（机械制造及其自动化专业论文）外啮合齿轮泵cad的研究.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 摘要 液压泵在液压系统中的地位至关重要，是整个液压系统的动力提供单元。齿 轮泵具有结构简单、体积小、重量轻、零件少、制造容易、维修方便、价格低廉、 转速范围广、对油液的污染不敏感等特点，所以在各类机械工程中得到广泛的应 用。 当前，c a d 技术在我国得到了广泛的应用，极大地提高了企业产品设计的能力。 为缩短齿轮泵的设计周期，降低成本，避免设计过程中的一些重复性工作，将c a d 技术引入到齿轮泵的设计过程中来成为一种趋势。 为了减小外啮合齿轮泵的外形尺寸，泵齿轮的齿数通常较少，为了避免根切， 常采用正变位传动。齿轮的几何参数和啮合参数公式比较多且烦琐，传统的手工 计算容易出错，为此本文运用v i s u a lb a s i c6 o 编程工具编制了泵齿轮的可视化 计算程序。研究了当今主流三维软件s o i i d 晴o r k s 的二次开发技术和参数化设计思 想，以v i s u a lb a s i c 6 0 为工具，s o l i d w o r k s2 0 0 6 为平台，运用程序驱动法和尺 寸驱动法分别编制了泵内主要零件圆柱直齿轮和主动、从动轴的参数化建模程序， 并制作成s o l i d w o r k s 内部的插件菜单，提高了设计效率。分析了外啮合齿轮泵的 输出特性，建立了理论排量、瞬时流量、流量脉动的数学模型，并在此基础上进 行齿轮参数的优化设计。在s o l i c h w o r k s 中建立了齿轮泵的三维模型，为后续的c a e 分析奠定了基础。井利用其内部的插件c o s m o s m o t i o n 进行啮合副的运动仿真和 干涉检查。 根据生产企业或本领域特定的产品特点，对将商品化、通用化的c a d 软件进行 二次开发，得到一个用户化、专业化、集成化、知识化的软件，进而以提高设计 效率，是现在研究热点之一。本论文所做的一些工作可以为其他机械产品的设计 提供一些借鉴。 关键词：齿轮泵，计算机辅助设计，尺寸驱动，a p i 湖北工业大学硕士学位论丈 a b s t r a c t t h es t a t u so fh y d r a u l i cp u m p si nt h eh y d r a u l i cs y s t e mi sc r u c i a t , a n di tp r o v i d e t h ee n t i r eh y d r a u l i cs 3 ，s t e mw i t hp o w e ru n i tg e a rp u m p sc h a r a c t e r i s t i c si ss i m p l ei n s t r u c t u r e , s m a l ls i z e ，l i g h tw r i g h t ，s m a l lp a r t s ，髓s yt om a n u f a o t u r e ，c , o n v e n i e n tt o m a i n t e n a n c e 。l o wp r i c e s , w i d es p e e dr a n g e ，n o ts e n s i t i v et oo i jp o l l u t i o n t h e r e f o r e ， g e a rp u m p si sw i d e l yu s e di na l lk i n d so fm a c h i n e r ya n de n g i n e e r i n g a tp r e s e n t t h et e c h n o l o g yo fc a di nc h i n ah a v eb e i n gw i d e l ya p p l i e d , a n di th a s g r e a t l ye n h a n c e dt h ee n t e r p r i s e sa b i l 时t od e s i g np r o d u c t s t os h o r t e nt h ec y c l eo f g e a r p u m p d e s i g n , r e d u c ec o s t