漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)

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漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)摘要齒輪泵由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)速范圍大、自吸性能好和對(duì)油液的污染部敏感等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在機(jī)床工業(yè)、航天工業(yè)、造船工業(yè)及工程機(jī)械等各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中。流量脈動(dòng)、噪聲和效率是評(píng)價(jià)齒輪泵性能的三大指標(biāo)，它們之間互相聯(lián)系，互相作用。齒輪泵的流量脈動(dòng)引起壓力脈動(dòng)，而壓力脈動(dòng)是引起齒輪泵流體噪聲的主要因素，在降低噪聲和流體脈動(dòng)的同時(shí)，應(yīng)防止齒輪泵溶積效率的降低。因此，在齒輪泵的設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮這三者的影響。本論文以漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵為研究對(duì)象，從其工作原理出發(fā)以及內(nèi)嚙合齒輪泵的齒輪幾何參數(shù)上對(duì)其進(jìn)行較為詳細(xì)的分析和計(jì)算。從內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)要點(diǎn)出發(fā)，計(jì)算出內(nèi)嚙合齒輪泵齒輪副的幾何參數(shù)，推導(dǎo)出其輪齒嚙合時(shí)不發(fā)生漸開線干涉、齒廓重迭干涉和徑向干涉的條件，并代入各參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，最終確定其幾何參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，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(jìn)行內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計(jì)算公式的推導(dǎo)。關(guān)鍵詞：內(nèi)嚙合齒輪泵 幾何參數(shù) 干涉 排量陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 2 -The design of involute internal pumpAbstractGear pumps are widely used in hydraulic systems of machine tool, aviation, shipbuilding and engineering machinesetc, because of their virtues, such as simple and compact structure,lighter weight, wide range of rotate speed, better capability of self-suck and not having a thick skin with the oil’s polluting.Flow pulsation, noise and efficiency, which effect on each other, are three primary criterions that evaluate the performance of gear pumps. The hydro-noise is primary causedby pressure pulsation, and pressure pulsation is caused by flow pulsation The cubage efficiency should be prevented to reduced when noise and flow pulsation are reduced. So, their effect should be considered when gear pumps are designed. The research object of this dissertation are involute internal gear pumps . On the basis of their working principle , analyses and calculates the geometry parameters of the internal gear pumps. From the designing mainpoint of the geometry parameters of the internal gear pumps, a new desire is called for. Which worked out in the gear pump gears meshing of the geometric parameters, derived its tooth meshing not to interfere in involute line, tooth overlap intervention and interference in the radial conditions, And into the various parameters to verify, ultimately determine their geometric parameters. On this basis, to gradually open lines mesh gear pump to study the overall structure design, and select the appropriate parts materials. Consulting with the mechanical design textbook written by He CunXing, this dissertation deduce diaplacemeng of internal gear pumps.Key Words: Internal Gear Pump; Gear Parameters ; Interference; delivery capacity陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 3 -畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。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(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解**學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)校可以公布論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 4 -注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 5 -目錄1.