平衡式外啮合新型余弦齿轮泵理论研究与优化设计

摘要

齿轮泵是应用最为广泛的容积式液压泵。普通齿轮泵具有结构简明、体积小、重量轻、对油污不敏感、工作稳定、加工维护方便、价格廉价等优点。但它的输出流量脉动大、排量小、径向力不平衡、噪声高等缺点在很多应用场合受到限制。随着齿轮泵在高温、高压、大排量、低流量脉动、低噪音等方面发展及应用,本文提出了一种平衡式外啮合新型余弦齿轮泵的设计方案。它是在复合式齿轮泵和普通余弦齿轮泵的理论基础上发展起来的新型液压动力元件,具有径向液压力平衡、输出排量大、流量品质好、噪声和体积相对较小、功率密度高等优点。此新型余弦齿轮泵在一定程度上解决了普通齿轮泵径向力不平衡及流量脉动大等问题本文从以下几个方面进行了研究:
　　1、对普通余弦齿轮的工作特性进行了综合分析,在此基础上对新型余弦齿轮泵的结构原理、不同齿数下齿轮泵的啮合角位移和点位移的交替规律、流量特性等作了较深入的研究。对其流量特性进行了数值仿真,结果与理论分析相符。还表明了新型余弦齿轮泵的流量脉动率只有普通余弦齿轮的1/3,流量品质得到明显的提高。
　　2、对新型余弦齿轮泵的力学特性作了分析,讨论了新型齿轮泵中心轮的液压力和啮合力。结果表明:新型多齿轮泵在两种齿数情况下所受的径向液压力、啮合力及总作用力是平衡的。
　　3、以齿轮泵体积最小为目标,建立了新型余弦齿轮泵的数学模型,采用MATLAB语言程序优化,得到了最佳设计结果,并在此基础上,运用SolidWorks软件建立了虚拟样机模型,并导入ADAMS中进行了动力学仿真。仿真结果与新型余弦齿轮泵中心轮啮合径向力受力平衡理论分析相吻合。
　　初步研究结果表明:这种新型齿轮泵可拓展齿轮泵的应用领域,有一定的研究和应用价值。

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第一章 绪论

§1.1国内外齿轮泵的研究现状与发展趋势

§1.2本课题研究的意义

§1.3论文的主要研究内容

§1.4 本章小结

第二章 齿轮泵概述

§2.1 液压泵概述

§2.2 余弦齿轮的形成原理

§2.3 外啮合余弦齿轮泵

§2.4 本章小结

第三章 平衡外啮合新型余弦齿轮泵的基础理论

§3.1 平衡式外啮合新型余弦齿轮泵的结构原理

§3.2新型多齿轮泵排量和流量

§3.3新型多齿轮泵啮合点位移

§3.4新型多齿轮泵流量特性基础理论

§3.5 平衡式外啮合新型余弦齿轮泵流量特性的计算机仿真

§3.6 本章小结

第四章 新型多齿轮泵径向力分析

§4.1 液压径向力分析

§4.2 新型多齿轮泵啮合力径向力分析

§4.3 本章小结

第五章 平衡式外啮合新型余弦齿轮泵的优化设计

§5.1 数学优化模型

§5.2 新型多齿轮泵的优化设计

§5.3 数据圆整处理

§5.4 本章小结

第六章 平衡式外啮合新型余弦齿轮泵啮合仿真研究

§6.1 多刚体动力学软件ADAMS

§6.2新型多齿轮虚拟样机模型建模

§6.3 新型多齿轮泵样机仿真分析

§6.4本章小结

第七章 结论与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果