船用燃油双螺杆泵转子齿形设计及加工技术研究

发布时间：2017-08-19 13:41

  本文关键词：船用燃油双螺杆泵转子齿形设计及加工技术研究

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【摘要】：双螺杆泵作为一种外啮合螺杆泵，因其具有结构紧凑、脉动小、吸入能力强、输送介质粘度适应范围广、输送流量大、平稳可靠、使用寿命长等优点，被广泛应用于造船、化工、食品、油田、热电厂、炼油厂、环保等领域。随着我国工业高速发展，国内对双螺杆泵需求越来越大。然而，国内双螺杆泵生产厂家自主设计能力不足，设计齿形单一、加工均匀性差，常常会出现运行不平稳、功率损耗大、磨损快等问题。因此，开展双螺杆泵转子齿形设计及加工方法研究，对改进螺杆泵性能，提高我国双螺杆泵自主研发能力具有重要的理论和实用双重价值。 本文以船用燃油双螺杆泵转子为研究对象，基于齿轮啮合原理，运用解析几何方法，分析了螺杆副的相互运动关系，提出了基于直线修形的二次圆弧修形法，建立基于Pro-E平台的三维模型，对主从螺杆虚拟装配模型进行空载动态干涉分析;并开发出螺杆转子型线计算机辅助设计软件；进而，结合空间包络理论，，设计出了圆弧修形螺杆加工专用成型刀具。具体研究内容如下: （1）基于双螺杆泵的四类密封条件和型线啮合特性，推导转子坐标转换方程，利用几何法、共轭原理推导出主从螺杆转子理论齿形方程。在分析螺杆运动情况的基础上，提出从动螺杆齿形径向直线修形法的一次修形，及圆弧修形法进行二次修形的螺杆齿形优化方法，结合齿轮啮合原理及坐标变换关系，推导出主杆包络共轭齿廓曲线。 （2）结合Pro/E软件建立修形后螺杆三维模型，对主从螺杆进行虚拟装配，分析在空载状态下螺杆副的动态接触情况，以检验螺杆齿形型线设计的合理性；针对燃油螺杆齿形设计计算繁琐的问题，基于Visual Basic5.0软件平台，开发出了可视化燃油螺杆泵螺杆齿形优化设计专用软件。 （3）基于啮合原理建立螺杆加工刀具坐标系与螺杆坐标系变换方程，结合在尖点处铣刀圆的切线应与该点的螺旋线的切线重合的螺杆刀具设计原则，分析螺杆与刀具的相互运动关系对刀具安装角和中心距影响规律，推导出基于离散点齿形的螺杆加工刀具接触方程。运用三次样条插值法求解刀具工件包络方程获得螺杆加工盘形刀具廓形，并进行样杆加工试验。
【关键词】：螺杆泵 螺杆转子 三维建模 接触条件式 盘形刀具
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.58;TH327
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究目的及意义8-9
• 1.2 螺杆泵工作原理及分类9-12
• 1.3 螺杆泵研究现状12-15
• 1.3.1 螺杆泵的发展史12-13
• 1.3.2 转子型线设计研究现状13-14
• 1.3.3 螺杆加工技术研究现状14-15
• 1.4 课题主要研究内容15-16
• 2 燃油双螺杆泵转子型线设计16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 螺杆泵设计原则16-17
• 2.2.1 螺杆泵四类密封条件16
• 2.2.2 转子型线设计原则16-17
• 2.3 主从螺杆端面理论齿廓设计17-22
• 2.3.1 螺杆坐标系的建立17-19
• 2.3.2 主从螺杆端面齿廓19-20
• 2.3.3 主从动螺杆齿廓设计20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 螺杆齿廓曲线修形23-33
• 3.1 引言23
• 3.2 主从螺杆端面齿廓直线修正法23-27
• 3.2.1 修正螺杆螺旋齿廓形状的原因23
• 3.2.2 从螺杆径向直线修形研究23-27
• 3.3 主从螺杆端面齿廓圆弧修正法27-32
• 3.3.1 采用圆弧修正法进行二次修形原因27
• 3.3.2 圆弧修正从动螺杆齿形曲线27-29
• 3.3.3 修正后主动螺杆齿形曲线29-30
• 3.3.4 主从螺杆实际齿廓型线方程30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 螺杆计算机辅助设计33-45
• 4.1 引言33
• 4.2 螺杆三维实体造型33-41
• 4.2.1 Pro/ENGINEER 简介33
• 4.2.2 螺杆三维模型建立33-39
• 4.2.3 螺杆泵干涉分析39-41
• 4.3 基于 VB 语言的螺杆齿形设计软件开发41-44
• 4.3.1 软件设计思想41-42
• 4.3.2 软件系统构成42-43
• 4.3.3 软件运行界面43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 螺杆加工刀具设计及加工实例45-62
• 5.1 引言45
• 5.2 螺杆加工方法45-46
• 5.3 盘形磨刀设计46-53
• 5.3.1 螺杆螺旋面方程46-47
• 5.3.2 坐标变换47-48
• 5.3.3 接触方程48-50
• 5.3.4 三次样条插值50-51
• 5.3.5 安装角和中心距51-53
• 5.4 加工实例53-57
• 5.4.1 刀具设计53-55
• 5.4.2 工艺分析55-57
• 5.5 双螺杆泵试验57-60
• 5.5.1 试验装置57-60
• 5.5.2 结果分析60
• 5.6 本章小结60-62
• 6 结论与展望62-63
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：701042