緒論…………………………………………………………………………………11.1 內(nèi)嚙合齒輪泵的概述……………………………………………………………11.2 內(nèi)嚙合齒輪泵的研究現(xiàn)狀……………………………………………………11.3 內(nèi)嚙合齒輪泵的發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………………21.4 本論文研究的主要內(nèi)容及意義…………………………………………………22. 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)……………………………………42.1 內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理……………………………………………………42.2 內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)……………………………………………………42.3 內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)要求……………………………………………………53. 內(nèi)嚙合齒輪泵總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)…………………………63.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路…………………………………………………………………63.2 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)…………………………………………………………………63.2.1 防止干涉的發(fā)生…………………………………………………………63.2.2 重合度………………………………………………………………………73.2.3 降低內(nèi)嚙合齒輪泵的噪聲…………………………………………………74. 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………94.1 內(nèi)嚙合齒輪泵中采用變位齒輪的必要性…………………………………94.1.1 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的局限性………………………………………………94.1.2 齒輪變位理論…………………………………………………………………94.2 齒輪副設(shè)計(jì)基本參數(shù)及主要尺寸……………………………………………104.2.1 設(shè)計(jì)基本參數(shù)………………………………………………………………104.2.2 齒輪副幾何計(jì)算………………………………………………………………104.3 運(yùn)用 MATLAB 軟件進(jìn)行齒輪副幾何計(jì)算……………………………………134.3.1 編寫相關(guān)程序段………………………………………………………………134.3.2 運(yùn)行計(jì)算程序…………………………………………………………………164.3.3 精確計(jì)算齒輪副的幾何參數(shù)…………………………………………………174.4 零件材料的選用………………………………………………………………19陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 6 -4.5 繪制總裝圖以及各零件圖……………………………………………………205. 內(nèi)嚙合齒輪泵的主要性能參數(shù)………………………………………………215.1 內(nèi)嚙合齒輪泵主要性能參數(shù)………………………………………………215.2 內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計(jì)算………………………………………………………225.3 內(nèi)嚙合齒輪泵瞬時(shí)排量的計(jì)算……………………………………………………22結(jié)束語………………………………………………………………………………………24參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………25致謝………………………………………………………………………………………261. 緒論隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，液壓傳動(dòng)在越來越多的場(chǎng)合取代了機(jī)械傳動(dòng)，然而液壓傳動(dòng)在向高壓、高速、大功率的方向發(fā)展的同時(shí)，噪聲問題也顯得越來越突出。為了在提高工作效率的同時(shí)降低液壓系統(tǒng)的噪聲，改善工作條件，國(guó)內(nèi)外廠商研制了許多新穎的低噪聲液壓泵。液壓泵是液壓系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換裝置，它將原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作液體的壓力能，為液壓系統(tǒng)工作提供所需的具有一定壓力和流量的液體，從而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的各液體執(zhí)行裝置，完成各項(xiàng)規(guī)定的動(dòng)作。液壓泵從流量上主要分為變量泵和定量泵；從結(jié)構(gòu)上主要分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵。 （1） 齒輪泵：體積較小，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，對(duì)油的清潔度要求不嚴(yán)，價(jià)格較便宜；但泵軸受不平衡力，磨損嚴(yán)重，泄漏較大（2）葉片泵：分為雙作用葉片泵和單作用葉片泵。這種泵流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、作壓力和容積效率比齒輪泵高、結(jié)構(gòu)比齒輪泵復(fù)雜。 （3）柱塞泵：容積效率高、泄漏小、可在高壓下工作、大多用於大功率液壓系統(tǒng)；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料和加工精度要求高、價(jià)格貴、對(duì)油的清潔度要求高。一般在齒輪泵和葉片泵不能滿足要求時(shí)才用柱塞泵。隨著液壓系統(tǒng)的發(fā)展，齒輪泵得到日益廣泛的應(yīng)用，在我國(guó)三大泵類的常量中，齒輪泵占 78.2%，如下圖 1.1 所示。圖 1.1 我國(guó)三大類泵的產(chǎn)量占有比齒輪泵按其嚙合性質(zhì)可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵。內(nèi)嚙合齒輪泵與外嚙合齒輪泵相比，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、噪聲小、吸入性好且流量脈動(dòng)小，但不宜加工。