大流量内啮合齿轮泵的设计㊣精品文档值得下载

递的转矩齿轮的圆周力齿轮的径向力作用在轴上的支反力水平面内支反力，垂直面内支反力，计算轴的弯矩，并画弯转矩图如图所示。

转矩按脉动循环变化计算，取，则按计算，并画当量弯矩图。

图齿轮轴的受力分析校核轴的强度由前述计算可知，当量弯矩最大的地方在齿轮轴向中心面上。

考虑该轴是个齿轮轴，校核齿轮的右端面靠近支撑点的面，此处的当量弯矩为又抗弯截面系数，所以弯扭合成强度为显然，，故安全。

本章小结本章完成了对内啮合齿轮副的设计，该内啮合齿轮副既满足泵的排量要求，又满足齿轮的传动要求。

设计出的齿轮副的参数如下其中分度圆压力角，齿顶高系数，顶隙系数，变位系数。

内齿环的材料选取，小齿轮的材料选取，这两种合金钢均有很高的强度韧性，经热处理后有很高的硬度和耐磨性。

小齿轮及轴的结构图内齿轮的结构图如下所示图小齿轮及轴的结构图图内齿轮的结构图月牙板的设计月牙板位于两齿轮之间，同齿轮的啮合线起把两齿轮与侧板围成的密封腔分成两部分，即吸油腔和压油腔。

吸油腔和压油腔的隔开是构成容积式泵的必要条件之。

齿轮齿顶与月牙板之间的间隙，是内啮合齿轮泵内泄漏的主要途径之。

月牙板有固定式和活动式两种。

固定式月牙板结构简单，但与齿轮齿顶之间的间隙不会变化。

活动式月牙板结构复杂，与齿轮齿顶之间的间隙可以变化，能够实现径向间隙的自动补偿。

这里采用的是固定式月牙板，有两根轴通过月牙板将其固定在泵体和前泵盖上。

设计固定式月牙板，主要考虑月牙板与齿顶之间的缝隙大小如何取舍。

合适大小的缝隙既能保证良好的密封，又能最大程度减小功率损失。

从减小功率损失的角度出发，利用最优化设计理论径向间隙泄漏理论和缝隙流量理论对内啮合渐开线齿轮泵小齿轮齿顶与月牙板间的间隙进行优化研究，推导出间隙优化模型，并求出最佳间隙解式中，为小齿轮齿数，为为小齿轮齿顶厚，为小齿轮齿顶圆半径，为液体的动力粘度，为小齿轮转动角速度，为齿轮泵吸压油腔压差。

