用户名: 密码: 验证码:
内啮合齿轮泵啮合特性分析及CAD技术研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
内啮合齿轮泵是液压传动与控制、介质输送、计量等领域中的重要装备,具有体积小,重量轻,噪声低,自吸性好,流量脉动小等优点,广泛应用于石油化工、航空、船舶、能源等国民经济的重要领域。但由于内啮合摆线齿轮泵齿廓形状复杂,加工较为困难,我国内啮合摆线齿轮泵的研究和开发较为落后。随着科学技术的不断发展和应用,一些新的研发技术应运而生,作为设计、开发新产品的重要手段,CAD和CAE技术对内啮合摆线齿轮泵的研发起到了很大的推进作用。本文以内啮合少齿差摆线齿轮泵为研究对象,利用啮合理论、CAD/CAE等技术对内啮合摆线齿轮泵的啮合特性、齿根应力影响因素、轮齿齿廓参数化绘图等方面进行了较系统的研究,而这些工作正是开发内啮合摆线齿轮泵的基础和关键。本文所做的工作主要有:
     (1)根据内啮合摆线齿轮泵的啮合特点,利用啮合理论推导了摆线轮的齿廓方程,对啮合界限、重合度等啮合特性进行了分析,讨论了齿根过渡曲线的构造方法,并利用数值计算等方法得出理论齿廓各段的有效范围,完善了内啮合摆线泵的设计理论和方法。
     (2)在对内啮合摆线齿轮的齿廓方程和齿根过渡圆弧分析的基础上,利用Visual Basic语言开发了泵齿轮齿廓的自动生成程序,实现了完整齿廓的参数化绘制,所生成的齿廓坐标点和三维实体图为摆线轮的数控加工和强度分析打下了基础。
     (3)基于内啮合摆线泵轮齿少齿数、大模数等特点,应用SolidWorks和ZRCAE平台建立了轮齿的CAE分析模型,分析了齿根圆弧类型、圆角半径等因素对轮齿齿根应力的影响。
     (4)根据摆线泵的啮合特点,对内啮合摆线齿轮泵的流量特性进行了分析,推导了瞬时流量的计算公式,建立了流量脉动率的理论计算模型,提高了设计分析精度。
     (5)在保证内啮合齿轮泵正常传动、强度、齿形限制等条件下,以泵单位体积的排量最大等为设计目标,建立摆线泵的优化设计模型,并通过VisualBasic编程,实现了内啮合摆线齿轮泵几何参数的优化设计。
Internal meshing gear pump is the important equipment in hydraulic drive and control, media transmission, metering, and other fields, because its advantage of small size, light weight, low noise, self-absorption, good flow pulse and so on, it is widely used in petrochemical, aviation, shipping, energy industry and other important areas of the national economy. However, machining is more difficult due to its complex tooth profile, the domestic research and development are behindhand. With the continuous development of science technology and application, some new research and development technologies have emerged. As the important means of designing and developing new products, CAD and CAE technologies have played a significant role in the promotion for research and development of internal cycloidal gear pump. The meshing characteristics, tooth root stress analysis, wheel tooth profile parametric drawing are systematically studied in this paper, these researches are the basis and the key to develop internal cycloidal gear pump. The main researches done in this paper are:
     (1) Based on the meshing characteristic of internal cycloidal gear pump and meshing theory, the tooth profile equation of cycloidal gear is derived, the meshing characteristics such as meshing limit, contact ratio and so on are analyzed, the construction method of fillet curve is discussed, the effective range of theoretical tooth profile is obtained based on the numerical calculation, the design theory and method of the internal cycloidal gear pump are improved.
     (2) Based on the analysis of tooth profile equation and the fillet radius, the program of parametric drawing for the complete tooth profile of cycloidal gear is developed, the coordinate points of tooth profile and 3D modeling generated by the program contribute the foundation of NC machining and stress analysis.
     (3) Aimed at the features of less teeth and large module of internal cycloidal gear, using SolidWorks and ZRCAE platform, the CAE model of cycloidal gear is established, the effects on root stress of the fillet arc type, fillet radius and hydraulic pressure are analyzed.
     (4) Based on the meshing characteristics, the flow characteristics of internal cycloidal gear pump are analyzed, the formula calculating the instantaneous flow is derived, theoretical model of flow pulse rate is established, the design and analysis precision of internal cycloidal gear pump is improved.