由于內(nèi)嚙合齒輪泵的齒輪轉(zhuǎn)向相同，相對(duì)滑動(dòng)速度小，磨損小，因此使用壽命長(zhǎng)，流量脈動(dòng)和噪聲都較小，內(nèi)嚙合齒輪泵允許使用高轉(zhuǎn)速(高轉(zhuǎn)速下的離心力能使油液更好陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 8 -地充入密封工作腔)，可以獲得較大的容積效率，因此內(nèi)嚙合齒輪泵的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。1.1 內(nèi)嚙合齒輪泵的概述內(nèi)嚙合齒輪泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，是液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力元件，為系統(tǒng)提供壓力油液。其輸入?yún)?shù)為機(jī)械能，輸出為液壓參量。1.2 內(nèi)嚙合齒輪泵的研究現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)齒輪泵的研究主要集中在以下方面：齒輪參數(shù)及泵體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；補(bǔ)償面及齒間油膜的計(jì)算機(jī)輔助分析；困油沖擊及卸荷措施；齒輪泵噪聲的控制技術(shù)。降低齒輪泵的流量脈動(dòng)的方法；輪齒表面涂覆技術(shù)及其特點(diǎn)；輪齒彎曲應(yīng)力及接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算；齒輪泵的變量方法研究；齒輪泵的壽命及其影響因素；齒輪泵高壓化的途徑。1.3 內(nèi)嚙合齒輪泵的發(fā)展趨勢(shì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)正向著快響應(yīng)、小體積、低噪聲的方向發(fā)展，為適應(yīng)這種要求，齒輪泵除積極采取措施保持其在中低壓定量系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)的霸主地位外，尚需從以下幾個(gè)方面發(fā)展：（1） 高壓化。 為了讓用戶在大功率的情況下優(yōu)先選用或者只有選用液壓傳動(dòng)，其中一個(gè)決定性因素就是提高使用壓力。液壓泵壓力等級(jí)的提高意味著機(jī)械體積的減小，也會(huì)使整個(gè)液壓系統(tǒng)所用介質(zhì)明顯減小。（2） 低流量脈動(dòng)。 流量脈動(dòng)將引起壓力脈動(dòng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，這是與現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求不符的。內(nèi)嚙合泵和復(fù)合齒輪泵都是降低流量脈動(dòng)的很好的方法。（3） 低噪聲。 隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)齒輪泵的噪聲要求越來越嚴(yán)格。齒輪泵的噪聲主要有兩部分組成，一部分是齒輪嚙合過程中產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，另一部分是困油沖擊所產(chǎn)生的液壓噪聲。（4） 大排量。 對(duì)于一些要求快速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)來說，大排量是必需的。但普通齒輪泵排量大提高受到很多因素的限制。1.4 本論文研究的主要內(nèi)容及意義隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，液壓傳動(dòng)在越來越多的場(chǎng)合取代了機(jī)械傳動(dòng)，然而液壓傳動(dòng)在向高壓、高速、大功率的方向發(fā)展的同時(shí)，噪聲問題也顯得越來越突出。為了在提高工作效率的同時(shí)降低液壓系統(tǒng)的噪聲，改善工作條件，國(guó)內(nèi)外廠商研制了許多新穎的低陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 9 -噪聲液壓泵。內(nèi)嚙合齒輪泵雖然制造工藝比較復(fù)雜，但因其結(jié)構(gòu)緊湊、對(duì)介質(zhì)污染不敏感、流量脈動(dòng)及壓力脈動(dòng)小、噪聲特別低的優(yōu)點(diǎn)，近年來得到較快的發(fā)展，銷量直線上升。而且由于內(nèi)嚙合齒輪泵的齒輪轉(zhuǎn)向相同，相對(duì)滑動(dòng)速度小，磨損小，因此使用壽命長(zhǎng)，流量脈動(dòng)和噪聲都較小，內(nèi)嚙合齒輪泵允許使用高轉(zhuǎn)速(高轉(zhuǎn)速下的離心力能使油液更好地充入密封工作腔)，可以獲得較大的容積效率，因此內(nèi)嚙合齒輪泵的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。本論文的主要研究?jī)?nèi)容是：（1）漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)。包括漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、齒輪副主要尺寸及參數(shù)的計(jì)算、以及齒輪泵各零部件的設(shè)計(jì)等。（2）排量的計(jì)算。 進(jìn)行內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計(jì)算公式的推導(dǎo)，得到近似排量。陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 10 -2．漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1 內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理圖 1.2 內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理內(nèi)嚙合齒輪泵的主體結(jié)構(gòu)由一對(duì)內(nèi)嚙合的漸開線齒輪組成，采用軸向間隙和徑向間隙自動(dòng)補(bǔ)償?shù)拿芊庋b置，從而提高了齒輪泵的容積效率，其輸出功率與輸出壓力隨之得到大幅度提高在漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪之間要安裝一對(duì)活動(dòng)的月牙塊3 和密封棒 4，以便把吸油腔與壓油腔隔開。小齒輪按某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)齒輪也以相同的方向旋轉(zhuǎn)，輪齒脫開嚙合的部分，齒間容積逐漸擴(kuò)大形成真空，油液在大氣壓力作用下，進(jìn)入吸油腔，填滿各齒間，而輪齒進(jìn)入嚙合的地方，齒間容積逐漸縮小，形成高壓腔，油液被擠壓出去。2.2 內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵由一對(duì)相互嚙合的具有漸開線齒形的內(nèi)齒輪和外齒輪組成，內(nèi)齒輪和外齒輪之間有一與泵蓋相連的月牙形隔板將吸油腔和壓油腔隔開。內(nèi)齒輪和外齒陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 11 -輪都可以做主動(dòng)齒輪。