双圆弧斜齿齿轮液压泵的设计及其轴向力分析
发布时间：2021-08-06 22:37
齿轮液压泵是液压系统的动力元件之一,具有结构简单、易于加工、质量轻便、自吸能力和抗油液污染能力强等优点。但是,常用的渐开线直齿齿轮液压泵,由于结构的因素导致了其在工作时会存在困油现象、较大的流量脉动和较高的噪声。为提升齿轮液压泵的综合性能,设计了一种双圆弧斜齿齿轮液压泵,分析了齿轮液压泵在工作过程中所产生的轴向力,研究了轴向力的补偿和承载措施,研究工作对双圆弧斜齿齿轮液压泵的综合性能提高和工程应用具有重要的意义,主要研究工作归纳如下:（1）针对渐开线齿形齿轮液压泵存在的困油现象和流量脉动幅度高的问题,提出了将双圆弧斜齿齿轮作为齿轮液压泵的运动副,并将“圆弧-渐开线-圆弧”作为齿轮的齿形曲线,确定了齿轮的主要结构参数,建立了主、被动齿轮的模型。采用有限元的方法,分析了主、被动齿轮的啮合过程,求得了齿轮在啮合过程产生中的等效应力和接触应力。（2）分析了双圆弧斜齿齿轮液压泵在工作过程中产生的轴向力。利用曲线与曲面微分方程,对轴向力进行了理论分析,得出了轴向力的计算公式。利用计算流体力学方法,分析了齿轮液压泵的出口压力变化规律和轴向力的变化情况。（3）对双圆弧斜齿齿轮液压泵的齿轮轴、轴套、柱塞...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２圆弧齿形齿轮的传动过程??
?第２章双圆弧斜齿齿轮液压泵的齿形及参数设计???第２章双圆弧斜齿齿轮液压泵的齿形及齿轮参数设计??２．１引言??直齿渐开线齿形齿轮液压泵因其结构简单紧凑、便于加工和价格低廉等优点，??在工程中有着较为广泛的应用。但是该齿轮液压泵因齿形固有特性的影响，导致??了其在工作过程会存在困油现象、较高的噪声和较大的压力及流量脉动，极大地??影响了泵的性能。因此应对齿轮的齿形进行改进，选择斜齿圆弧齿形齿轮，从而??从理论上避免常见的齿轮液压泵所存在的困油现象，降低工作噪声并减弱流量脉??动的幅度，提升液压系统的稳定性。??本章将对双圆弧斜齿齿轮液压泵中主、被动齿轮的齿形曲线进行选取；建立??主、被动齿轮的端面齿形曲线方程，结合曲线方程以及工程需求，确定主动和被??动齿轮的结构参数并建立主、被动齿轮的二维及三维模型；最后，对主、被动齿??轮的啮合过程进行分析，以求得齿轮在啮合过程中的等效应力和接触应力。??２．２齿形曲线设计??２．２．１齿形曲线类型的确定??双圆弧斜齿齿轮的齿形曲线如下图２－１所示，包括两条圆弧和一条过渡曲线，??过渡曲线与圆弧在接触点处相切，直线、渐开线、正弦曲线和余弦曲线等曲线均??可作为过渡曲线。??丨压力芑」?圆弧??圆弧ｉ??？ｊ??＊４?＊？＊？．＊．＊？?？？＊？？＊＊?ｌｉ?＊＊？＊？？．？＊？??接触点??丨１／４周节丨１／４周节ｉ??＾??图２－１双圆弧斜齿齿轮的齿形曲线??１１??
