指，泵在工作時的輸出流量，這時的流量必須考慮到泵的泄露。 泵的泄露損失，通常用容積效率來表示，對于齒輪泵其容積效率等于實際流量與理論流量之比。即 %100?? vv qq? (52) （ 3） 轉(zhuǎn)速 為了保證齒輪泵正常工作，驅(qū)動泵的 原動機的轉(zhuǎn)速應(yīng)與泵的額定轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。齒輪泵的額定轉(zhuǎn)速是指在額定功率輸出情況下，正常連續(xù)工作情況下的轉(zhuǎn)速。這個轉(zhuǎn)速應(yīng)基本保持恒定，再高將使泵吸油不足而產(chǎn)生氣穴，再低將使其相對漏損增加，容積效率降低，影響齒輪泵的正常工作。由于上述因素，故對泵的轉(zhuǎn)速有一定的限制。 （ 4） 齒輪泵的功率和效率 齒輪泵是電機或其他原動機帶動旋轉(zhuǎn)的，所以它的輸入量是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輸出量是液體的壓力和流量，如果齒輪泵在能量轉(zhuǎn)換過程中沒有能量損失，則其理論功率為液壓泵的輸出壓力與理論流量的乘積。實際上，齒輪泵在能量轉(zhuǎn)換過程中是有各種損失的， 主要包陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計 28 括容積損失和機械損失。容積損失是指液壓泵流量上的損失，機械損失是指齒輪泵在轉(zhuǎn)矩上的損失。 本設(shè)計只需算出內(nèi)嚙合齒輪泵的近似排量。 內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計算 目前，內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計算基本依照以下公式 ]12)1()(2[ 221212221211 jtRRRRhhhhRBV ?????? ? (53) 式中 B—— 齒寬 1R —— 外齒輪節(jié)圓半徑 2R —— 內(nèi)齒輪 節(jié)圓半徑 jt —— 齒輪基節(jié) 1h —— 外齒輪齒高 2h —— 內(nèi)齒輪齒高 圖 輪齒排油最大值 從公式可以看出，依據(jù)此公式計算內(nèi)嚙合齒輪泵的排量比較繁瑣且物理意義不明確。我們可以尋求一個較簡捷且物理意義明確的計算公式。 根據(jù)內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理，在其工作過程中，當(dāng)外齒輪的輪齒頂點到達兩個輪齒齒頂圓的交點時，該齒開始排油。當(dāng)外齒輪和內(nèi)齒輪處于圖 中所示的陰影位置時，該齒排油結(jié)束 并且排油量最大。由排量定義可得其計算公式： )_( 211 zz AABzV ?? (54) 陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計 29 式中 1z —— 外齒輪齒數(shù) 1zA 、 2zA —— 齒數(shù)的有效工作齒的截面積 圖 環(huán)形面積 根據(jù)上面的幾何關(guān)系，內(nèi)嚙合齒輪泵的排量可近似等于齒輪副好環(huán)形面積 (圖 )與齒寬的乘積，即 )( 2121 RRBV a ??? (55) 又因為， aRR a ?? 21 ，所以 ])([ 2221 aRRBV aa ??? ? (56) 式中 a—— 變位后的中心距，即安裝中心距 代入數(shù)據(jù)得： 3 1 8 1 2])118 7 ([20 22 ????? ?V mm3/r ? cm3/r 內(nèi)嚙合齒輪泵瞬時流量的計算 目前，內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計算基本依照以下公式 ])1()(2[ 2212122212111 fRRRRhhhhRBq sh ?????? ? (57) 式中 1? —— 外齒輪角速度 f —— 嚙合點到節(jié)點的距離 只需知道每個瞬時嚙合點到節(jié)點的距離 f ，根據(jù)公式即可計算出齒輪泵的 瞬時流量。由于齒輪泵瞬時流量變化太快，目前還沒有一種流量計能準確反映其變化。 陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計 30 內(nèi)嚙合齒輪泵由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，重量輕、壓力脈動和噪聲小的特點，因此采用內(nèi)嚙合齒輪泵作為泵源比較合適，主要應(yīng)用于對技術(shù)要求較高的各類液壓機械上。本文從工程實際需要以及齒輪泵的工作原理出發(fā)，先進行齒輪副的幾何計算；再進行漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，并選擇合適的零件材料；最后進行內(nèi)嚙合齒輪泵排量的近似計算。 但是由于齒輪泵瞬時流量變化太快，目前還沒有一種流量計能準確反映其變化，因此，還需在這方面進行深入研究。 同時希望我的工作能給國內(nèi)同行在進行內(nèi)嚙合齒輪泵的研究時提供一定的參考和借鑒。 畢業(yè)設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后，對所學(xué)各課程的一次綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。使我們提高了處理問題以及對資料的合理運用能力，并使我們能夠熟練使用計算、繪圖軟件。對我們進行了一次全方面的訓(xùn)練。 陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計 31 參考文獻 [1] 何存興 . 液壓元件 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 1982. [2] 李壯云 . 液壓元件與系統(tǒng) [M]. (第二版 ).北京 : 機械工業(yè)出版社 , 2020, 4145. [3] 許福玲 , 陳堯明 . 液壓與氣壓傳動 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 2020. [4] 劉學(xué)厚 ,黎巨泉 . 行星傳動設(shè)計 [M].北京 : 北京工業(yè)學(xué)院出版社 , 1988, 78103. [5] 江耕華等 . 機械傳動設(shè)計手冊 (上冊 )[M]. 北京 : 煤炭工業(yè)出版社 , 1992. 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