若外齒輪作主動(dòng)齒輪，當(dāng)它由泵軸帶動(dòng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)齒輪也以相同的方向旋轉(zhuǎn)，但月牙隔板不動(dòng)。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一側(cè)輪齒逐漸分離，腔室容積不斷增大，此為吸入過程；另一側(cè)例輪齒逐漸嚙合，腔室容積不斷縮小，油液被擠壓出去，此為壓出過程。采用撓性軸承，使得軸和軸承之間接觸良好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；并在內(nèi)齒輪的輪齒間上鉆通孔，使壓力油從孔中引出，這樣泵的困油現(xiàn)象就不會(huì)發(fā)生了；采用浮動(dòng)側(cè)板在齒輪副的兩側(cè)，在背壓作用下，兩側(cè)的浮動(dòng)側(cè)板緊貼在齒輪端面上，當(dāng)齒輪端面與側(cè)板磨損后，側(cè)板在被背壓作用下向前移動(dòng)，自動(dòng)補(bǔ)償軸間間隙。2.3 內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)要求液壓系統(tǒng)中內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：（1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)；（2） 摩擦損失小，泄露小，發(fā)熱小，效率高；（3） 對(duì)工作介質(zhì)污染不敏感；（4） 自吸能力大。陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 12 -3. 內(nèi)嚙合齒輪泵總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路首先是內(nèi)、外齒輪的設(shè)計(jì)，采用漸開線齒輪的方法，根據(jù)齒輪副幾何尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于齒輪的尺寸較小，可設(shè)計(jì)成內(nèi)齒輪為齒圈，而外齒輪是一個(gè)階梯齒輪軸；接著，為把吸油腔和壓油腔隔開，需要設(shè)計(jì)一個(gè)月牙隔板，月牙隔板的形狀由內(nèi)、外齒輪的齒頂圓相交而成，為減少磨損，可適當(dāng)削去月牙隔板兩端的尖角；再設(shè)計(jì)齒輪兩側(cè)的浮動(dòng)側(cè)板；考慮到齒輪泵中的齒輪副是轉(zhuǎn)動(dòng)的，而與之接觸的泵體是固定不動(dòng)的，故在兩者之間應(yīng)設(shè)計(jì)帶有軸承座的滑動(dòng)軸承，此滑動(dòng)軸承和齒輪軸以及軸承座之間是間隙配合，與泵體之間是過盈配合，保證齒輪泵的正常工作。在以上基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)泵體、泵蓋等零件，泵體上應(yīng)開有進(jìn)油口和出油口。最后，考慮各零件間的聯(lián)接，選用螺釘聯(lián)接，同時(shí)考慮密封問題，選擇適當(dāng)?shù)拿芊庠?.2 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)3.2.1 防止干涉的發(fā)生（1） 漸開線干涉內(nèi)嚙合傳動(dòng)中，當(dāng)內(nèi)齒輪的齒頂超過齒輪理論嚙合極限點(diǎn) 時(shí)，便產(chǎn)生漸開線干涉。1N為避免產(chǎn)生漸開線干涉，通常采用加大齒形角；增大外齒輪和內(nèi)齒輪的變位系數(shù)。圖 4.3 漸開線干涉（2）齒廓重迭干涉陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 13 -一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)中，如果齒數(shù)差 較小時(shí)，在非嚙合區(qū)域可能產(chǎn)生齒廓發(fā)生相z?互重迭的現(xiàn)象，即嚙合終了的外齒輪的齒頂在退出內(nèi)齒輪的齒槽時(shí)，與內(nèi)齒輪的齒頂發(fā)生重迭干涉，稱為齒廓重迭干涉。為避免產(chǎn)生齒廓重迭干涉，通常采用減小齒頂高；增大內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)差；增大內(nèi)齒輪的變位系數(shù)；增大變位系數(shù)差，使傳動(dòng)嚙合角增大。'?圖 4.4 齒廓重迭干涉（3）徑向干涉在裝配呢齒輪副時(shí)，有時(shí)只能沿軸向把外齒輪裝配到內(nèi)齒輪里，而不能從內(nèi)齒輪的中心沿徑向把外齒輪安裝到設(shè)計(jì)的嚙合位置。沿軸向安裝到嚙合位置的外齒輪，也不能沿徑向退出來，這種現(xiàn)象稱為徑向干涉。為避免產(chǎn)生徑向干涉，通常采用增大齒形角；減小齒頂高；增大內(nèi)齒輪與外齒輪的齒數(shù)差；增大內(nèi)齒輪的變位系數(shù)。圖 3.5 徑向干涉3.2.2 重合度為了保證連續(xù)傳動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證重合度 。但重合度選得過大，會(huì)使液體關(guān)死1??在兩對(duì)嚙合齒之間，增大噪聲和沖擊振動(dòng)，加劇齒部的磨損，降低使用壽命。因此，重陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 14 -合度應(yīng)稍大于 1。3.2.3 降低內(nèi)嚙合齒輪泵的噪聲隨著齒輪泵向高速、高壓、大流量和大功率方向發(fā)展，噪聲問題越來越嚴(yán)重，目前降低齒輪泵噪聲已成為治理公害和改善勞動(dòng)條件等方面的重要課題。為了降低齒輪泵的噪聲，更好的適應(yīng)工作過程的要求，我們力求設(shè)計(jì)具有低噪聲的齒輪泵，為此，我們采取了以下措施：（1） 采取優(yōu)良的齒形來降低噪聲（2） 通過改進(jìn)齒輪泵的結(jié)構(gòu)來降低噪聲①利用修正內(nèi)齒輪齒形，使噪聲和振動(dòng)減??；②采用軸向間隙補(bǔ)償措施；③采用撓性軸承支架，可適應(yīng)外齒輪在受高壓時(shí)的彎曲，軸承架可作相應(yīng)的彈性變形，使整個(gè)軸承接觸面上的負(fù)載保持均勻；④正確設(shè)計(jì)月牙版，可提高效率，減小噪聲；⑤由于壓力油是從內(nèi)齒輪齒間部位孔引出，泵無困油現(xiàn)象。陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 15 -4.漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 內(nèi)嚙合齒輪泵中采用變位齒輪的必要性4.1.1 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的局限性齒輪機(jī)構(gòu)因其具有傳遞的功率范圍大、傳遞效率高、傳動(dòng)比恒定、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是各種機(jī)構(gòu)中使用得最多的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中以漸開線齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用為主。