内曲线行星齿轮泵非圆行星轮系的研究

摘要

普通齿轮泵传动部分是一对圆柱齿轮，两个齿轮相互啮合，齿轮啮合的进出两侧分别于泵体和端面形成两个密闭的容腔。齿轮转动过程中，两腔的体积的变化使得啮合处两侧排油和吸油。这种齿轮泵有结构简单、自吸性好、寿命长等优点，但它产生的噪声比较大、流量和压力的脉动大、排量不具有可变性。接着人们发明了一种利用行星齿轮机构传递动力的行星齿轮泵。这种泵结构紧凑、噪声小，并克服了径向力不平衡的缺点，但它的泄漏比较大。但在较高压和大排量的条件下，以上齿轮泵都不适合。于是，非圆行星齿轮机构被用于泵的传动系统中，这种新型的泵叫做内曲线行星齿轮泵。内曲线行星齿轮泵主要由内齿圈、太阳轮和行星轮组成。一方面，多个行星轮在内齿圈和太阳轮之间沿某一节曲线作平移运动;另一方面行星轮在绕着它的质心作转动。非圆行星轮系这种运动关系使它们之间形成的多个密闭腔的体积发生周期性变化，从而完成吸油和排油。这种泵具有耐高压、耐油污、脉动小、排量大等优点，符合现代液压机械趋于向高压化发展的方向。因此，这种泵具有很大的研究意义。
　　本文主要研究的是一种内曲线行星齿轮泵的非圆行星轮系部分，拓展对非圆齿轮的研究，希望在非圆行星轮系的设计、太阳轮和内齿圈参数的计算、非圆齿轮的模型的建立、非圆齿轮的静力学分析和模态分析以及非圆齿轮的加工方面在前人的基础上进一步研究。
　　(1)简述了内曲线行星齿轮泵的的结构和原理，分析了非圆齿轮的研究成果、非圆行星轮系的应用和发展现状，本课题研究的背景和意义。
　　(2)研究了非圆行星齿轮机构的运动特点，先确定内曲线行星齿轮泵的类型，初选模数。根据非圆行星轮系的运动特性，应用MTLAB软件和其他计算软件，求出太阳轮和内齿圈的各个参数及节曲线方程，为下面非圆齿轮的三维模型的建立打下基础。
　　(3)以一个类型的内曲线行星齿轮泵为实例，建立非圆行星轮系的三维模型，研究非圆齿轮的建模方法，为非圆齿轮的仿真和分析提供实体模型，也为非圆齿轮的加工提供条件。
　　(4)对非圆行星轮系的太阳轮、内齿圈和行星轮进行静力学分析和模态分析，校核在一定的油压下齿轮受到的最大应力和最大变形量。然后与实际比较，看选择的材料的强度和设计的参数是否符合要求，得出齿轮各阶的振动频率和振型，以便有效的避免机构或零件发生共振。
　　(5)简述目前条件下非圆齿轮的加工方法，研究线切割加工非圆齿轮的方法。
　　通过这篇文章的研究，可以找到一种求解非圆节曲线参数及方程的方法，及非圆齿轮的建模和结构分析，为设计制造出结构合理、性能优越且寿命长的内曲线行星齿轮泵提供条件。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 内曲线行星齿轮泵结构原理

1．2 国外的研究动态

1．3 国内研究现状

1．4 课题的来源、研究目的和内容

2 内曲线行星齿轮泵的非圆行星轮系运动分析

2．1 非圆齿轮行星轮系的分类

2．1．1 定中心距行星轮系

2．1．2 变中心距行星轮系

2．2 内曲线行星齿轮泵的非圆行星轮系的运动方程

2．2．1 非圆行星轮系运动关系

2．2．2 变中心距行星轮系的节曲线设计

2．3 参数的求解

2．3．1 齿数的选择

2．3．2 中心轮的节曲线

2．3．3 内曲线齿圈的节曲线

2．3．4 约束条件

2．3．5 参数的校验

2．3．6 基于MATLAB的非圆齿轮节曲线的求解

2．4 本章小结

3 非圆行星轮系的建模

3．1 绘图软件的介绍

3．1．1 CAXA软件的介绍

3．1．2 Solid works软件简介

3．2 非圆齿轮的建模

3．2．1 绘制非圆齿轮注意事项

3．2．2 太阳轮的建模

3．2．3 内齿圈的建模

3．2．4 行星齿轮的建模

3．2．5 装配模型的建立

3．3 本章小结

4 非圆机构中齿轮的有限元分析

4．1 ANSYS的分析功能及分析步骤

4．2 基于Ansys workbench的非圆齿轮的模态分析

4．2．1 ANSYS模态分析的简述

4．2．2 系统运动微分方程的建立

4．2．3 Ansys workbench模态分析的求解步骤

4．2．4 四阶太阳轮的模态分析

4．2．5 内齿圈的模态分析

4．2．6 行星轮的模态分析

4．3 基于Ansys workbench齿轮的静力学的分析

4．3．1 齿轮的受力分析

4．3．2 太阳轮的静力分析

4．4 行星轮的静力分析

4．5 本章小结

5 非圆齿轮的加工技术

5．1 非圆齿轮常用加工方法

5．1．1 数控铣齿机铣齿加工

5．1．2 用经机械改装的机床加工非圆齿轮

5．1．3 插齿加工

5．1．4 滚齿加工

5．1．5 成形法加工

5．2 线切割加工非圆齿轮的研究

5．2．1 线切割加工技术

5．2．2 CAXA线切割XP软件

5．2．3 加工仿真过程

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果