外啮合摆线类齿轮泵啮合理论及设计制造研究

【摘要】：在齿轮泵中，最关键的部件是一对相互啮合的转子，而在齿轮泵转子设计中，最重要的是型线设计，因为转子型线基本决定了齿轮泵性能的好坏。今后齿轮泵的研究要向开发新型线，创造新产品的方向发展。 齿轮泵转子的齿廓型线一般为渐开线，渐开线型线虽设计加工方便，但存在原理性的困油现象；凸凸齿廓啮合使两齿轮在接触点处的综合曲率半径较小；当齿数较少时，渐开线齿轮存在根切现象。 本文借助现代啮合理论及计算机辅助几何设计，设计出一种新的外啮合摆线类转子型线，由圆弧及其共轭线(摆线类曲线)组成。这种转子具有良好的啮合性能，消除了困油现象，流量脉动小；由于没有根切现象，齿数可达到最少，齿间面积也增大很多；独特的凸凹啮合齿廓，使两齿轮在接触点处的综合曲率半径较大。 对此摆线类齿轮泵转子的啮合特性进行了理论分析和计算，并与同尺寸的渐开线转子的啮合特性作了比较；对基本几何参数的设计原则进行了探讨。 若把转子看作齿轮，加工齿轮的方法同样可用来加工齿轮泵的转子。目前转子常用的加工刀具有盘形刀具和滚刀。本文利用空间啮合原理设计了加工摆线类转子的盘形刀具。在动力齿轮传动中，滚刀的设计一般是已知基本齿条的齿廓方程，求解的是滚刀和齿轮的齿廓方程。而本文已知条件为按要求所设计的转子端面齿廓方程，由媒介共轭法，借助媒介齿条，把复杂的空间啮合问题降解为平行轴啮合问题，利用平面啮合原理，推导出媒介齿条的齿廓方程，进而推导出滚刀的端面齿廓方程。文中还求出了滚刀螺旋面的投影方程式，并与媒介齿条法面齿廓方程做了比较。这种设计方法简单可行，只涉及到平面啮合理论，结果直观，便于检验。