s ，a n da v o i dt h er e p e a t a b i l i t yo f w o r k i nt h ed e s i g np r o c e s s ，i t i sb e c o m i n gat r e n dt om a k eu s ef u l lo f c a dt e c h n o l o g yt od e s i g nt h eg e a rp u m p s i no r d e rt or e d u c ee x t e r n a lg e a rp u m pd i m e n s i o n s ，t h eg e a rt e e t ho fp u m pi s u s u a l l yl e s s i no r d e rt o a v o i d c u t t i n gt h et o o t hr o o t ，i t o r e nu s e dt ob e v a i l a b l e - t r a n s m i s s i o n t h ef o r m u l ao fg e a rg e o m e t r i cp a r a m e t e r sa n dm e s h i n g p a r a m e t e r si sm o r ea n dc u m b e r s o m e t h et r a d i t i o n a lm a n l 皿jc a l c u l a t i o ni sp r o n et o e i t o ki nt h i sp a p e r , t h ea u t h o rt a k ev i s u a lb a s i c6 0a sp r o g r a m m i n gt o o l sa n dd e s i g n t h ep r o g r a mo fp u m pg e a r sp a r a m e t e r st h ea u t h o rr e s e a r c h e do nt h ec u r r e n t m a i n s t r e a m3 ds o l i d w o r k ss o f t w a r ed e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y , t a k e dv i s u a lb a s i c6 0a s ad e v e l o p m e n tt 0 0 1 s o l i d w o r k s2 0 0 6a sap l a t f o r m , u s e dt h em e t h o do fd r i v e r s p r o c e d u r e sa n dd r i v e r sd i m e n s i o na n dd e s i g n e dt h em a i np a r t so fp u m p sg e a ra n da x i s o fp a r a m e t r i cm o d e l i n gp r o g r a m ，a n dp r o d u c e dt h ea d d - i nm e n ut oi m p r o v et h e e 历c i e n c yo fd e s i g n o nt h eb a s i so fa n a l y s i so ft h ee x t e r n a lg e a rp u m po u t p u t c h a r a c t e r i s t i c ，t h ea u t h o re s t a b l i s h e dt h et h e o r e t i c a ld i s p l a c e m e n t ，i n s t a n t a n e o u sn o w f l o w p u l s a t i o nm a t h e m a t i c a lm o d e l ，a n df i n s i s h e dt h eo p t i m a ld e s i g no np a r a m e t e r sg e a r 1 1 他g e a rp u m p3 d m o d e l j nt h