但隨著齒輪傳動(dòng)向高速、重載、輕型趨勢(shì)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)齒輪則存在著一些不足之處：（1） 用范成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪，當(dāng) 時(shí)，齒形發(fā)生根切，因此標(biāo)準(zhǔn)齒輪只能minz?用于 的場(chǎng)合，使傳動(dòng)系統(tǒng)體積、重量增加。minz?（2） 一對(duì)互相嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，當(dāng)工作中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心局勢(shì)雖然可以保證以定傳動(dòng)比傳動(dòng)，但這樣一來齒側(cè)間隙增大，使傳動(dòng)發(fā)生沖擊；若工作中心距小于標(biāo)準(zhǔn)中心距，則兩齒輪無法安裝，所以漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪只能用于工作中心距等于標(biāo)準(zhǔn)中心距的場(chǎng)合。（3） 一對(duì)互相嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，外齒輪齒根齒厚比內(nèi)齒輪齒厚薄，若兩輪材料相同，則外齒輪齒根彎曲強(qiáng)度低，易先破壞。4.1.2 齒輪變位理論考慮到漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的局限性，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，為了解決由局限性帶來的問題，改善傳動(dòng)性能，提高承載能力，采用變位齒輪傳動(dòng)。圖 4.1 變位齒輪加工原理 圖 4.2 變位齒輪陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 16 -齒輪經(jīng)變位后，其齒形與標(biāo)準(zhǔn)齒輪同屬一條漸開線,但其應(yīng)用的區(qū)段卻不同。利用這一點(diǎn)，通過選擇變位系數(shù) ，可以得到有利的漸開線區(qū)段，使齒輪傳動(dòng)性能得到改善。應(yīng)x用變位齒輪可以避免根切，提高齒面的接觸強(qiáng)度和齒根的彎曲強(qiáng)度，提高齒面的抗膠合能力和耐磨損性能。4.2 齒輪副設(shè)計(jì)基本參數(shù)及主要尺寸在進(jìn)行漸開線內(nèi)嚙合齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，若參數(shù)選擇不合理，會(huì)使嚙合質(zhì)量差、漸開線齒輪易產(chǎn)生尖角及發(fā)生齒廓重迭干涉等問題，導(dǎo)致其效率低、承載能力小和壽命短。4.2.1 設(shè)計(jì)基本參數(shù)（1） 齒數(shù) 外齒輪齒數(shù) ，內(nèi)齒輪齒數(shù) ；由此可知齒數(shù)差13?z172?z。437???z（2）模數(shù) 給定模數(shù) mm，參照漸開線齒輪關(guān)于模數(shù)的定義和計(jì)算公式，當(dāng)內(nèi)5?m外齒輪的齒數(shù)確定之后，模數(shù)與中心距之間存在下列關(guān)系：(4-1)za?2式中： ——模數(shù)（mm） ；m——中心距（mm） ；——齒數(shù)差z?所以標(biāo)準(zhǔn)中心距 mm。10245???a（3）齒寬 給定齒寬 mm。B（4）齒頂高系數(shù) =0.8；頂隙系數(shù) =0.25 。*ah*C4.2.2 齒輪副的幾何計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)[1] P78-102，已知原始齒形角 ，假設(shè)嚙合角為 ，可得以下數(shù)??20?'?據(jù)：（1） 分度圓直徑 根據(jù)公式 ，可得mzd?mm； (4-2)6513?mm。 (4-3)872陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 17 -（2） 外齒輪變位系數(shù) 和內(nèi)齒輪變位系數(shù)1x2x因?yàn)樯冽X差內(nèi)齒輪副容易發(fā)生齒廓重迭干涉，所以可選擇適當(dāng)?shù)恼兾幌禂?shù)來減小外齒輪的齒頂厚度，增大內(nèi)齒輪的齒槽寬度，從齒厚方向消除齒廓重迭。（3） 插齒中心分離系數(shù) 以及插齒刀和初切內(nèi)齒輪的切削嚙合角 2c? 2c?內(nèi)齒輪是用插齒刀加工的，插齒刀齒數(shù)要比內(nèi)齒輪齒數(shù)少，故取插齒刀齒數(shù) ，1?cz插齒刀變位系數(shù) 。0?cx插制正變位內(nèi)齒輪時(shí)，在內(nèi)齒輪坯和插齒刀之間的中心距增大了 ， 為插齒中mc2?2c心分離系數(shù)，可由下式求得：(4-4)2c?)1cos(21??z?切削嚙合角 由下式求得：2c?= + (4-5)inv2citan2czx?（4） 中心距與中心距分離系數(shù)變位內(nèi)齒輪副中心距 與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)齒輪副中心距 之差，用模數(shù)的 倍數(shù)表示， 稱為a0??中心距分離系數(shù)，即(4-6))1cos(2'10?????zm（5） 齒頂降低系數(shù)正變位外齒輪用滾齒刀切制，正變位內(nèi)齒輪用插齒刀插制，它們的齒根高分別為(4-7))(1*1xChaf ???(4-8)22cfm?外齒輪和內(nèi)齒輪的齒根圓直徑分別為(4-9)11ffhd??(4-10)22ff?外齒輪和內(nèi)齒輪的齒頂圓半徑分別為mCarfa*1?? (4-11)陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 18 -(4-12)mCarfa*12??考慮到中心距和中心距分離系數(shù)，則可求得全齒高為(4-13))](2[12*1 xhfrhcaa ????設(shè) (4-14)xc????則得 (4-15))(*?Cma即變位齒輪的全齒高較標(biāo)準(zhǔn)齒輪降低了 ，其中 稱為齒頂降低系數(shù)。m?（6） 節(jié)圓半徑外齒輪和內(nèi)齒輪的節(jié)圓直徑分別為(4-16)?cos1db?(4-17)2（7） 齒頂壓力角外齒輪和內(nèi)齒輪的齒頂壓力角分別為(4-18)11arcosabd??(4-19)22raba（8）齒廓不重迭干涉 sG滿足 0，即不發(fā)生齒廓重迭干涉，s?= (4-20)s )()()( 12211 zinvzinvzaa ???????0'??inv其中 121coar?22sa???1ainv?1t?22a?陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 19 -（9） 驗(yàn)證重合度 ?(4-21))]tan(t)tan(t[21 '22'1 ??????zz滿足 ，即符合條件。??