     (5) Subjected to the meshing conditions, strength requirement, tooth profile restrictions of internal gear, an objective function maximizing disposition volume is established in this paper, the optimal design of geometric parameters of the gear pump is achieved through the Visual Basic programming.
引文
[1]阮学云,谢加保,马科斌.基于MATLAB齿轮泵的结构优化设计.煤矿机械2007,28(12):33-35
    [2]李志华,顾广华.齿轮泵齿轮基本参数的优化设计.江西农业大学学报,1997(3)
    [3]侯东海,吴晓铃.外啮合斜齿轮泵间隙优化设计.机械设计,2002(4)
    [4]殷金祥,周骥平.斜齿齿轮泵齿轮的优化设计.机械设计与制造工程,2001,30(4):7-8
    [5]祝海林.力封闭式齿轮泵基本参数的优化方法.液压与气动,2003(3)
    [6]甘学辉,吴晓铃,郑英豪.外啮合斜齿齿轮泵困油特性分析.机械传动,2001,25(4):8-10
    [7]甘学辉,吴晓铃,向平.斜齿齿轮泵有侧隙啮合困油特性的研究.机械传动,2002,26(2):8-10
    [8]杜昌义.齿轮泵困油现象及卸荷措施分析.四川农机,2002(6)
    [9]马云,李岚.齿轮泵噪声的机理分析与控制.组合机床与自动化加工技术,2002(11)
    [10]甘学辉,侯东海,吴晓铃.液压齿轮泵的性能研究.机械设计与制造,2001(3):69-71
    [11]杨元模,胡兵,曾名嵩,刘朝晖,吴霞.进一步探究外啮合齿轮泵产生噪声和振动的机理及解决方法.机床与液压2007,35(12):114-116
    [12]丁万荣,张世忠.BCB-B型变量齿轮泵自动变量机构.机床与液压,1998(5)
    [13]侯波,栾振辉.中心轮齿数对复合式外齿轮泵流量脉动的影响分析.机械传动,2002,26(1):54-56
    [14]周骥平,姜铭,李益民等.斜齿齿轮泵小脉动输出特性.机械工程学报,2000,36(12):18-20
    [15]侯东海,吴晓铃.外啮合斜齿轮泵间隙优化设计.机械设计,2002(4)
    [16]张平格,刘询.齿轮泵轴向间隙最优化设计.煤矿机械,2002(10)
    [17]李玉龙.外啮合齿轮泵补偿面计算机辅助设计.流体机械,1995(7)
    [18]甘学辉,侯东海,吴晓铃.全齿廓啮合斜齿齿轮泵的流量脉动特性.石油化工设备,2002,3l(5):8-10
    [19]甘学辉.聚合物齿轮泵特性理论研究及数值模拟.郑州机械研究院,2002.6
    [20]孟继安.一种新型齿轮泵转速选择及流量计算方法.石油化工设备,1996,25(5):26-29
    [21]栾振辉.闭式齿轮泵的流量特性.煤矿机械,2001(11):38-39
    [22]李秀明,王长路,梁光勤.外啮合渐开线齿轮泵输出特性研究.机械传动,2003,27(1):13-15
    [23]许贤良,刘小华,朱玉川等.修正齿形的复合齿轮泵的流量特性.机械工程学报,2003,39(3):44-47
    [24]罗骥等.内啮合齿轮泵油/水介质对比试验与研究.机床与液压,2003(2)
    [25]郑齐辉.浅谈影响齿轮泵寿命的因素.中州煤炭,2002(3)
    [26]丁万荣,赵华棉.齿轮泵寿命初探,液压与气动.1996(2):8-10
    [27]刘忠明,侯东海,王小椿.一种复合型线齿轮泵的齿廓反求及分析.机械传动,2000,24(1):13-15
    [28]许贤良,刘小华,朱玉川等.修正齿形的复合齿轮泵的流量特性.机械工程学报,2003,39(3):44-47
    [29]唐兵,栾振辉.齿轮泵的发展趋势.流体机械,1999(5):26-28
    [30]何存兴.液压元件[M].北京:机械工业出版社,1982
    [31]张妙龄.新型内啮合摆线齿轮泵的研制.流体机械,1997.10
    [32]徐学忠.摆线齿轮泵啮合特性分析.液压与气动,2004.10
    [33]徐学忠.内啮合摆线齿轮泵的理论研究与仿真:[博士学位论文],2005.5
    [34]张维光,雷新叶,张旭辉,郝迎吉.圆弧-摆线齿廓转子泵啮合齿轮的计算分析.第3届全国流体传动及控制学术会议论文集,2004.11