es o l i d w o r k sh a sb ee s t a b l i s h e da n dl a i dt h ef o u n d a t i o n f o rt h ef o b o w - u po fc a e m a k e du s eo fi t si n t e r n a la d d i nc o s m o s m o t i o n m o t i o n s i m u l a t i o na n di n t e r f e r e n c ec h e c k i n gh a sb ef i n i s h e d a c c o r d i n gt ot h es p e c i f i cp r o d u c tc h a r a c t e r i s t i c so fa 咖r i s e ，u s et h ec o m m e r c i a l a n dg e n e r i cc a ds o r w a r ef o rs e c o n d a r yd e v e l o p m e n t ，g e tac u s t o m i z e d , p r o f e s s i o n a l ， i n t e g r a t e d k n o w l e d g e - b a s e ds o r w a r e ，i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo f d e s i g n , w h i c hi so n e o ft h eh o ts t u d i e ds p o t sn o w i nt h i sp a p e r , s o m eo ft h ew o r kd o n ec a np r o v i d es o m e r e f ；e r a n c ef o ro t l i 盯m e c h a n i c a lp r o d u c td e s i g n 诹1 l 亡工繁火港 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取 得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：童二j 尊日期：狮7 年月1 3 日 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子舨，允许论文被查阅和借阅。本人授 权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者签名：季j 尊、 日期渊年占月1 3 日 f 指导教师 日期： 湖北5 - 业大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 齿轮泵的工作原理 1 1 1 齿轮泵简介 液压传动系统中使用的液压泵是一种能量转换传递装置，它把原动机的机械 能转换成油液的压力传给液压系统，属于液压系统中的能源装置【。目前液压泵按 其主要运动构件的形状和运动方式分，有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵、轴向柱塞泵、 径向柱塞泵等类型。齿轮泵以其结构紧凑、体积小、重量轻、自吸性能好、对污 物不敏感、工作可靠、寿命长、便于维护修理、成本低。广泛地应用于各种液压 机械上1 2 i p l 。 齿轮泵的分类： 一、按齿轮啮合形式分：外啮合式、内啮合式。 二、按齿形曲线分：渐开线齿形、圆弧形、摆线形。 三、按齿面形式分：直齿齿轮式、斜齿齿轮式、人字齿轮式、圆弧齿面的齿 轮式。其中斜齿、人字齿、圆弧齿与直齿相比，啮合性能好一些，啮合无声、无 撞击，寿命较长。由于斜角不能太大，故对流量脉动的改善不是很显著；如果斜 角太大，会使吸压油腔相通，所以应用不多。 四、按啮合齿轮的个数分：二齿轮式、多齿轮式。多齿轮组成并联的多个齿 轮泵，能同时向多个执行元件供给压力油，多齿轮也可组成串联的多个齿轮泵， 使液体获得更高的压力。 五、按级数分：单级齿轮泵、多级齿轮泵。 六、按压力分：低压齿轮泵伊2 5 b m - ) 、中压齿轮泵c o 2 s - s o b a o 、中高压齿轮 泵( p s o - 1 6 0 b a o 、高压齿轮泵( p 1 6 0 3 1 5 ) 嗍。 