（10） 驗(yàn)算齒頂不相碰 G(4-22)ara???12滿足 ，即符合條件。G0?（11）外齒輪跨齒數(shù) 1k(4-23)mhrabx*1cos???(4-24)1k5.08??zx所得 取整。1（12） 全齒高、齒頂高、齒根高外齒輪和內(nèi)齒輪的全齒高分別為(4-25)mhga)(*1????(4-26)c2其中 滾齒刀齒頂高系數(shù) =1.25*g插齒刀齒頂高系數(shù) =1.30ch外齒輪和內(nèi)齒輪的齒頂高分別為(4-27)mxha)(1*1????(4-28)c22?外齒輪和內(nèi)齒輪的齒根高分別為(4-29)11afh??(4-30)22f4.3 運(yùn)用 MATLAB 軟件進(jìn)行齒輪副幾何計(jì)算由于只根據(jù)以上計(jì)算公式計(jì)算，要計(jì)算出一組符合要求的數(shù)據(jù)，比較困難，且花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，因此我們可以根據(jù)上述公式編出一段計(jì)算內(nèi)嚙合齒輪副的幾何計(jì)算的程序。陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 20 -4.3.1 編寫相關(guān)程序段%/ 選擇少齒差變位系統(tǒng)的主程序diary('xgr.txt');m=input('請(qǐng)輸入齒輪的模數(shù) ');z1=input('輸入外齒輪的齒數(shù)');z2=input('輸入內(nèi)齒輪的齒數(shù)');while(z1z2)disp('輸入齒數(shù)有誤,外齒輪的齒數(shù)必須小于內(nèi)齒輪的齒數(shù).請(qǐng)重新輸入齒數(shù). ');z1=input('輸入外齒輪的齒數(shù)');z2=input('輸入內(nèi)齒輪的齒數(shù)');endzc=input('輸入插齒刀齒數(shù)（小于內(nèi)、外齒輪齒數(shù)）');xmax=2.1;xmin=0.0;deg_rad=atan(1.0)/45;alf0=20.0*pi/180;hax=0.8;r1=m*z1/2.0; r2=m*z2/2.0; i=1;ml=input('需要多少組數(shù)據(jù)');disp('N x1 x2 alf Gs epsl a ');while(i0.0 alfa1d=alfa1/deg_rad; alfa2d=alfa2/deg_rad;fprintf('%4.1f %8.4f %8.4f %8.4f %8.4f %8.4f %8.4f \n',i,x1(i),x2(i),alfdegree,gs,epsl,a);i=i+1;endendi=input('選擇第幾組數(shù)據(jù) ');disp('設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果: ');d1=2*r1; d2=2*r2;alf=mesha(x1(i),x2(i),z2,z1,alf0);a=a0*cos(alf0)/cos(alf);fprintf('外齒輪的分度圓直徑為: %8.4f mm\n',d1);fprintf('內(nèi)齒輪的分度圓直徑為: %8.4f mm\n',d2);fprintf(' 傳動(dòng)中心距 : %8.4f mm\n',a);fprintf('變位系數(shù) x1= %8.4f x2= %8.4f \n',x1(i),x2(i));alfdegree=alf/deg_rad;fprintf('少齒差傳動(dòng)嚙合角為: %8.4f 度\n ',alfdegree);ac2=mesha(xc,x2(i),z2,zc,alf0);lmc2=lamdc(ac2,z2,zc,alf0);a0=m*(z2-z1)/2.0;a=a0*cos(alf0)/cos(alf);陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 22 -lmd=(a-a0)/m;sigm=lmd-lmc2+x1(i);ha1=m*(hax+x1(i)-sigm); ha2=m*(hax-lmc2-sigm);ra1=r1+ha1; ra2=r2-ha2;rb1=r1*cos(alf0); rb2=r2*cos(alf0);alfa1=acos(rb1/ra1); alfa2=acos(rb2/ra2);g=ra2+a-ra1;gs=interfer(ra1,ra2,alfa1,alfa2,a,alf,z1,z2);epsl=coinf(alfa2,alfa1,alf,z1,z2);fprintf('齒輪傳動(dòng)的重合度為: %8.4f \n',epsl);fprintf('齒輪傳動(dòng)的不重迭干涉系數(shù)為: %8.4f \n',gs);ac2d=ac2/deg_rad; alfa1d=alfa1/deg_rad; alfa2d=alfa2/deg_rad;fprintf('外齒輪的齒頂壓力角為: %8.4f 度\n',alfa1d);fprintf('內(nèi)齒輪的齒頂壓力角為: %8.4f 度\n',alfa2d);4.3.2 運(yùn)行計(jì)算程序輸入齒輪的模數(shù) 5，外齒輪的齒數(shù) 13，內(nèi)齒輪的齒數(shù) 17，插齒刀齒數(shù)（小于內(nèi)、外齒輪齒數(shù)）12，需要 20 組數(shù)據(jù)，得出以下數(shù)據(jù)：N x1 x2 alf Gs epsl a 1.0 0.1035 1.1992 44.9834 1.6985 1.0948 13.2854 2.0 0.1868 0.5697 34.4329 0.6012 1.2912 11.3931 3.0 0.5194 0.7407 30.2422 0.3886 1.0413 10.8773 4.0 0.3945 1.0304 39.1315 1.0445 1.0077 12.1141 5.0 0.1843 0.9313 40.7826 1.2063 1.1326 12.4102 6.0 0.1030 1.5862 48.5455 2.1779 1.0098 14.1942 7.0 0.4395 0.9557 37.1072 0.8696 1.0083 11.7829 8.0 0.1326 0.5549 35.2789 0.6572 1.3383 11.5109 9.0 0.1560 0.4058 31.0874 0.3151 1.4633 10.9728 10.0 0.3808 1.0541 39.7097 1.0980 1.0076 12.2150 11.0 0.0564 1.0910 44.3302 1.6210 1.1477 13.1366 陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 23 -12.0 0.2881 1.0954 41.6027 1.2897 1.0372 12.5667 13.0 0.2853 1.1182 41.9376 1.3249 1.0327 12.6324 14.0 0.5797 0.7738 29.3788 0.3511 1.0045 10.7838 15.0 0.2172 0.3304 26.3674 0.0193 1.5404 10.4881 16.0 0.3149 0.8072 36.6632 0.8218 1.1101 11.7145 17.0 0.3555 1.1020 40.7738 1.2010 1.0065 12.4086 18.0 0.4053 0.9352 37.3542 0.8888 1.0286 11.8215 19.0 0.2734 0.5341 31.3971 0.3918 1.2608 11.0089 20.0 0.2970 0.9596 39.5474 1.0838 1.0699 12.1864 對(duì)比 20 組數(shù)據(jù)，找出安裝中心距 最接近整數(shù)的一組，即第 19 組數(shù)據(jù)，得到設(shè)計(jì)a計(jì)算結(jié)果：外齒輪的分度圓直徑為： 65.0000 mm內(nèi)齒輪的分度圓直徑為：85.0000 mm傳動(dòng)中心距： 11.0089 mm變位系數(shù) x1= 0.2734 x2= 0.5341 少齒差傳動(dòng)嚙合角為： 31.3971 度齒輪傳動(dòng)的重合度為： 1.2608 齒輪傳動(dòng)的不重迭干涉系數(shù)為： 0.3918 外齒輪的齒頂壓力角為： 35.2527 度內(nèi)齒輪的齒頂壓力角為： 12.3051 度4.3.3 精確計(jì)算齒輪副的幾何參數(shù)（1） 取安裝中心距 =11mm，則可根據(jù) ，算出嚙合角 。