这里以号液压油作为设计参考计算间隙大小。

将，，，，，代入上式得。

所以，小齿轮齿顶与月牙板间隙取，内齿轮齿顶与月牙板间隙取。

根据月牙板的使用环境，要求它具有很高的强度韧性和耐磨性，并且具有定的热疲劳抗力。

基于此，对月牙板的材料选用合金钢。

具有很高的强度韧性和耐磨性及良好的淬透性它在室温时和时的力学性能几乎完全相同经高频淬火后再回火，其表面的硬度耐磨性进步加强。

因此，材料完全能达到月牙板的使用要求。

月牙板的结构图如图所示图月牙板结构图浮动侧板的设计浮动侧板是渐开线内啮合齿轮泵中个非常关键的零部件，其结构精密复杂。

泵中轴向间隙的自动补偿，就是通过浮动侧板实现的。

在种程度上浮动侧板的结构性能直接决定了泵的容积效率和寿命。

浮动侧板结构性能的优劣是内啮合齿轮泵整体性能好坏的重要标志之。

根据浮动侧板的使用环境，要求它具有很高的强度硬度以及良好的塑性韧性和耐磨性，承受冲击性能好，并且具有定的热疲劳抗力。

基于此，对浮动侧板的材料选用合金钢。

具有很高的强度韧性和耐磨性及良好的淬透性它在室温时和时的力学性能几乎完全相同经高频淬火后再回火，其表面的硬度耐磨性进步加强。

因此，材料完全能达到浮动侧板的使用要求。

浮动侧板的结构分析内啮合齿轮泵的浮动侧板结构图如图所示。

浮动侧板背面有背压室。

高油腔的压力油经侧板上的通孔与背压室相通，当高油腔的压力升高时，背压室内的压力也随之升高。

在背压的作用下，齿轮泵两侧的浮动侧板紧贴在小齿轮内齿轮和月牙板端面上。

当轮齿端面使浮动侧板磨损后，浮动侧板在背压室压力油的作用下向下移动，从而自动补偿轴向间隙，这就避免了因轴向间隙增大而导致容积效率下降的问题。

图浮动侧板结构图孔连通着压油腔和背压室如图所示。

压油腔的压力有通过孔进入背压室后，就会在浮动侧板上产生个向下的压紧力只，这个力稍大于压油腔对动侧板向上的反推力，从而使浮动侧板紧紧贴在小齿轮和内齿轮的轮齿端面上，减小了轴向间隙泄露，这时我们称浮动侧板所处的状态为过平衡状态。

当压油腔油液的压力发生大小变化时，背压室内油液的压力紧跟着发生大小变化，并且始终使，自动补偿轴向间隙泄漏。

齿轮泵运转时，小齿轮带动内齿环高件用来施加的载荷主要有下面的几种力表面的分布载荷位移的约束体积载荷惯性载荷耦合场的载荷。

在对这里的内啮合齿轮泵施加约束条件时，通过分析可以看出齿轮泵的浮动侧板在功能上与壳体共同形成高压油腔和低压油腔在约束关系上，借助于壳体的连接螺栓孔对内啮合齿轮泵壳体的自由度实现约束，因此对壳体的个连接螺栓孔需要施加三个方向的约束，即对壳体的螺孔的内部施加全约束。

由于壳体分为高压区和低压区，低压区的压力为负值，忽略不计，所以在对壳体施加载荷时只在高压油的出口通道的内壁和高压油区的内壁施加的压力载荷，模拟内啮合齿轮泵在额定工作压力下的运行情况。

运行结果并查看求解结果计算完成后，通过后处理器来查看壳体的变形情况和等效应力云图。

图泵体等效应力分布图图泵体总变形分布图由图可以看出，球墨铸铁泵体的等效应力主要分布在泵体内表面靠近左下角螺钉孔的位置，最大应力为，此应力值远小于材料的屈服极限值和抗拉强度值。

由图可以看出泵体的变形主要分布在左侧中部和出油孔，最大变形为，能够满足泵的工作要求。

有分析结果可以知道，现有泵体的强度能够满足工作要求，但泵体有过多的强度剩余，这样就造成了材料的浪费，应该对泵体进行优化，适当改变它的形状，减小应力小的地方的厚度。

前泵盖后泵盖的设计前泵盖的结构简图如图所示。

前泵盖主要起支撑小齿轮轴的作用，泵盖上的两个小孔，用来安装穿过月牙板的两根轴，起定位作用。

中间的轴孔用来安装滑动轴承，选用的滑动轴承与泵体的样。

泵盖正反两面的的圆形凸台上都有个密封槽，用以放置形密封圈，起密封的作用。

齿轮泵的后泵盖结构图如图所示，其形状规则对称，结构比较简单。

后泵盖作为齿轮泵体后侧的终端部件，它能与泵体很好得配合，起到了很好的密封作用，既防止了内部油液的外漏，又避免了外部的污染物进入泵体内部。

齿轮泵的前泵盖和后泵盖的材料都是铝合金，该材料的密度比较小，相对于同体积的铸钢铸铁重量要小其强度硬度韧性等机械性能都满足泵的设计要求另外，铝合金还有较好的导热性和散热性，这就为齿轮泵的持续运行提供了先决条件。