目前齿轮泵的流量范围为q = 2 5 7 5 0 l ，m i n ；压力范围为p = l o - - 3 1 5 b a r ；转速范 围为n = 3 吣- 4 0 0 0 r m i n ，高速时( 如应用在飞机上) 可达8 0 0 0 f r a i n ；容积效率为t 1 ， = o 8 8 - - 0 9 6 ；总效率为t l 卸7 8 o 9 2 。 1 1 2 外啮合齿轮泵的工作原理 外啮合齿轮泵的工作原理如图1 1 所示。在泵的壳体内有一对外啮合齿轮，齿 轮两侧有端盖。泵体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作容腔。当齿 湖北工业大学硕士学位论文 轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积 逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液在大气压的作用下，经液压泵的吸油管 被吸进来，进入右侧吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮的转动，把油液带到左 侧压油腔去。在压油区一侧，由于轮齿逐渐进入啮合，密封工作容积不断减小， 油液便被挤出去。吸油区和压油区是由相互啮合的轮齿以及泵体分隔开的。两齿 轮不断地转动，泵的吸油口和排油口便连续不断地吸油与排油，使泵不停的向系 统供油嗍。 图i = i 齿轮泵工作原理图 1 2 齿轮泵的国内外现状及发展 1 2 1 啮合齿轮泵的研究现状 国内外有关齿轮泵的研究主要集中在以下几个方面： 1 齿轮参数及泵体结构的优化设计 作为液压系统传动动力源的齿轮泵，在设计齿轮时，主要应考虑以下要求嘲： 在满足油泵排量的要求下，尽可能选取较小的尺寸，以得到较小的油泵外形：齿 轮参数的选择尽可能考虑减少流量的脉动与噪音的产生；选择合适的齿顶厚度、 齿轮宽度及幅面宽度( 齿根圆半径与齿轮轴半径的差) ，能起到减少泄漏及摩擦损 失的作用，提高油泵效率：齿轮及轮轴具有适应工况要求的强度，要求尺寸整齐 标准，为编制制造工艺创造条件。苏勇1 刀对齿轮泵的模数、齿数变位系数、齿 轮间隙的选择做了些探讨。齿轮泵中一对齿轮，是最关键的元件其参数选择 2 湖北工业大学硕士学位论文 合理与否，将直接影响着泵的性能、噪声和寿命。根据不同的应用场合需要，会 有不同的优化数学模型。李志华等人提出了一个多目标离散变量优化设计数学模 型，同时考虑到了齿轮泵工作条件不同，设计者按具体条件，考虑主要问题侧重 面的不同，构建了包括：流量脉动率最小、单位排量体积最小和径向力最小这三 个主要目标函数。 2 困油冲击及卸荷措施 齿轮泵的困油现象对齿轮泵乃至整个液压系统都产生了很大的危害。困油冲 击与齿轮啮合的重叠系数及卸荷是否完全等有很大关系( 包括卸荷槽的位置、形状 及面积等) 。 3 齿轮泵噪声的控制技术。 液压系统噪声的根源是复杂的和多方面的，它涉及到液压技术，流体力学， 振动力学，声学及其他学科的渗透和影响，液压泵产生噪声，一般与其种类，结 构，大小，转速及工作压力有关。液压泵的噪声随液压功率的增加而增加，而液 压功率是由泵的输出功率p ，每转排量q 及转速n 这三个工作参数的增加而增 加。对于齿轮泵，可以采取如下措施来降低噪声【柳：加大罩壳的厚度、提高零部件 的刚性、使油容易吸进、改进困油卸荷槽、改进齿形、使齿轮的模数减小，加大 齿宽，提高零部件尺寸的精度及降低表面粗糙度等。 4 降低齿轮泵的流量脉动的方法 由于齿轮泵的流量脉动较大，在一些要求较高的液压系统中，很少采用齿轮 泵。关于降低齿轮泵流量脉动的方法已有很多，如合理选择齿轮的参数；采用剖 分式齿轮；采用多齿轮等。 5 齿轮泵的变量方法研究 齿轮泵不能变量大大限制了它的使用范围，丁万荣等人提出了用通过改变齿 轮啮合宽度来改变排量，比较具有实用价值。可以根据需要做成手动变量操作方 式和自动变量操作方式，其排量与啮合宽度成线性关系。改变啮合宽度的关键是 解决齿轮泵的轴向密封。祝海林等人提出两齿轮式变量，两齿轮式齿轮大小不等， 分别以小齿轮和大齿轮作主动轮可以获得两种排量，还有多齿轮式、带内齿圈式、 转动轴套式、变转速。 6 齿轮泵高压化的研究 高压齿轮泵和低压齿轮泵的工作原理是相同的，但低压齿轮泵却不能在高压 下使用 9 1 。