【導讀】流量脈動、噪聲和效率是評價齒輪泵性能的三大指標，它們之間互相聯系，互相作用。噪聲和流體脈動的同時，應防止齒輪泵溶積效率的降低。因此，在齒輪泵的設計中，應綜。合考慮這三者的影響。輪幾何參數上對其進行較為詳細的分析和計算。從內嚙合齒輪泵的設計要點出發(fā)，計算出。和徑向干涉的條件，并代入各參數進行驗證，最終確定其幾何參數。在此基礎上，對漸開。線內嚙合齒輪泵的總體結構進行研究設計，并選取合適的零部件材料。參考何存興老師的《液壓元件》教材進行內嚙合齒輪泵排量的計算公式的推導。據我所知，除文中已經注明引用的內容外，本論文（設計）不包含其他個人已經發(fā)表?；蜃珜戇^的研究成果。對本論文（設計）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，不易產生咬死現象，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。本設計中的滑動軸承需要較好的耐磨陸燕 漸開線內嚙合齒輪泵的設計 26 性，故選用 ZCuSn10Pb1。 （ 3） 銷和 墊圈 材料 碳素結構鋼 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。 由于本設計中對導銷、止動銷的力學性能要求不高，所以導銷、止動銷的墊圈的材料可以選用 Q （ 4）月牙板和 浮動側板 材料 碳素結構鋼 Q235 有較高的強度和硬度，延伸率也相當大，耐磨性較 好，用途很廣，是一般機械上的主要材料，能滿足本設計中 月牙板和 浮動側板的性能要求，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。可用于機床床身、立柱、飛輪、汽缸、泵體、軸承座、活塞、齒輪箱、閥體。本設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 碳素結構鋼 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，所以應用廣泛 。 本設計中 螺栓的力學性能要求未知，故選用 45 鋼為螺栓材料。 （ 8） 密封元件材料 本設計選用密封圈類型有 O 形密封圈和旋轉軸唇形密封圈。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 根據所得的齒輪副幾何尺寸繪制漸開線齒輪，內齒輪為齒圈，外齒輪為齒輪軸； 由內、外齒輪的齒頂圓相交而成月牙隔板，適當削去月牙隔板兩端的尖角； 結合所設計的浮 動側板、滑動軸承、軸承座，確定齒輪軸的最大直徑和長度； 然后結合以上零件設計泵體和泵蓋；最后繪出總裝圖。根據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計零件圖。 陸燕 漸開線內嚙合齒輪泵的設計 27 內嚙合齒輪泵主要性能參數 內嚙合齒輪泵的主要性能參數有：壓力 P、排量 V 和流量 q、轉速 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，它取決于泵的結構參數和轉速，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） 轉速 為了保證齒輪泵正常工作，驅動泵的 原動機的轉速應與泵的額定轉速相適應。齒輪泵的額定轉速是指在額定功率輸出情況下，正常連續(xù)工作情況下的轉速。這個轉速應基本保持恒定，再高將使泵吸油不足而產生氣穴，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的，所以它的輸入量是轉矩和轉速，輸出量是液體的壓力和流量，如果齒輪泵在能量轉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，齒輪泵在能量轉換過程中是有各種損失的， 主要包陸燕 漸開線內嚙合齒輪泵的設計 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矩上的損失。 本設計只需算出內嚙合齒輪泵的近似排量。 內嚙合齒輪泵排量的計算 目前，內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 —— 內齒輪 節(jié)圓半徑 jt —— 齒輪基節(jié) 1h —— 外齒輪齒高 2h —— 內齒輪齒高 圖 輪齒排油最大值 從公式可以看出，依據此公式計算內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。 根據內嚙合齒輪泵的工作原理，在其工作過程中，當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。當外齒輪和內齒輪處于圖 中所示的陰影位置時，該齒排油結束 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 漸開線內嚙合齒輪泵的設計 29 式中 1z —— 外齒輪齒數 1zA 、 2zA —— 齒數的有效工作齒的截面積 圖 環(huán)形面積 根據上面的幾何關系，內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 代入數據得： 3 1 8 1 2])118 7 ([20 22 ????? ?V mm3/r ? cm3/r 內嚙合齒輪泵瞬時流量的計算 目前，內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 漸開線內嚙合齒輪泵的設計 30 內嚙合齒輪泵由于具有結構緊湊、尺寸小，重量輕、壓力脈動和噪聲小的特點，因此采用內嚙合齒輪泵作為泵源比較合適，主要應用于對技術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；再進行漸開線內嚙合齒輪泵的總體結構設計，并選擇合適的零件材料；最后進行內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同行在進行內嚙合齒輪泵的研究時提供一定的參考和借鑒。 畢業(yè)設計是在我們學完了大學的全部基礎課以及專業(yè)課之后，對所學各課程的一次綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練。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練。 陸燕 漸開線內嚙合齒輪泵的設計 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] 劉學厚 ,黎巨泉 . 行星傳動設計 [M].北京 : 北京工業(yè)學院出版社 , 1988, 78103. [5] 江耕華等 . 機械傳動設計手冊 (上冊 )[M]. 北京 : 煤炭工業(yè)出版社 , 1992. [6] 成大先 . 機械設計手冊 (第三版第 1卷 )[M]. 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 1993. [7] 成大先 . 機械設計手冊 (第三版第 2卷 )[M]. 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 1993. [8] 成大 先 . 機械設計手冊 (第三版第 3卷 )[M]. 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 1993. [9] 成大先 . 機械設計手冊 (第三版第 4卷 )[M]. 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 1993. [10] 吳相憲 , 王正為 , 黃玉堂 . 實用機械設計手冊 [M]. 江蘇 : 中國礦業(yè)大學出版社 , 1995. [11] 朱輝 , 曹恍 , 唐寶寧等 . 畫法幾何及工程制圖 [M].(第五版 ) 上海 : 上海科學技術出版社 , 2020. [12] 葉清 . 內嚙合齒輪泵幾何及流量脈動的研究 .蘭州 : 蘭州理工大學 , 2020. 陸燕 漸開線內嚙合齒輪泵的設計 32 致謝 本論文是在指導老師的悉心指導、熱情關懷和鼓勵下完成的。導師在論文的選題、課題的研究設計方法以及論文的撰寫、修改過程中，都給予我精心的指導和教誨。導師以他嚴謹的治學態(tài)度、一絲不茍的治學精神、求實的科研作風、淵博的知識和為人師表的風范使我受益匪淺，并將在以后的工作和生活中給我樹立學習的榜樣。值此畢業(yè)論文完成之際，謹向我的導師致以最誠摯的感謝。 感謝學院所有教導過我的老師，他們不僅傳授了我很多理論知識，同時我也從他們身上學到了對科學知識的執(zhí)著精神。還要感謝我的舍友們，她們不論在學 習上還是生活上都給了我很大幫助和支持。 最后，特別感謝我的父母，他們在我的求學過程中給予了無私的關懷和奉獻，也使我能夠全身心的投入到學習和畢業(yè)設計，是我在學業(yè)上取得進步的源泉。