图前泵盖结构图图后泵盖结构图连接法兰的设计连接法兰的结构简图如图所示。

连接法兰在这里主要是把齿轮泵和电机或其它动力输出装置连接起来，把电机或其它动力输出装置的扭矩传递给齿轮泵，然后齿轮泵在把机械能扭矩转化为压力能输出。

连接法兰的材料为铸钢，现行规范法兰连接的设计主要以强度为依据，铸钢的机械性能完全能满足法兰强度的要求。

图连接法兰结构图总结内啮合齿轮泵因其结构简单压力脉动小噪声小等优势得到广泛的应用。

本文设计的渐开线内啮合齿轮泵额定工作压力为，流量，具有轴向间隙自动补偿。

内啮合齿轮泵的排量由对啮合的内齿轮决定，因此设计从渐开线内啮合齿轮副开始。

泵的排量是由齿轮的多个参数决定的，排量是已知的，这是个多变量的未知方程，有很多解。

我使用了编码，用列举法，在算法中对数据进行了初步筛选。

从得出的数据中选取了组，并对它进行校核。

月牙板的设计主要考虑月牙板与齿顶的间隙。

对于浮动侧板，为了实现它的轴向移动，合适选择背压室的面积进出油孔的位置及大小。

内齿轮月牙板及浮动侧板设计完成后，剩下零部件的形状也就基本确定了，主要是考虑了强度支撑密封等因素。

该内啮合齿轮泵完成了给定的设计参数，但本人能力经验有限，该设计还有需要改进的地方。

可以采用活动的月牙板，使泵具有径向间隙的自动补偿。

泵体的强度过剩，造成材料的浪费，应该对其进行优化，得到更加合理的机构。

致谢参考文献章宏甲，黄谊，王积伟主编液压与气动传动北京机械工业出版社，俞云飞液压泵的发展张望液压气动与密封，雷天觉新编液压工程手册上册北京北京理工大学出版社，雷天觉液压工程手册工版北京机械工业出版社，栗振辉齿轮泵研究的现状与发展起重运输机械刘臻树高压齿轮泵齿轮弯曲强度计算探讨液压与气动，李尚义谈谈齿轮泵轮齿接触疲劳强度的计算机床与液压，许仰曾世纪液压泵的发展趋势液压泵胡志强泵技术发展趋势通用机械姚培棣内啮合齿轮泵和泵液压与气动张展，朱景梓，秦立高编著渐开线内啮合圆柱齿轮传动北京国防工业出版社，钟方毅，吴昌林，唐增宝主编机械设计第二版武汉华中科技大学出版社，李宏伟，高绍站内啮合齿轮泵齿轮轴的受力分析液压与气动吴军强，廖敏内啮合渐开线齿轮泵小齿轮齿顶与月牙板间的间隙优化机床与液压朱佳斌内啮合齿轮泵浮动侧板的结构分析与设计硕士学位论文保存地点兰州理工大学，速旋转。

当由小齿轮和内齿环的对轮齿及齿轮两端的浮动侧板组成的密闭容积由高压区排完油进入低压区的瞬间，其体积最小。

进入低压区后，这段密封容积要增大，即完成吸油动作。

但这时候，该段容积还在泵体的包围之中，泵体阻断了其吸油的通路。

若小齿轮继续带动内齿环旋转，那么这段容积就会继续增大，同时却无法完成吸油动作，这就势必会造成气穴现象。

这不是我们所期望看到的。

为了防止这段容积内油液气穴现象的发生，在浮动侧板对应的区域加工了小孔。

小孔连通背压室和低压区的初始位置。

背压室内油液的压力很高，接近于压油腔油液的压力。

若将背压室的油液直接补充到易发生气穴的密闭容积，高压的油液定会对轮齿造成很大的冲击。

因此，小孔的直径开得很小，起到了阻尼孔的作用。

这样，背压室的高压油液经过小孔后，由于阻尼孔的压力损耗，使油液的压力很低，就不会对轮齿造成冲击了。

另外，在浮动侧板正面小孔处加工了个圆形槽，以便在此处聚集有更多的油液来补充。