一种内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法技术

本发明专利技术属于机械齿轮技术，具体涉及一种内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法。本发明专利技术先确定内啮合外齿轮的最大外圆直径和最薄壁厚，得到内啮合外齿轮齿根圆直径，然后由设计流量结合假定的齿轮宽度值，得到偏心距对假定齿轮宽度值之间的函数关系，再由内啮合内外齿轮的旋转位置结合偏心距及内啮合外齿轮齿根圆的数值得到内啮合内外齿轮的其余结构参数，然后确定齿数以及创成圆半径和齿形圆半径，再结合摆线齿轮的数学公式即可得到内齿轮齿廓的准确曲线方程。最后通过流量公式确定齿轮厚度。采用本发明专利技术内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法设计出的摆线型齿轮组件，经过试验验证，这组齿轮在高速情况下可以很好的啮合，耐磨损性好。

【技术实现步骤摘要】
一种内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法
本专利技术属于机械齿轮技术，具体涉及一种内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法。
技术介绍
内啮合摆线齿轮泵，与其他齿轮泵相比具有结构紧凑，零件少，噪音低，流量脉动小，自吸性能好，寿命长等优点，尤其适合于高转速运转。然而摆线齿轮的设计复杂，影响因素较多，国外由于技术封锁，很难获得相关详细的设计资料，而国内有关摆线齿轮一般是测仿和制造，并无专门、完整的设计流程。
技术实现思路
本专利技术目的：提供一种在现有条件下，能够设计出效率高、结构科学的内啮合摆线泵摆线齿轮的设计方法。本专利技术的技术方案：所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法，内啮合摆线泵摆线齿轮分为外齿轮和内齿轮，其先确定外齿轮的最大外圆半径和最薄壁厚，得到外齿轮齿根圆半径，然后由设计流量公式结合假定的齿轮宽度值，得到偏心距对假定齿轮宽度值之间的函数关系，再由内外齿轮旋转的特殊位置结合偏心距及外齿轮齿根圆半径的数值得到内外齿轮的其余结构参数，然后确定齿数以及创成圆半径和齿形圆半径，再结合摆线齿轮的数学公式即可得到内齿轮齿廓的准确曲线方程。最后通过流量公式确定齿轮厚度。所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法，其具体过程如下：步骤1：确定外齿轮最大外圆半径“R外”。根据性能要求，由结构或重量限制，用体积最大原理，推出外齿轮的最大外圆半径。步骤2：确定外齿轮齿根圆半径“Ri2”。根据外齿轮最大外圆半径，再结合设计工况下的材料强度，推出外齿轮的最薄壁厚，从而得到外齿轮齿根圆半径。步骤3：确定内外齿轮的偏心距e。根据流量计算公式，推导出内啮合摆线内外齿轮的偏心距与齿轮宽度的函数关系“f1”，又因为齿轮宽度一般在5～25mm之间，所以可以得到偏心距的一个取值范围，在该范围内内，不大于1/2齿形圆半径“a”的值为有效值。因为2e即为外齿轮和内齿轮的全齿高。考虑齿根处强度，一般建议K×2e≤内齿轮齿根圆半径Ri1,其中K为安全系数一般取(1.2～1.8)材料韧性越大取值越小，材料刚度越大取值越大。再根据内外齿轮结构参数的相互关系，可以得到K×2e≤Ri2-3e。步骤4：确定内外齿轮其余结构参数内齿轮齿顶圆半径“Re1”，内齿轮齿根圆半径“Ri1”，外齿轮齿顶圆半径“Re2”根据内外齿轮旋转至最小密闭空间的特殊位置，结合偏心距及外齿轮齿根圆半径，可以推导出内啮合摆线齿轮内外齿轮的结构参数与偏心距及外齿轮齿根圆半径的关系，从而可以通过已知的外齿轮齿根圆半径和偏心距确定其余结构参数内齿轮齿顶圆半径“Re1”，内齿轮齿根圆半径“Ri1”，外齿轮齿顶圆半径“Re2”。步骤5：确定内啮合摆线齿轮内外齿轮的齿数通过结合流量脉动、结构上的几何限制以及对运转平稳性的要求确定内啮合摆线齿轮内外齿轮的齿数，并要求外齿轮齿数比内齿轮齿数多一齿，即Z2＝Z1+1。Z2:外齿轮齿数；Z1:内齿轮齿数。步骤6：确定内啮合摆线齿轮创成圆半径R和齿形圆半径a先根据外齿轮齿顶圆半径Re2与创成圆半径R和齿形圆半径a差值的关系，利用最优系数法，得到创成系数K和弧径系数h，再根据创成系数和弧径系数与创成圆半径和齿形圆半径的关系，即：确定创成圆半径R和齿形圆半径a，其中，R2节为偏心距e与外齿轮齿数的乘积。步骤7：得到内齿轮齿廓的准确曲线方程。由已知的内齿轮齿数Z1，外齿轮齿数Z2，偏心距e，创成园半径R，齿形圆半径a，结合摆线的数学公式即可得到内齿轮齿廓的准确曲线方程。步骤8：确定齿轮厚度根据流量计算公式，结合容积效率，重新确定内啮合齿轮宽度，最后通过流量公式确定齿轮厚度。其中内齿轮齿数为3～12。步骤3中的内外齿轮的结构参数关系如下：Ri2＝Ri1+3e；步骤4中的内外齿轮的结构参数关系如下：Ri1＝R-a-e；Re1＝Ri1+2e＝R-a+e；Ri2＝Re1+e＝R–a+2e；Re2＝R–a；R1节＝e*Z1和R2节＝e*Z2，其中，Re1：内齿轮齿顶圆半径，Ri1：内齿轮齿根圆半径，Re2：外齿轮齿顶圆半径，Ri2：外齿轮齿根圆半径，R1节：内齿轮节圆半径，R2节：外齿轮节圆半径。