aa?coss0'?'?'????32.11arco中心距分離系數(shù) 2.0?m?（2） 根據(jù)公式 kkinv?ta則 0149.2tn?????陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 24 -0619.1832tantan''' ???????iv根據(jù)公式 t21' zxii?得 =0.258312x?可取 =0.2748， =0.5331。1x（3） 根據(jù)公式 = + = inv2c?i?tan2czx?2tc?算出 = 0.0925 ，切削嚙合角i2c ??36.52c插齒中心分離系數(shù) =0.382c?)1cos(21?z?（4） 齒頂降低系數(shù) = =0.094812xc???748.03.??全齒高 = mmmhga)(*1? 76.95)8(??= mmc2 021齒頂高 = mmxa)(1*1???.4)802740(??= mmmhc22?? 659.38. ??齒根高 = mm11af 6976.?mm22f?4.2.0（5） 分度圓直徑 mm531??mzdmm872齒頂圓直徑 mm.411?aahmm22??d齒根圓直徑 mm8.511ffmm02?ffh節(jié)圓直徑 ??6.3cos1?db陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 25 -??3.12cos21?db（6） 重合度 = )]tan(t)tan(t[ '22' ??? ??zz 918.72??= 1.26 （符合 ）??齒頂不相碰 （符合 ）rGa??12 4.18.71748.???? 0?G齒廓不重迭干涉 =s )()()( 22zinvzinvza?????'?inv其中 ，1834.02co11?ar?3.791，.s22???a?.62?1ainv?091.t1?2 342??a則 0619.)7()180.6.(7)18043.96.0(13 ?????????sG（符合 ）?sG綜上所述，齒輪副幾何尺寸符合要求。4.4 零件材料的選用在機(jī)械零件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過程中，不僅要考慮材料的性能是否能夠適應(yīng)零件的工作條件，使零件經(jīng)久耐用，而且要求材料有較好的加工工藝性能和經(jīng)濟(jì)性，以便提高零件的生產(chǎn)率，降低成本，減少消耗。因此如何選擇和使用適當(dāng)?shù)慕饘俨牧鲜且豁?xiàng)十分重要的工作。本設(shè)計(jì)中主要用到了以下幾種材料：（1） 齒輪材料齒輪是齒輪泵核心部分，若齒輪材料選用不當(dāng)，則會(huì)使齒輪過早損傷，甚至失效。齒輪在嚙合時(shí)齒面接觸處有接觸應(yīng)力，齒根部有最大彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強(qiáng)度失效。因此要求齒輪材料要有較高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強(qiáng)度和韌性。齒輪的制造要經(jīng)過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選材時(shí)要對(duì)材料的工藝性能加以注意。一般來說，碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好，其機(jī)械性能可以滿足一般工作條件的要求。但強(qiáng)度不夠高，淬陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 26 -透性較差。而合金鋼淬透性好、強(qiáng)度高，但鍛造、切削加工性能較差。我們可以通過改變工藝規(guī)程、熱處理方法等途徑來改善材料的工藝性能。40Cr 具有良好的淬透性經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有高的力學(xué)性能，回火穩(wěn)定性高；一般在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用。適用于制造截面尺寸較大而又需高強(qiáng)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(jī)有頭部件。所以本設(shè)計(jì)中的齒輪和齒輪軸的材料選用 40Cr。（2） 滑動(dòng)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?fù)荷和高滑動(dòng)速度下工作的耐磨零件，如連桿、襯套、軸瓦、齒輪、蝸輪等。本設(shè)計(jì)中的滑動(dòng)軸承需要較好的耐磨性，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(qiáng)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(jì)中對(duì)導(dǎo)銷、止動(dòng)銷的力學(xué)性能要求不高，所以導(dǎo)銷、止動(dòng)銷的墊圈的材料可以選用 Q215。（4）月牙板和浮動(dòng)側(cè)板材料碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 有較高的強(qiáng)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(jī)械上的主要材料，能滿足本設(shè)計(jì)中月牙板和浮動(dòng)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(qiáng)度鑄鐵，用于中等負(fù)荷和對(duì)耐磨性有一定要求的零件，且價(jià)格相對(duì)便宜。可用于機(jī)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(jì)中泵體選用這種材料。（6） 泵蓋材料灰鑄鐵 HT150 屬于中等強(qiáng)度鑄鐵，用于一般鑄件，如機(jī)床座、端蓋、皮帶輪、工作臺(tái)等。