摆线泵设计说明书

目录目录 11.摆线泵泵站的结构概述 22.设计原始参数 43.摆线泵设计计算 43.1摆线泵的结构参数设定 43.2摆线齿轮齿廓坐标计算 43.3摆线齿轮齿形绘制、圆弧齿圈的齿形绘制如图4所示 73.4摆线齿轮啮合状态图绘制如图5所示 73.5摆线泵的排量分析计算 74.渐开线行星减速传动机构设计 104.1渐开线行星减速机构设计的准则 114.2传动比、齿数、模数和行星齿轮数目确定 114.3变位传动设计计算 124.4齿轮几何尺寸计算 124.5齿轮齿廓的渐开线坐标计算及齿形绘制 144.6行星传动啮合状态检验 155.溢流阀分析设计 175.1溢流阀结构及主要元件设计 175.2溢流阀结构设计说明 185.3溢流阀弹簧结构参数设定 185.4溢流阀弹簧的刚度计算 185.5溢流阀弹簧的装配压缩量计算 196.渐开线齿轮零件图、摆线齿轮零件图、行星架零件图 19附录：渐开线行星齿轮机构设计计算表 22

1.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。由于摆线泵的核心技术—摆线齿轮副的设计计算理论和制造方法在工程中远未如渐开线齿轮普及，因而摆线泵在工程中的应用甚少，往往仅在一些国外机械产品中有所发现。设计开发摆线泵局部替代渐开线齿轮泵，达到减少原材料的消耗，于生产企业具有降低产品成本的效益，对社会则有利于资源合理利用和环境保护。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。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45º，图示的每步转角9º；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8º（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45º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2.设计原始参数直流电机转速：8000/r/min行星齿轮传动比：7.0偏心距e：2.4mm摆线齿轮数Z1：9油压：4MPa3.摆线泵设计计算3.1摆线泵的结构参数设定齿数：圆弧齿圈齿数Z2=10，摆线齿轮齿数Z1=9，圆弧齿圈的齿面圆弧半径R=5，齿面圆弧中心的分布圆半径R=30，圆弧齿圈和摆线齿轮的啮合中心距（即偏心距）e=2.4。3.2摆线齿轮齿廓坐标计算绘摆线齿轮的齿廓数据25,6.1257422745431E-16 25.0098299951649,0.313374094086299 25.0388525079028,0.622105747970283 25.0857216867818,0.92188321398836 25.1483701174594,1.20900268107186 25.2242318843351,1.48055358072537 25.310488318716,1.73449710034372 25.404296244428,1.96964641268976 25.5029709860446,2.18557316227183 25.6041118458699,2.3824708469106 25.7056710116532,2.56100342441098 25.80597531957,2.72216035162222 25.9037138141361,2.86713088007863 25.997903891369,2.99720315248737 26.0878466183702,3.11368847488025 26.1730789375129,3.21786811126445 26.2533277283891,3.31095860577301 26.3284685055847,3.39409140794945 26.3984899627243,3.46830296418902 26.4634645621114,3.5345320901865 26.5235247859045,3.59362214009479 26.5788443787337,3.64632612571583 26.6296238152697,3.69331346806673 26.6533781505338,3.71485157128453 26.6760792403483,3.73517747684849 26.7184342003195,3.77244296210917 26.7569135786932,3.80557360511339 26.7917392472696,3.83497887119208 26.8231270354074,3.86102035307258 26.8512847002418,3.88401750267281 26.876410648192,3.90425275325144 26.8986932134769,3.92197606008319 26.9183103438872,3.93740890223603 26.9354295793526,3.9507477946451 26.9502082365028,3.96216736134464 26.9627937339051,3.97182301936953 26.9733240092279,3.97985331976997 26.9819279922789,3.98638198824574 26.9887261075391,3.99151970364461 26.9938307871574,3.9953656483177 26.9973469808958,3.99800886027842 26.9993726536723,3.99952941337731 26.9999992644364,3.9999994483272 26.9993122224065,3.99948407440271 27.799209037287,4.59962162992141 27.799209037287,4.59962162992141 27.855772750122,4.64461672347924 27.9097001909615,4.69273993179355 27.9608186041845,4.74383709300159 28.0089642328413,4.79774451823409 28.0539828432459,4.85428951598976 28.0957302190612,4.9132909453495 28.1340726232932,4.97455979625819 28.1688872267151,5.03789979501512 28.2000625013492,5.1031080330334 28.227498577744,5.16997561685407 28.251107564905,5.23828833733269 28.2708138318514,5.30782735585463 28.286554249899,5.37836990538073 28.2982783948918,5.44969000407769 28.3059487087347,5.52155917924694 28.3095406197104,5.59374719923294 28.3090426211945,5.66602281096632 28.3044563085165,5.73815448077908 28.2957963738495,5.80991113611864 28.283090559144,5.8810629057848 28.283090559144,5.8810629057848 28.1479847218001,6.49700458518005 27.9994667439282,7.10985052825997 27.8376073923706,7.71930872207969 27.6624837909564,8.32508876791185 27.4741793837539,8.92690201961768 3.3摆线齿轮齿形绘制、圆弧齿圈的齿形绘制如图4所示图4摆线齿轮3.4摆线齿轮啮合状态图绘制如图5所示图5摆线齿轮啮合状态3.5摆线泵的排量分析计算摆线泵运转时，摆线齿轮1与圆弧齿圈2的最大齿间容积与最小齿间容积之差是对液体工质的压缩量，即摆线泵的每齿排量。