其原因有二：a 1 由于低压齿轮泵齿轮的端面间隙和径向间隙都是定值， 当工作压力提高后，其间隙的泄漏量大大增加，使容积效率显著下降：b ) 随着工作 压力的提高，不平衡的径向力也随之增大，以致轴承承载能力不足而不能工作。 湖北工业大学硕士学位论文 目前研究的解决方法有：a ) 对齿轮的径向问隙和轴向间隙进行自动补偿；b ) 减小齿 轮泵的径向力，可通过减小排油口的尺寸、优化齿轮参数，改变齿轮密封的齿数； c ) 提高轴承的承载能力，如采用新型复合材料滑动轴承代替滚针轴承。d ) 采用多级 齿轮泵，即将两个以上齿轮泵串联来提高压力 1 2 2 齿轮泵的发展趋势 液压传动系统正向着快响应、小体积、低噪声的方向发展。为了适应这种要 求，齿轮泵除积极采取措施保持其在中低压定量系统，润滑系统等的霸主地位外， 尚需要向以下几方向发展 1 1 a 1 高压化 高压化是系统所要求的，也是齿轮泵与柱塞泵、叶片泵竞争所必须解决的问 题。齿轮泵的高压化工作己取得了较大进展，但因受其本身的限制，要想进一步 提高工作压力是很困难的，必须研制出新结构的齿轮泵。 2 f 氏流量脉动 流量脉动将引起压力脉动，从而导致系统产生振动和噪声，这是与液压系统 的要求不符的。 3 低噪声 国外早就有“安静”的液压泵之说。随着人们环保意识的增强，对齿轮泵的 噪声要求也越来越严格。齿轮泵的噪声主要由两部分组成，一部分是齿轮啮合过 程中所产生的机械噪声，另一部分是困油冲击所产生的液压噪声。前者与齿轮的 加工精度有关，后者主要取决于泵的卸荷是否彻底。在这方面，内啮合齿轮泵因 具有运转平稳、无困油现象、噪声低等特点，因此今后将会有较大发展。 4 大排量 对于一些要求快速运动的系统来说，大捧量是必需的。但普通齿轮泵排量的 提高受到很多因素的限制。这方面，平衡式复合齿轮泵具有显著优势，如l 台三 惰轮复合齿轮泵的排量相当于6 台单泵的排量 5 变排量 齿轮泵的排量不可调节，限制了它的使用范围。为了改变齿轮泵的排量，国 内外学者进行了大量的研究工作，并取得了很多研究成果。有关齿轮泵变排量方 面的专利已有很多，但真正能转化为产品的却不多。 4 湖北工业大学硕士学位论文 1 3c a d 技术发展的过程和现状 1 c a d 技术从出现到现在经历了如下三个发展阶段0 2 ( 1 ) 第一代绘图软件 该阶段主要解决两维绘图闯题，在计算机内记录的是所有图素的几何信息， 只是一个单纯的绘图工具，各图素之间没有拓扑关系、装配关系，缺乏对设计知 识、设计约束、功能条件的表达和处理，只能局限于产品详细设计阶段，不能支 持设计的完整阶段，也不符合设计人员的习惯，给设计的一致性维护工作带来很 大困难。其设计模式和观念已经不能适应现代设计的需求。 ( 2 ) 第二代绘图软件 这一代软件的主要功能有二维造型、三维造型、有限元分析和数控加工等功 能，但这一代c a d 系统是一个分离的数据结构与多个数据库的集合，各功能模块间 的数据传递主要是借助于数据文件，其辅助设计范畴仍然局限于详细设计阶段的 绘图、造型和分析。 ( 3 ) 第三代绘图软件 这一代软件从单纯的绘图工具逐渐向分析、设计阶段发展。以三维设计为基 础，使用单一的数据结构和唯一的公用数据库把系统集成起来，使用了参数化技 术、特征技术等，允许设计者在一个数据结构上动态地与其它不同部门的设计者 相通信，使初步设计阶段的c a d 成为可能。在该阶段，c a d = 次开发技术开始在各 个专业领域得到广泛应用，并迅速发展起来。 2 现阶段c a d 技术的发展状况i ”i 硬件技术的发展和微机的普及使c a d 技术在各行业中得到广泛应用，也促使c a d 技术不断向前发展。c d 技术的发展趋势主要围绕在标准化、开放式、集成化、智 能化四个方面： ( 1 ) 标准化 除了c a d 支撑软件逐步实现i s o 标准和工业标准外，面向应用的标准构件( 零部 件库) 、标准化方法也已成为c a d 系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应 用方向发展。 ( 2 ) 开放式 c a d 系统目前广泛建立在开放式的操作系统窗u w i n 0 5 0 8 n l x p 和u n i x 平台 上，此外c d 系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开发其内核源 码，使用户可制定自己的c a d 系统。 ( 3 ) 集成化 5 湖北工业大学硕士学位论文 c a d 技术的集成化体现在三个层次上：其一是广义功能c a d c a e c m 等，经过 多种集成形式成为企业一体化解决方案，推动企业信息化进程；其二是是c a d 基于 网络计算环境实现异地、异构系统在企业问的集成。国际c a d 商品系统开发的另一 个趋势是在全球范围内优选最成功的功能构件进行集成。 ( 4 ) 智能化 设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，智能c a d 是c a d 发展的必然 方向：从人类认识和思维的模型来看，现有的人工智能技术对模拟人类的思维活 动( 包括形象思维、抽象思维和创造性思维等多种形式) 往往是束手无策的。因此， 智能c a d 不仅仅是简单地将现有的智能技术与c a d 技术结合，更要深入研究人类设 计的思维模型，并用信息技术来表达和模拟它：这样不仅会产生高效的c a d 系统， 而且必将为人工智能领域提供新的理论和方法。c a d 的这个发展趋势，将对信息科 学的发展产生深刻影响。 ( 5 ) 网络化 即指基于i n t e r n e t 和i n t r a n e t 网络和w e b 技术的远程异地协同设计与制造。 1 4 本课题主要研究工作 齿轮泵是液压系统中的重要元件，由于它具有结构简单、加工方便、体积小 且重量轻等特点，使其在机械、化工、轻工、冶金、能源等领域得到广泛的应 用。随着计算机技术和c a d 技术的发展，许多厂家将计算机辅助设计技术应用到泵 的设计中来。 本文以直齿渐开线齿形齿轮泵为研究对象，对其设计过程做了一些工作，主 要内容如下： 1 用v 坞u a lb a s i c6 0 编程工具，采用增一齿修形法编制泵内外啮合齿轮的几 何参数和啮合参数的可视化计算程序。 2 利用以v b 为开发工具，s o l i d w o r k s 三维设计软件为开发平台，利用二次开 发技术，进行泵内主要零件齿轮，轴的参数化三维建模，并生成s o l i d w o r k s 的内 部插件菜单。 3 分析了外啮合齿轮泵的输出特性，建立了理论排量、瞬时流量、流量脉动 率的数学模型，并在此基础上以降低泵的流量脉动率为目标，进行齿轮参数优化 设计。 4 用s o li d w o r k 软件建立齿轮泵的三维模型，用s o li d w o r k s 的内部插件 0 0 s 9 0 8 9 0 t i o n 进行啮合副的运动仿真和干涉检查。 6 湖北工业大学硕士学位论文 第2 章泵齿轮参数可视化计算 外啮合齿轮泵齿轮的设计，为了达到减小泵尺寸的目的，经常要减小齿轮的齿 数，采用变位传动。若按常规方法进行，不仅步骤繁琐、计算工作量大，而且容 易出错。为解决此问题，特运用v i s u a lb a s i c 可视化编程语言编制齿轮泵齿轮基 本参数计算程序，利用该程序可以方便地对齿轮泵进行交互式设计，对于加快齿 轮泵的技术革新、提高企业产品的变型开发能力具有现实意义。 2 1 运用软件介绍 本程序采用v i $ u a l 鼬s i e 语言编写。v is 垤i 髓s i e 是在原来b k $ 1 c 语言的基 础上发展起来的，它具有队s i c 语言简单而不贫乏的优点，同时增加了结构化和 可视化程序设计语言的特点。总的来说，v i s 岫ib a s i c 有以下特点。目： 1 可视化编程 用传统的程序设计语言设计程序时，都是通过编写程序代码来设计用户界面， 在设计过程中看不到界面的实际显示效果，必须运行编译后才能观察如果对界面 的效果不满意，还要回到程序中去修改v i s u a lb a s i c 提供了可视化工具，把 w i n d o w s 界面设计的复杂性“封装”起来，开发人员不必为界面设计而编写大量的 程序代码。只需按设计要求的屏幕布局控件，并设置这些控件对象的属性。 2 面向对象的程序设计 与一般的面向对象的程序设计语言如( c + + ) 不完全相同，v i s u a lb a s i c ，是 应用面向对象的程序设计的方法把程序和数据封装起来作为一个对象，并为每 个对象赋予属性，使对象成为实在的东西。在设计对象时，不必建立和描述每个 对象的程序代码，程序设计人员只需要编写实现程序功能的那部分代码，从而可 以大大提高程序设计的效率。 