?山东大学硕士学位论文???其中，渐开线作为过渡曲线除了具有其他几种类型的过渡曲线的优势之外，??还可以使得齿轮的传动过程更为平稳，因此在对双圆弧斜齿齿形齿轮液压泵进行??设计的过程中，选择“圆弧－渐开线－圆槐作为齿轮液压泵中主、被动齿轮的齿??形曲线。??２．２．２齿形曲线方程的建立??在“圆弧－渐开线－圆槐形式的齿形曲线的基础上，建立平面直角坐标系如??图２－２所示，通过图２－２可以看出，ＡＢ是一段圆弧，在这里假设其半径为ｒ，ＢＣ??段为渐开线，ＣＤ段也为圆弧，其半径和圆弧ＡＢ的半径相等。Ｂ点和Ｃ点为圆??弧和渐开线的过渡点。??？??〇?＞ｘ??图２－２?“圆弧－渐开线－圆槐齿形曲线坐标系??在图２－２所建立的平面直角坐标系的基础上，结合圆的参数方程，可以求得??圆弧ＡＢ段的参数表达式如下：??ｘ０１?＝?ｒ＊ｃｏｓ（ｗＡ）］??；！?ｈ?（２－１）??＾０１?＝ｒ＊ｓｉｎ（ｗＪ?＋?７？Ｊ??式中，叫——ＡＢ段圆弧的角度参数；??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压系统流体脉动主动控制方法研究现状[J]. 商夏,周华,杨华勇. 机械工程学报. 2019(24)
[2]极端工况双矩形腔静压推力轴承动态特性[J]. 于晓东,袁腾飞,李代阁,曲航,郑旭航. 力学学报. 2018(04)
[3]流固耦合影响下内啮合齿轮泵功率损失研究[J]. 邓斌,唐敬来,王国志,于兰英. 机械设计与制造. 2018(02)
[4]双圆弧斜齿齿轮泵脉动特性分析及齿形设计[J]. 李阁强,张龙飞,韩伟锋,邓效忠,冯勇. 中国机械工程. 2018(02)
[5]基于动网格方法的不同油膜厚度下静压轴承承载特性分析[J]. 张艳芹,孔祥滨,郭丽丽,程海阔,李锐. 哈尔滨理工大学学报. 2017(06)
[6]齿轮式机油泵齿形对流量特性的影响分析[J]. 王文,尹艳美,贺尚红,刘光明. 食品与机械. 2016(12)
[7]大侧隙外啮合齿轮泵的困油特性和流量特性[J]. 李玉龙,刘春艳,王生. 机械科学与技术. 2015(03)
[8]斜齿齿轮泵啮合载荷计算方法[J]. 李纪强,刘忠明. 液压与气动. 2014(11)
[9]消除外啮合斜齿齿轮泵困油现象的方法[J]. 杨国来,刘小雄,曹文斌,谢松林,尚文娟. 新技术新工艺. 2012(04)
[10]液压系统故障智能诊断技术现状与发展趋势[J]. 范士娟,杨超. 液压与气动. 2010(03)
博士论文
[1]高性能圆弧齿轮泵关键技术研究[D]. 周洋.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]圆锥滚子轴承润滑性能及热特性研究[D]. 张芸嘉.重庆大学 2018
[2]外啮合齿轮泵啮合载荷的数值模拟及动力学特性分析[D]. 聂瑞.合肥工业大学 2017
[3]双圆弧齿轮泵设计[D]. 梁雁昆.机械科学研究总院 2015
[4]基于FLUENT的外啮合斜齿轮泵内部流场的仿真与分析[D]. 毛子强.兰州理工大学 2014
[5]基于FLUENT的外啮合齿轮泵内部流场的仿真与分析[D]. 王鑫.兰州理工大学 2013
[6]高压外啮合斜齿轮泵特性分析与研究[D]. 刘小雄.兰州理工大学 2013
本文编号：3326608
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２圆弧齿形齿轮的传动过程??
?第２章双圆弧斜齿齿轮液压泵的齿形及参数设计???第２章双圆弧斜齿齿轮液压泵的齿形及齿轮参数设计??２．１引言??直齿渐开线齿形齿轮液压泵因其结构简单紧凑、便于加工和价格低廉等优点，??在工程中有着较为广泛的应用。但是该齿轮液压泵因齿形固有特性的影响，导致??了其在工作过程会存在困油现象、较高的噪声和较大的压力及流量脉动，极大地??影响了泵的性能。因此应对齿轮的齿形进行改进，选择斜齿圆弧齿形齿轮，从而??从理论上避免常见的齿轮液压泵所存在的困油现象，降低工作噪声并减弱流量脉??动的幅度，提升液压系统的稳定性。??本章将对双圆弧斜齿齿轮液压泵中主、被动齿轮的齿形曲线进行选取；建立??主、被动齿轮的端面齿形曲线方程，结合曲线方程以及工程需求，确定主动和被??动齿轮的结构参数并建立主、被动齿轮的二维及三维模型；最后，对主、被动齿??轮的啮合过程进行分析，以求得齿轮在啮合过程中的等效应力和接触应力。??２．２齿形曲线设计??２．２．１齿形曲线类型的确定??双圆弧斜齿齿轮的齿形曲线如下图２－１所示，包括两条圆弧和一条过渡曲线，??过渡曲线与圆弧在接触点处相切，直线、渐开线、正弦曲线和余弦曲线等曲线均??可作为过渡曲线。??丨压力芑」?圆弧??圆弧ｉ??？ｊ??＊４?＊？＊？．＊．＊？?？？＊？？＊＊?ｌｉ?＊＊？＊？？．？＊？??接触点??丨１／４周节丨１／４周节ｉ??＾??图２－１双圆弧斜齿齿轮的齿形曲线??１１??
