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摆线
设计
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摆线泵泵站设计计算说明书 摆线泵是一种内啮合齿轮泵，具有结构紧凑，容积效率高，工作平稳等特点，在动力机械、机床、和许多轻工业机械中被广泛应用。参阅相关的论文，目前很少有能直接用于摆线泵理论排量精确计算的数学模型，所论述的外转子非啮合区齿廓以锐角转折，不便于制造。为此，根据啮合传动原理，导出摆线泵的齿廓坐标计算的数学公式，并得出了理论排量计算的数学公式，便于从事摆线泵设计和制造的同行直接引用 。 直流电机转速为 8000r/星齿轮转动比 心距 a=压 8 3 摆线泵泵站的结构概述 摆线泵是一种为输送液质流体而提供中、低压力的装置，它与渐开线齿轮泵比较，在相同的结构尺寸条件下具有流量大的优点。 图 1 中绘出 摆线泵 的三个构件，在座圈上切制了容纳摆线啮合副的圆柱形凹坑，钻出进液孔和出液孔，并且还制出两个圆弧形构槽，作为进液区和出液区。进液孔和出液孔分别与阀板连通。另有一个端盖将摆线啮合副密封（图中未画出）。在端盖上有，供驱动轴通过并与摆线齿轮键销联接。 出油孔进油孔座圈摆线齿轮圆弧齿圈内啮合中心距图 1 摆线泵的主要构件 电动机的转速经一级渐开线行星齿轮机构减速后，使摆线齿轮的 驱动轴低速回转，带 动摆线泵运转。图 2 中绘出摆线泵的啮合过程，其中摆线齿轮的齿数为 8，分齿角为 45，图示的每步转角 9；圆弧齿圈的齿数为 9，在摆线齿轮的推动下，每步对应回转角 8（注：实际运行是连续回转，而不是步进回转）。当 摆线齿轮的转角为 45 时，完成一对轮齿的啮合传动全过程。从图 2中可以看出：在水平中心线的上方，摆线齿轮与内齿圈之间的齿间空腔逐渐增大，产生负压，因而能经由管道从储液箱吸入油液或其它液态工质；在水平中心线的下方，齿间空腔逐渐减小，从而使已存贮在齿间空腔内的液态工质的压力增大并输出。液态工质的工作压力由后续的 液压系统中的溢流阀或调压阀控制。 图 2 摆线泵的啮合过程 摆线泵的总体结构如图 3 所示，电动机经一级渐开线行星减速机构降速驱动摆线泵的摆线啮合副工作，摆线泵上附有低压液体进液管、溢流阀和高压液体出口接头等相关配件。 图 3 摆线泵 站 的总体结构 4 电动机主要参数选择 直流电机转速为 8000r/ 渐开线行星减速传动机构设计 渐开线行星齿轮传动设计时必须满足以下 4 项 准则 要求： 1)传动比条件 在选配中心 齿轮和内齿圈的齿数时，必须满足 传动比 求 。 2)同中心距条件 即行星齿轮与内齿圈的中心距和行星 齿轮与中心齿 轮的中心距必须相等。 3)多个行星齿轮均匀分布条件 即必须保障多个行星齿轮能 够被 均 匀安装在行星 架上 ， 并能与内齿圈和中心 齿 轮正确啮合。 4)不邻接条件 行星齿轮数 量在三个以上时，必须防止相邻的行星齿轮不干涉 。 齿数、模数和行星齿轮数目确定 (1) 为满足 准则 1） ,渐开线行星减速机构的传动比按下式计算 3111 （ 1） 根据输入和输出转速的要求，即可按式 设计 确定 中心齿轮 1 和齿圈 3 的齿数， 即 3 1 1( 1)Hz z i=12(660 （ 2） 行星齿轮 2 可按下式计算确定 312 2 =(602=24 位传动设计计算 求得的2取邻近的整数。为满足 准则 2） 的要求，可分两种情况 处理：如按上式求得的2必然满足 准则 2） 的要求，齿轮可以采用标准齿轮，也可以采用变位齿轮；如2必须采用变位齿轮才能满足 准则 2） 的要求。 齿轮几何尺寸计算 1） 确定模数和齿数 根据结构尺寸 要求， 初选齿轮的 模数 m。根据传动比和设置行星齿轮的数量，按式 （ 2）和（ 4）计算确定 齿数 后按式 （ 3）计算行星齿轮 2 的 齿数 定齿数 、 过程是一个反 复分析比较的过程，力求获得一组优化的数据。 齿形标准参数为刀具角 =20 、齿顶高系数 =隙系数 c*= 2） 变位齿轮传动设计和主要几何尺寸计算 计算中心距 : 两对齿轮的标准中心距为 1 2 1 21 ()2a m z z=2+24) =18 2 3 3 21 ()2a m z z=018 根据同中心距条件，取 12 23）计算啮合角 1212 12c o sa r c c o s ( ) = 2323 23c o sa r c c o s ( ) =）计算变位系数 1212 12()2 t a x i n v i n v =232 23()2 t a x i n v i n v =中渐开线函数按下式计算 1 2 1 212 t a v =t a v = 3 2 3 2 3t a ni n v =度值以弧度计。根据求得的12()32()，可适当分配1x、2x、3x。在确定各变位系数值时，必须顾及不发生根切的条件和齿顶不变尖条件 轮齿廓的渐开线坐标计算及齿形绘制 绘中心齿轮 1 的齿廓数据 行星齿轮 2 的齿廓数据 内齿轮 3 的齿廓数据 星传动啮合状态检验 采用多个行星齿 轮能提高传动机构的负荷能力，但必须满足上述 准则 3） 和准则 4） 。设行星齿轮的数量为 n ，根据 准则 3） 的要求，必须按下式校核计算，并调整3z、1 31n =(60+12)/3=24 为整数 根据 准则 4） 的要求，必须满足条件式 *1 2 2( ) s i n ( ) 2 2az z z （ 5） (12+24) /3)= 28 1）避免产生根切 。要求选定的变位系数不小于齿轮不产生根切 最小变位系数。 2）避免齿顶变尖。要求选定的变位系数不能太大，过大的变位量会导致齿轮的齿顶厚度缩小为零值甚至为负值，这是不允许的。 3） 各齿轮的变位系数值按无侧隙啮合方程式计算确定。 4） 绘制啮合状态图 为了检查设计计算的正确性，应用 件计算渐开线齿廓坐标， 再应用 台绘制齿轮截面图，并将齿轮截面图安装成行星星传动机构的啮合状态图。在啮合状态图中齿廓不得相交，也不能存在间隙。 渐开线齿廓的坐标计算 渐开线方程为 ta nk k k 基圆半径为， 1 c o m z 在基圆上渐开线的压力角为 0 ，从基 圆开始计算渐开线的直角坐标值为 k kk k k值从 0开始，按取定的计算步长，逐次计算出渐开线齿廓的坐标值。 应用 台绘制齿轮啮合状态图。 6
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