3 结构化程序设计语言 v i s u a lb a s i c 是在b a s i c 语言的基础上发展起来的，具有高级程序设计语言 的语句结构，接近与自然语言和人类的逻辑思维方式。且语句简单易动懂，可自 动进行语法错误检查，同时具有功能强，使用灵活的调试器和编译器。在设计过 程中可以随时运行程序，而在整个应用程序设计好后，可以编译生成可执行程序 ( e 强) ，脱离v i s u a lb a s i c 环境，直接在w i a d o w s 环境下运行。 4 事件驱动编程驱动机制 7 湖北工业大学硕士学位论文 v i s u a lb a s i c 通过事件来执行对象的操作。一个对象可能会产生多个事件， 每个事件都可以通过一段程序来响应。例如，命令按钮是一个对象，当用户单击 该按钮时，将产生一个“单击”( c l i c k ) 事件，而在产生该事件时将执行一段程 序，用来实现指定的操作。 5 访问数据库 v i s u a lb a s i c 系统具有很强的数据库管理功能。利用数据控件和数据库管理 窗口，可以直接建立或处理m i c r o s s o f ta c c e s s 格式的数据库。可以直接编辑和 访问其他外部数据库，如f o x p r o ，p a r a d o x ，也可以通过直接访问或建立连接的方式 使用并操作后台大型网络数据库，如s q ls e r v e r 等。 6 动态数据交换 利用动态数据库交换技术，可以把一种应用程序中的数据动态地链接到另一 种应用程序中，使两种完全不同的应用程序可以交换数据，进行通信。 7 对象的链接与嵌入( 0 l e ) 对象的链接和嵌入( o b j e c tli n k i n ga n de m b e d d i n g ) 将每个应用程序都看作 是一个对象( o b j e c t ) ，将不同的对象链接( 1 i n k ) 起来，再嵌入( e m b e d ) 某个 应用程序中，从而可以得到具有声音，文字，动画，图像等各种信息集合式的文件。 8 动态连接库( d l l ) v i s u a lb a s i c 是一种高级程序设计语言，不具备低级语言的功能，对访问机 器硬件的操作不太容易实现。但它可以通过动态连接库( d y n a m i c1 i n k i n g l i b r a r y ) 技术将c c + + 或汇编语言编写的程序加入到v i s u a lb a s i c 中，可以象调 用内部函数一样调用其它语言编写的函数。此外，通过动态连接库，还可以调用 w i n d o w s 应用程序接口( a p i ) 函数，实现相应的功能。 2 2 泵齿轮参数化设计程序设计 2 2 1 齿轮传动类型 液压泵是液压系统的动力元件，它是结构较为简单的一种容积式液压泵，广 泛用于各种液压机械。齿轮泵工作性能好坏直接影响到整个机械设备的工作效率， 其结构设计显得非常重要| l ”。 根据外啮合齿轮副齿轮变位系数的不同，传动类型可以分为标准传动，等变 位传动和不等变位传动三种1 1 6 10 7 1 。 1 标准传动 两齿轮的变位系数为毛= 毛= 0 ，毛+ x 2 = 0 ，而口- 口( 啮合角与压力角相 8 湖北工业大学硕士学位论文 等) ，a = a ( 实际中心距与标准中心距相等) ，分度园分离系数，y = 0 ，齿高降低 系数a y = 0 ，分度圆与节圆重合，所有尺寸均为标准值。 2 等变位传动 两齿轮的变位系数为毛= 一屯，毛+ x 2 = 0 ，口k 口，aw = a ，y = 0 ，a y = 0 ， 分度圆与节圆重合。和标准齿轮比较，一对齿轮的齿根圆半径和齿顶圆半径都增加 了埘，而另一齿轮则反之全齿高没有变，但一齿轮的齿顶高和齿根高各增加了 删，而另一齿轮则反之，即它们都不是标准值，故这种传动又称为“高变位传动” 以上两种传动都属等变位传动，所以把他们统称为。零传动”。 3 不等变位传动 ( 1 ) 正传动这种传动的( 毛+ 而) 0 ，口 口，a 。 a ，y 0 ，两分度圆分 离而小于节圆，且a y 0 ，齿全高比标准齿轮降低了( a y ) m 。 ( 2 ) 负传动 这种传动的“+ 毛) o ，口。 t z ，a 口，y o ，齿全高比标准齿轮降低了“j ，) i ，。 以上各种传动特点可以在下表2 一l 中清楚地看出。 