基于圆弧齿形的低脉动齿轮泵特性研究

发布时间：2020-05-29 13:28

【摘要】：齿轮泵作为机油泵在车辆的发动机润滑系统中得到广泛应用,但由于齿轮泵流量压力脉动较大,在引起自身振动的同时会引起下级元件的振动,加剧元件的磨损,减少使用寿命。齿轮泵还存在较为严重的气蚀问题,造成侧板损坏,严重影响系统安全性和可靠性。本文针对以上问题,研究一种低流量脉动的齿轮泵,对于提高车辆变速和润滑系统的工作性能和可靠性,保障装备可靠正常运转具有重要的意义。本文以圆弧齿轮泵为研究对象,基于数学方法建立“圆弧-渐开线-圆弧”圆弧齿形的数学模型,对其啮合的可行性进行验证。通过建立圆弧斜齿轮的瞬时流量模型,对瞬时流量品质进行分析。以渐开线齿轮泵为参考标准对齿形参数进行择优设计,发现圆弧齿形可以有效降低其流量脉动,同时其瞬时流量也不会降低。通过对圆弧齿轮泵的泄漏分析,建立齿腔压力与泄漏之间的关系,在此基础上利用Matlab和Fluent软件提出一种齿腔压力变化简化仿真方法,来降低利用商业仿真软件进行研究的工作量,提高研究效率,并对其可行性进行验证。在仿真过程中发现齿腔压力随着齿轮转动存在压力突跳现象,因此通过在浮动侧板上开设三角减振槽的方法来实现齿腔的预升压,减缓齿腔压力突跳,实现齿腔压力的平稳上升。利用Fluent仿真软件对圆弧齿轮泵的二维流场进行仿真,探究齿轮泵在转动过程中流场变化情况,为之后的研究奠定基础。对齿轮泵的压力及油液在运转过程中的速度分布进行分析,并与齿腔压力变化特性简化仿真模型结果进行比较,发现齿腔压力变化趋势类似,验证了简化仿真模型的部分正确性;分析了气穴对齿轮泵流场的影响。全文以圆弧齿轮泵为研究对象,通过对齿形的建模及瞬时流量分析,发现圆弧齿形在理论上可以有效降低流量脉动;基于对齿轮泵的泄漏理论分析提出一种简化的齿腔压力变化特性仿真方法,并验证其可行性;通过Fluent软件对齿轮泵二维流场进行分析,验证了简化仿真模型的部分正确性;对圆弧齿轮泵结构进行设计,得到齿轮泵的三维模型。
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外啮合齿轮泵

齿轮泵流量脉动大，又由于车辆传动箱内空间装蓄能器，故而导致液压系统压力波动大，由造成管路和下游元件损坏，影响系统正常工作题，造成侧板损坏，严重影响系统安全性和可低流量脉动的齿轮泵，对于提高车辆变速和障装备可靠正常运转具有重要的意义。泵脉动研究现状轮泵简介轮副结构的不同，，可分为外啮合式和内啮合式示。当齿轮按图示方向旋转时，互相啮合的齿轮大，形成部分真空，油箱中的油液在压差的作轮旋转将油液带到上方的压油腔中。压油腔容积减小，油液被齿轮挤压出去，实现齿轮泵

螺旋角,齿宽,不均匀系数,流量脉动

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文析，得到齿宽与螺旋角与流量不均匀系数之间的关系，如图 1-2 所示，并证明合理的选取螺旋角和齿宽参数能有效的减小流量脉动[14]。2009 年，KJ Huang 和WC Lian 通过使用全齿廓啮合斜齿轮来降低齿轮泵的流量脉动。结果表明在不串油的条件下，齿轮泵的流量脉动会随着螺旋角的增大逐渐减小[15]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.137.1

【参考文献】