價(jià)格便宜，且能滿足設(shè)計(jì)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(qiáng)度要求較高的零件，冷熱加工性能都不錯(cuò)，機(jī)械性能較好，且價(jià)格低、來源廣，所以應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)中螺栓的力學(xué)性能要求未知，故選用 45 鋼為螺栓材料。（8） 密封元件材料陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 27 -本設(shè)計(jì)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。4.5 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(jì)的浮動(dòng)側(cè)板、滑動(dòng)軸承、軸承座，確定齒輪軸的最大直徑和長(zhǎng)度；然后結(jié)合以上零件設(shè)計(jì)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(qǐng)見設(shè)計(jì)零件圖。5.內(nèi)嚙合齒輪泵排量和瞬時(shí)流量的計(jì)算5.1 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(fù)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 與實(shí)際流量 。理論流量 是指，在不考慮泄露情況tqqtq下的流量，它取決于泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)和轉(zhuǎn)速，即(5-1)tqnV?泵的實(shí)際流量 是指，泵在工作時(shí)的輸出流量，這時(shí)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(duì)于齒輪泵其容積效率等于實(shí)際流量與理論流量之比。即(5-2)%10??vq?陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 28 -（3） 轉(zhuǎn)速為了保證齒輪泵正常工作，驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)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(gè)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(duì)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(duì)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(jī)或其他原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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(shí)際上，齒輪泵在能量轉(zhuǎn)換過程中是有各種損失的，主要包括容積損失和機(jī)械損失。容積損失是指液壓泵流量上的損失，機(jī)械損失是指齒輪泵在轉(zhuǎn)矩上的損失。本設(shè)計(jì)只需算出內(nèi)嚙合齒輪泵的近似排量。5.2 內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計(jì)算目前，內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計(jì)算基本依照以下公式(5-3)]12)()(2[21211 jtRhhRBV????式中 ——齒寬——外齒輪節(jié)圓半徑1——內(nèi)齒輪節(jié)圓半徑2R——齒輪基節(jié)jt——外齒輪齒高1h——內(nèi)齒輪齒高2陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 29 -圖 5.1 輪齒排油最大值從公式可以看出，依據(jù)此公式計(jì)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(gè)較簡(jiǎn)捷且物理意義明確的計(jì)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(diǎn)到達(dá)兩個(gè)輪齒齒頂圓的交點(diǎn)時(shí)，該齒開始排油。當(dāng)外齒輪和內(nèi)齒輪處于圖 5.1 中所示的陰影位置時(shí)，該齒排油結(jié)束并且排油量最大。由排量定義可得其計(jì)算公式：(5-4))_(21zzABV??式中 ——外齒輪齒數(shù)1z、 ——齒數(shù)的有效工作齒的截面積zA2z圖 5.2 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 5.2)與齒寬的乘積，即陸燕 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)- 30 -(5-5))(21RBVa???又因?yàn)椋?，所以21(5-6)])([21a式中 ——變位后的中心距，即安裝中心距a代入數(shù)據(jù)得： mm3/r cm3/r182])874.0(.3[22?????V 8.1?5.3 內(nèi)嚙合齒輪泵瞬時(shí)流量的計(jì)算目前，內(nèi)嚙合齒輪泵排量的計(jì)算基本依照以下公式(5-7)])1()(2[ 22211 fRhhRBqsh ????式中 ——外齒輪角速度1——嚙合點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的距離f只需知道每個(gè)瞬時(shí)嚙合點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的距離 ，根據(jù)公式即可計(jì)算出齒輪泵的瞬時(shí)流量。f由于齒輪泵瞬時(shí)流量變化太快，目前還沒有一種流量計(jì)能準(zhǔn)確反映其變化。6.結(jié)束語內(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(dòng)和噪聲小的特點(diǎn)，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(duì)技術(shù)要求較高的各類液壓機(jī)械上。本文從工程實(shí)際需要以及齒輪泵的工作原理出發(fā)，先進(jìn)行齒輪副的幾何計(jì)算；再進(jìn)行漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并選擇合適的零件材料；最后進(jìn)行內(nèi)嚙合齒輪泵排量的近似計(jì)算。但是由于齒輪泵瞬時(shí)流量變化太快，目前還沒有一種流量計(jì)能準(zhǔn)確反映其變化，因此，還需在這方面進(jìn)行深入研究。同時(shí)希望我的工作能給國(guó)內(nèi)同行在進(jìn)行內(nèi)嚙合齒輪泵的研究時(shí)提供一定的參考和借鑒。畢業(yè)設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)際的訓(xùn)練。使我們提高了處理問題以及對(duì)資料的合理運(yùn)用能力，并使我們能夠熟練使用計(jì)算、繪圖軟件。對(duì)我們進(jìn)行了一次全方面的訓(xùn)練。