设摆线啮合副的齿宽为b，齿间最大的空间的截面积为与最小空间的截面积，则摆线齿轮1回转一周时的排量q为（1）若摆线齿轮1的转速为r/min，则可求得摆线泵的理论流量为（2）齿间最大的空间的截面和与最小空间的截面如6所示，a为最大截面，b为最小截面。由于摆线齿轮的齿廓是根据上述计算方法求得的离散坐ab图6摆线齿轮啮合的齿间容积计算图标点绘制的，直接用解析法求解齿间空间的面积有一定的难度，为此可用以下3种方法求得齿间空间的面积：（1）在AutoCAD环境下，将包围齿间空间的封闭线条设置成“块”，然后在“块”的属性中查得面积值。（2）用网格法进行数值计算根据例题给定的参数设计的摆线泵的齿间空间网格图如图7和图8所示，每方形小格的面积为0.1mm2（边长为0.316228）。根据网格图，可求得最大齿间空间面积和最小齿间空间面积分别为mm2mm2计算面积时，位于图形边缘区域的非完整的网格面积可用目测估算的方法累计。图7最大齿间空间网格图每小格0.1mm2图8最小齿间空间网格图每小格0.1mm2例题中摆线啮合副的齿宽为6mm，根据公式（1）求得摆线齿轮每转排量为设摆线泵的转速为1000r/min，则理论流量为L/min(合334.8升/小时)。（3）按齿廓坐标进行数值计算根据给定的参数，经分析设计求得的的摆线的啮合副的齿廓坐标，计算精确的排量。由于摆线泵机构的构件之间必然存在间隙而导致液体工质的渗漏，因此液体工质的实际输送速率必须计及泵的容积效率η。容积效率η值取决于摆线泵的工作压力和制造精度。标定容积效率的有效措施是对摆线泵样机的实际输送速率进测定，在不同的工作压力下测定实际时流量'即可求得容积效率η=Q'/Q。4.渐开线行星减速传动机构设计驱动电机的转速与功率成正比，因此为了选用较小外形尺寸的驱动电机，拟采用具有高转速的单相串激交流电动机，电机转速为约为6000~8000r/min。摆线泵的摆线啮合副的工作转速约为1000~1200r/min。因此需要引入一级渐开线行星减速传动机构，如图9所示，其中输入级是中心齿轮1与电机轴联接，行星齿轮2安装在行星架H上，内齿轮3与摆线泵壳体固定联接。经一级减速后的回转运动由行星架H输出，驱动摆线啮合副的摆线轮回转。图9一级行星减速机构4.1渐开线行星减速机构设计的准则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，必须满足传动比要求。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。4.2传动比、齿数、模数和行星齿轮数目确定（1）传动比计算为满足准则1），渐开线行星减速机构的传动比按下式计算(3)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：(4)（2)行星齿轮2的齿数确定行星齿轮2可按下式计算确定(5)4.3变位传动设计计算求得的值若非整数，应取邻近的整数。为满足准则2）的要求，可分两种情况处理：如按上式求得的值是整数，则必然满足准则2）的要求，齿轮可以采用标准齿轮，也可以采用变位齿轮；如值是经圆整后整数，则必须采用变位齿轮才能满足准则2）的要求。4.4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（3）和（4）计算确定齿数z1、z3，然后按式（5）计算行星齿轮2的齿数z2。确定齿数z1、z2、、z3的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α=20°、齿顶高系数ha*=1.0、顶隙系数c*=0.25。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根据同中心距条件，取3）计算啮合角4）计算变位系数式中渐开线函数按下式计算角度值以弧度计。根据求得的和值，可适当分配、、。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。(本文为标准齿轮，不用变位)4.5齿轮齿廓的渐开线坐标计算及齿形绘制绘制中心齿轮1齿廓数据8.45723358707318,08.56007791249158,0.01076487612681068.66288156143362,0.0306480403503648.76560368635135,0.05666972826537268.86820326203718,0.08780795578735918.97063909553398,0.1234914424825919.07286983609763,0.1633466738432719.17485398521014,0.2071075174656799.27654990664104,0.2545735130773619.37791583655534,0.3055875845757269.47890989366552,0.3600229127238189.57949008942591,0.4177746428579739.67961433826705,0.4787543617574679.77924046786801,0.5428862625968289.87832622946461,0.6101043910235289.97682930819136,0.680350611974366绘制行星齿轮2齿廓数据21.1430839676829,021.300207843413,0.012822920844737621.457308538083,0.036415481895809321.6143628096604,0.067168107157908921.7713473515003,0.10382393523985121.9282387944454,0.14567161860051422.085013708933,0.1922407628989222.2416486071096,0.24319274465760922.3981199449512,0.29827016915606422.5544041243913,0.35726977960854122.7104774954551,0.42002645188495122.8663163583995,0.48640305307291723.0218969658601,0.55628366583607823.1771955250039,0.6295688690879623.3321881996872,0.70617233853306223.4868511126204,0.786018329049486绘制内齿轮3齿廓数据52.998008050253,0.45950267172435453.1475831782797,0.50685531253211253.2971017301214,0.5558301620866253.4465601489788,0.60638951309899453.595954874777,0.6584990970879253.7452823442175,0.71212761520732453.8945389908283,0.76724635292960354.0437212450154,0.82382886030174254.1928255341138,0.88185068413381854.3418482824383,0.94128914179033254.4907859113356,1.002123128656854.6396348392346,1.0643329531226654.7883914816983,1.1279001942427254.937052251475,1.1928075782379255.0856135585501,1.2590388707605855.2340718101968,1.32657878244009图10渐开线齿轮4.6行星传