    [35]徐秀生.多齿差圆弧摆线式内啮合齿轮泵的设计.水泵技术,1996(3),26-31
    [36]毛华永,李国祥,徐秀兰,杨滨,张济勇.摆线转子式齿轮泵的设计.山东大学能源与动力工程学院,济南250061.粉末冶金技术,2003,21(5):282-286
    [37]赵菊娣.圆弧摆线齿轮油泵的齿廓曲线参数优化设计.流体机械,2003.7
    [38]张君.维肯泵的优化设计与制造工艺研究:[硕士学位论文],2004.2
    [39]马生荣,刘振华.油泵内转子的外形曲线与计算机辅助设计.粉末冶金技术,2003.5
    [40]卞学良.摆线泵和摆线马边齿形参数优化设计.河北工学院学报,1995,24(4):103-108
    [41]王佩瑾,李童.摆线轮齿廓曲线的绘制.流体传动与控制,2006.2
    [42]邓兴贵.用VB6.0开发圆柱齿轮CAD的参数设计子系统.现代机械,2002(2):65-69
    [43]方喜峰,吴洪涛等.基于面向对象技术的参数化CAD系统.华东船舶工业学院学报,2002,16(1)77-81
    [44]吴鲁纪,常克勤.基于特征的三维渐开线圆柱齿轮CAD.机械传动,2002,26(4):53-54
    [45]张志森,李世国,张裕中.基于Solid Edge的渐开线斜齿轮齿廓三维造型技术研究.机械设计与研究,2002,18(3):22-23
    [46]石念峰,梁桂明,杨宏斌.少齿数大齿数比的斜齿轮的研制和CAD技术的应用.机械传动,2004,28(2):45-47
    [47]胡莲君,宋弘.弧齿准双曲面齿轮CAD集成系统开发.四川理工学院学报:自然科学版,2006,19(2):60-63
    [48]王玉新,柳杨,王仪明等.渐开线直齿圆柱齿轮齿根应力的有限元分析.机械设计,20 01(8):21-24
    [49]李彦平,刘凯,周春国等.大高宽比微型齿轮齿根弯曲应力的有限元分析.西安理工大学学报,2002,18(1):18-21
    [50]郭振华,黄营,陈定方等.AutoCAD建模与有限元分析的集成,机械传动,1999,23(1)(增刊):79-81
    [51]吴序堂.齿轮啮合原理.北京:机械工业出版社,1982
    [52]李特文.齿轮啮合原理(第二版).上海:上海科学技术出版社,1982.
    [53]齿轮手册编委会.齿轮手册(上、下册)(第二版).北京:机械工业出版社,2000.
    [54]侯东海,司春华,吕泮功.少齿差摆线齿轮泵啮合原理及几何参数选择[J].机械传动,1995,19(3):24-27
    [55]紫瑞软件使用说明书.郑州紫瑞软件有限公司,2002
    [56]田福祥。机械优化设计理论与应用[M].北京:冶金工业出版社,1998
    [57]刘惟信.机械最优化设计(第二版)[M].北京:清华人学出版社,1994
    [58]徐学忠,汤文成.多齿差摆线齿轮泵的齿廓重迭干涉.制造技术与机床,2004(9):70-72
    [59]Chen C-K,Yang S-C.Geometric modeling for cylindrical and helical gear pumps withcircular arc teeth.Proc Instn Mech Engrs part C,2000,214(4):599-607
    [60]Holzhuiter Th.Simulation of relay contrl system using MATLAB/SIMULAINK.Control Engineering Practice,1998,6:1089-1096
    [61]Tong Shih-His,Yang Daniel C H.On the generation of new lobe pumps for higherpumping flowrate.Mechanism and Machine Theory,2000,35:997-1012
    [62]顾守丰,连小眠,丁能根等.斜齿轮弯曲强度三维有限元分析模型的建立及其程序实现.机械科学与技术,1996,15(2):167-170
    [63]西北工业大学机械原理及机械零件教研室编,孙桓,陈作模主编.机械原理(第五版),北京:高等教育出版社,1996
    [64]王保民.关于摆线特性的研究.机械科学与技术.2002.01

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700