表2 一l 小齿轮的齿数齿轮副的齿数和中心距变位系数变位方法主要目的 9 湖北工业大学硕士学位论文 2 2 2 齿轮泵齿轮传动类型 在进行齿轮泵结构设计时一般都希望减少泵的外形尺寸【嘲。减少齿轮齿数 就可减少其外形尺寸，齿数太少，导致流量脉动严重，齿轮啮合的重迭系数 1 产 生根切现象，其后果是：( 1 ) 破坏传动的连续性产生撞击和噪声：( 2 ) 会时而出 现不连续传动的瞬时。使其高压区的油液流回低压区，容积效率下降；( 3 ) 削弱齿 根强度。 为了达到减小齿轮泵尺寸的目的泵里内齿轮的单个齿轮的齿数通常小于1 7 ， 如表2 一l 中的第：= 三种情况所示。为了避免根切，应对齿轮泵的齿轮副传动进行变 位。常采用角度变位中的正传动变位，即加工时使刀具远离齿轮中心一段距离。 目前国内外常用的是增一齿的正变位传动即计算安装中心距、齿项圆时将公式 中的z 用0 + 1 ) 代替，以达到正移距的目的1 1 9 1 1 2 0 l 。按此方法计算出的中心距和齿顶 圆直径是是整数，有利于泵体尺寸标准化。本文即是用这种方法来计算泵的几何 参数和啮合参数。 2 2 3 设计思路 设计外啮合齿轮泵，必须己知下列条件：所需排量( m l r ) 和使用工作压力 ( 协) 设计齿轮泵泵齿轮参数按下列步骤进行： ( 1 ) 确定齿轮泵性能参数作为设计依据。 ( 2 ) 计算并确定出齿轮参数。即齿轮的齿数：、模数拼、全齿高 、变位系数r 啮合角口等。 1 程序输入参数的确定： 对齿轮泵的流量、流量脉动率以及齿轮泵的效率影响最大的泵齿轮参数是齿数 z ，模数，因此有必要将它们作为输入参数。具体过程为由泵的排量9 、工作压 力_ p 、齿数= ，计算出计算模数值，再与标准模数值比较确定齿轮的模数。 2 程序输出参数的确定： 将两个相同齿轮的几何参数( 齿顶高允、齿根高以、全齿高h 、分度圆直径d 、 基圆直径吨、齿顶圆直径吒、齿根圆直径啡、齿项厚度s o 、齿宽曰) 、啮合参数 ( 啮合角a 重合度l 、变位系数，、标准中心距口、实际中心距口) 作为输出 参数。 1 0 湖北工业大学硕士学位论文 2 2 4 程序结构 本程序分为两部分，程序一和程序二，现分别介绍如下： 程序一： 输入参数：泵齿轮的齿数z 及齿轮泵的排量q 和工作压力p 。 输出参数：泵齿轮的计算模数埘。 数学模型如下： 外啮合齿轮泵排量的精确计算应依据啮合原理来进行。近似计算时可认为排 量等于它的两个齿轮的齿问槽容积之和，设齿间槽的容积等于轮齿的体积，则当 齿轮的齿数为：，节圆直径为d 。，齿高为h ，模数m ，为齿宽为b 时，泵的排量为 q = v = j | ，耐h b = 2 刀：k z m 2 b ( 2 _ 一1 ) k 为排量补偿系数， 设宽径比，：i b ，d 为分度圆直径伫， 口 则b = 彤 而d = 脏代入得 q = 2 x k m 3 2 2 f ( 剃) 从而有m = 其中j r 由工作压力确定，如表2 2 所示： 表2 - - 2 ( 2 - 3 ) 例如，所设计的齿轮泵的额定工作压力是1 3 m p o ，就可在表2 - _ 2 中选取对应 的宽径比，在0 4 o 5 中选取一数值。 将由公式2 3 计算得出的模数与国标模数( 如表2 - - 3 ) 比较，优先选用第一 系列，确定标准模数。 湖北工业大学硕士学位论文 表2 3 系列模数值 第一系列 第二系列 0 1 ，0 1 2 ，0 1 5 ，0 2 ，0 2 5 , 0 3 ，0 4 0 5 0 6 0 8 ，1 ， 1 2 5 ， 1 5 。2 ，2 5 ， 3 ，4 5 ， 68， 1 0 。 1 2 ，1 6 ，2 0 ，2 5 ，3 2 ，4 0 ， 5 0 0 3 5 ，0 7 ，0 9 ，1 7 5 ，2 2 5 ，2 7 5 ，0 2 5 ) 3 5 ，0 7 5 ) 4 5 ， 5 5 ，( 6 5 ) 7 9 ， 1 ，m n 为啮合线。当对轮齿啮合到点b 时，后 一对轮齿便在点彳啮合并开始排油。而此时，前一对轮齿与压油腔的通道被切断， 从而从点口到点c 这段啮合线不再参与齿轮泵的排油。每对轮齿都是在，= 一妻处 即点4 ，开始参与捧油，在，= 一妻即点曰处排油结束。通常将啮合起点一到节 点p 的距离规定为负值，将啮合止点c 到节点尸的距离定为正值，为齿轮的基节， ，2 f t l 。 由式( 4 _ - 3 ) 可知，当= 0 时( 即口= 0 ) 时，即啮合点和节点重合时，瞬时 流量最大，为 q