?山东大学硕士学位论文???其中，渐开线作为过渡曲线除了具有其他几种类型的过渡曲线的优势之外，??还可以使得齿轮的传动过程更为平稳，因此在对双圆弧斜齿齿形齿轮液压泵进行??设计的过程中，选择“圆弧－渐开线－圆槐作为齿轮液压泵中主、被动齿轮的齿??形曲线。??２．２．２齿形曲线方程的建立??在“圆弧－渐开线－圆槐形式的齿形曲线的基础上，建立平面直角坐标系如??图２－２所示，通过图２－２可以看出，ＡＢ是一段圆弧，在这里假设其半径为ｒ，ＢＣ??段为渐开线，ＣＤ段也为圆弧，其半径和圆弧ＡＢ的半径相等。Ｂ点和Ｃ点为圆??弧和渐开线的过渡点。??？??〇?＞ｘ??图２－２?“圆弧－渐开线－圆槐齿形曲线坐标系??在图２－２所建立的平面直角坐标系的基础上，结合圆的参数方程，可以求得??圆弧ＡＢ段的参数表达式如下：??ｘ０１?＝?ｒ＊ｃｏｓ（ｗＡ）］??；！?ｈ?（２－１）??＾０１?＝ｒ＊ｓｉｎ（ｗＪ?＋?７？Ｊ??式中，叫——ＡＢ段圆弧的角度参数；??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压系统流体脉动主动控制方法研究现状[J]. 商夏,周华,杨华勇. 机械工程学报. 2019(24)
[2]极端工况双矩形腔静压推力轴承动态特性[J]. 于晓东,袁腾飞,李代阁,曲航,郑旭航. 力学学报. 2018(04)
[3]流固耦合影响下内啮合齿轮泵功率损失研究[J]. 邓斌,唐敬来,王国志,于兰英. 机械设计与制造. 2018(02)
[4]双圆弧斜齿齿轮泵脉动特性分析及齿形设计[J]. 李阁强,张龙飞,韩伟锋,邓效忠,冯勇. 中国机械工程. 2018(02)
[5]基于动网格方法的不同油膜厚度下静压轴承承载特性分析[J]. 张艳芹,孔祥滨,郭丽丽,程海阔,李锐. 哈尔滨理工大学学报. 2017(06)
[6]齿轮式机油泵齿形对流量特性的影响分析[J]. 王文,尹艳美,贺尚红,刘光明. 食品与机械. 2016(12)
[7]大侧隙外啮合齿轮泵的困油特性和流量特性[J]. 李玉龙,刘春艳,王生. 机械科学与技术. 2015(03)
[8]斜齿齿轮泵啮合载荷计算方法[J]. 李纪强,刘忠明. 液压与气动. 2014(11)
[9]消除外啮合斜齿齿轮泵困油现象的方法[J]. 杨国来,刘小雄,曹文斌,谢松林,尚文娟. 新技术新工艺. 2012(04)
[10]液压系统故障智能诊断技术现状与发展趋势[J]. 范士娟,杨超. 液压与气动. 2010(03)
博士论文
[1]高性能圆弧齿轮泵关键技术研究[D]. 周洋.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]圆锥滚子轴承润滑性能及热特性研究[D]. 张芸嘉.重庆大学 2018
[2]外啮合齿轮泵啮合载荷的数值模拟及动力学特性分析[D]. 聂瑞.合肥工业大学 2017
[3]双圆弧齿轮泵设计[D]. 梁雁昆.机械科学研究总院 2015
[4]基于FLUENT的外啮合斜齿轮泵内部流场的仿真与分析[D]. 毛子强.兰州理工大学 2014
[5]基于FLUENT的外啮合齿轮泵内部流场的仿真与分析[D]. 王鑫.兰州理工大学 2013
[6]高压外啮合斜齿轮泵特性分析与研究[D]. 刘小雄.兰州理工大学 2013
本文编号：3326608
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