高压外啮合斜齿轮泵特性分析与研究

摘要

液压泵是液压系统的动力源部分，将机械能转化为液压能。高压外啮合斜齿轮泵由于具有结构简单、体积小、重量轻、自吸性能好、对油液污染不敏感、工作可靠、寿命长、成本低、维护方便、流量脉动和噪声小的特点，是理想的液压系统动力元件。
　　 本文以英国戴维布朗液压系统有限公司的QS型泵为研究对象，对其各部件工作原理进行说明，以及对斜齿轮泵的特性进行分析，希望对进口泵的国产化有所贡献。
　　 首先，本文基于齿轮副的啮合原理，分析了斜齿轮齿轮副的啮合特性，并计算出了斜齿轮的相关参数。并用Ansys软件分析了斜齿轮啮合时的应力状态。
　　 其次，分析了斜齿齿轮泵圆周液体压力产生的径向力的变化规律，仿真QS型齿轮泵的圆周液体压力产生的径向力与低压腔包角的变化;仿真了由齿轮啮合产生径向力的变化规律;得到了斜齿轮泵的总径向力公式和了解了总径向力的变化规律，提出了减小径向力的方法。并对从动轮轴的强度和刚度及轮齿的弯曲强度进行了校核计算。
　　 另外，分析了斜齿轮泵的困油现象，推导出其平稳运行的条件。在保证斜齿齿轮平稳啮合和高低压腔不串通的前提下，推导出了为减轻困油现象，斜齿齿轮泵几何参数之间需要满足的关系表达式。
　　 此外，对斜齿轮泵的内部泄漏进行数学建模并计算出最佳间隙值。
　　 最后，对外啮合斜齿轮泵建立三维模型，并仿真了外啮合斜齿轮泵所受的动态啮合力。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 液压泵概述

1．2 齿轮泵的分类

1．2．1 按齿轮的啮合形式分

1．2．2 按齿形曲线分

1．2．3 按齿面形式分

1．2．4 按啮合齿轮的个数分

1．2．5 按级数分

1．2．6 按齿轮泵工作压力高低分

1．3 齿轮泵的研究现状

1．3．1 齿轮泵的国内外研究现状

1．3．2 齿轮泵的研究热点

1．3．3 外啮合斜齿齿轮泵的研究热点

1．4 齿轮泵的发展趋势

1．5 本课题的研究内容

第2章 外啮合斜齿齿轮泵的工作原理及结构

2．1 外啮合齿轮泵的分类

2．2 外啮合斜齿齿轮泵的性能特点

2．3 外啮合斜齿轮泵的工作原理

2．4 外啮合斜齿齿轮泵的结构分析

2．4．1 泵体

2．4．2 泵盖

2．4．3 两斜齿轮及其齿轮轴

2．4．4 浮动侧板

2．4．4 连接法兰

2．5 本章小结

第3章 高压外啮合斜齿轮泵特性分析

3．1 斜齿齿轮的几何参数及啮合过程

3．2 齿轮啮合过程的接触应力有限元分析

3．2．1 定义齿轮的材料属性及划分网格

3．2．2 添加约束条件和施加载荷

3．2．3 计算结果分析

3．3 斜齿轮参数对外啮合斜齿齿轮泵振动和噪音的影响

3．3．1 液压泵产生噪音的原因

3．3．2 影响齿轮振动和噪声的因素

3．3．3 降低齿轮泵噪声的措施

3．4 径向力

3．4．1 沿齿轮圆周液压力所产生的径向力Fp及仿真

3．4．2 斜齿轮啮合产生的径向力Ft及仿真

3．4．3 径向力的合力及仿真

3．4．4 减小径向力的措施

3．5 外啮合斜齿轮泵从动轮轴的计算

3．5．1 外啮合斜齿轮泵从动齿轮轴强度校核

3．5．2 外啮合斜齿轮泵从动齿轮轴刚度校核

3．6 外啮合斜齿轮泵轮齿弯曲强度校核计算

3．7 轴向力

3．7．1 主动斜齿轮轴上的轴向力

3．7．2 从动斜齿轮轴上的轴向力

3．8 斜齿齿轮泵困油特性分析

3．8．1 斜齿轮轮泵平稳运行的条件

3．8．2 传统的消除方法及其不足

3．8．3 斜齿齿轮泵困油的解决办法

3．9 本章小结

第4章 外啮合斜齿轮泵内部泄漏流量和最佳间隙数学建模

4．1 外啮合斜齿轮泵内部泄漏流量数学建模

4．1．1 外啮合斜齿轮泵内部泄漏途径

4．1．2 径向间隙泄漏流量△Qδ

4．1．3 齿面接触处(啮合点)泄漏

4．1．4 液体压缩时的弹性损失△Qt

4．2 齿顶与液体的粘性摩擦损失△Nhδ

4．3 外啮合斜齿轮泵最佳径向间隙的确定

4．4 本章小节

第5章 外啮合斜齿轮泵三维建模与动态啮合力仿真

5．1 外啮合斜齿齿轮泵建模

5．2 基于ADAMS的斜齿轮泵动力学分析

5．2．1 机械系统动力学仿真软件ADAMS

5．2．2 仿真参数设置

5．2．3 施加约束条件

5．3 仿真结果分析

结论

参考文献

致谢

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