步骤5中的结构限制因素是指：R2节≤R外；运转平稳性要求是指：Z2≥5；流量脉动要求是指：Z2尽可能取奇数。其中：R2节：外齿轮节圆半径＝偏心距e和外齿轮齿数Z2的乘积。步骤6中的齿形圆半径a必须大于2倍的偏心距e，且满足：a+Ri2＞R＞Ri2，其中，Ri2为外齿轮齿根圆半径；如果不满足上述要求，则对步骤6中的创成圆半径R和齿形圆半径a进行修正，其中，利用短幅系数T得到rg的取值范围，再进一步确定R的范围，其中，其中T取值范围是0.5～0.75，且rg:滚圆半径；Z1：内齿轮齿数；Z2:外齿轮齿数。步骤3和步骤8中的流量公式为：其中，Qsj：设计流量(L/min)，Q：实际要求流量(L/min)，ηv：容积效率，n：内齿轮转速(r/min)，B：齿轮厚度(mm)，cq：比排量。步骤7中摆线的数学公式如下：其中为此数学公式的角度参数变量。Z1：内齿轮齿数，Z2:外齿轮齿数。本专利技术的技术效果：采用本专利技术内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法设计出的摆线型齿轮组件，经过试验验证，这组齿轮在高速情况下可以很好的啮合，耐磨损性好。附图说明图1是本专利技术内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法的流程图；图2是内啮合齿轮内外齿轮的结构示意图；图3是摆线齿轮创成园半径R和齿形圆半径a的结构示意图；图4是内啮合摆线齿轮偏心距的结构示意图，其中，1-内齿轮、2-外齿轮。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明：内啮合摆线齿轮分为外齿轮和内齿轮。本专利技术先确定外齿轮的最大外圆半径和最薄壁厚，得到外齿轮齿根圆半径，然后由设计流量公式结合假定的齿轮宽度值，得到偏心距对假定齿轮宽度值之间的函数关系，再由内外齿轮旋转的特殊位置结合其偏心距及外齿轮齿根圆半径的数值得到内外齿轮的其余结构参数，然后确定齿数以及创成圆半径和齿形圆半径，再结合摆线齿轮的数学公式即可得到内齿轮齿廓的准确曲线方程。最后通过流量公式确定齿轮厚度。请参阅图1，本专利技术内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法的具体过程如下：2、该项目的要求如下：额定转速为6000转/min，进口压力为0.034MPa，出口压力为1.03MPa，要求流量为48L/min。壳体最大内孔半径为24.5mm。具体设计过程如下：步骤1：确定外齿轮最大外圆半径“R外”。根据性能要求，由结构或重量限制，运用体积最大原理，推出外齿轮的最大外圆半径“R外”。在与霍尼韦尔合作的摆线泵产品项目中，壳体最大的内孔半径为24.5mm；而且根据结构要求，在外转子与壳体过度区域内需要由一个壁厚为3mm的定子。所以由最大体积原理推出的外转子最大外圆半径R外＝21.5m。用这样的方式得到的外齿轮外圆半径是在该条件下最大外圆直径。在相同的材料的情况下，可以使得外齿轮齿根圆半径尽可能大，从而增加该齿轮的排量。步骤2：确定外齿轮齿根圆半径“Ri2”。根据外齿轮最大外圆半径R外＝21.5mm，再结合设计工况下的材料强度，推出外齿轮的最薄壁厚为2.9mm，从而得到外齿轮齿根圆半径Ri2为18.6mm。步骤3：确定内外齿轮的偏心距e。根据流量计算公式其中，容积效率ηv一般取0.6；实际要求流量Q＝48L/min；额定要求转速n为6000转/min；将这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法，其特征在于，内啮合摆线泵摆线齿轮分为外齿轮和内齿轮，先确定外齿轮的最大外圆直径和最薄壁厚，得到外齿轮齿根圆直径，然后由设计流量结合假定的齿轮宽度值，得到偏心距对假定齿轮宽度值之间的函数关系，再由内啮合摆线齿轮的内外齿轮旋转的特殊位置结合偏心距及外齿轮齿根圆的数值得到内啮合内外齿轮的其余结构参数，然后确定齿数以及创成圆半径和齿形圆半径，再结合摆线齿轮的数学公式即可得到内齿轮齿廓的准确曲线方程，最后通过流量公式确定齿轮厚度。

【技术特征摘要】
1.一种内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法，其特征在于，内啮合摆线泵摆线齿轮分为外齿轮和内齿轮，先确定外齿轮的最大外圆直径和最薄壁厚，得到外齿轮齿根圆直径，然后由设计流量结合假定的齿轮宽度值，得到偏心距对假定齿轮宽度值之间的函数关系，再由内啮合摆线齿轮的内外齿轮旋转的特殊位置结合偏心距及外齿轮齿根圆的数值得到内外齿轮的其余结构参数，然后确定齿数以及创成圆半径和齿形圆半径，再结合摆线齿轮的数学公式即可得到内齿轮齿廓的准确曲线方程，最后通过流量公式确定齿轮厚度，具体过程如下：步骤1：确定外齿轮最大外圆半径“R外”根据性能要求，由结构或重量限制，用体积最大原理，推出外齿轮的最大外圆半径；步骤2：确定外齿轮齿根圆半径“Ri2”根据外齿轮最大外圆半径，再结合设计工况下的材料强度，推出外齿轮的最薄壁厚，从而得到外齿轮齿根圆半径；步骤3：确定内外齿轮的偏心距e根据流量计算公式，推导出内啮合摆线内外齿轮的偏心距与齿轮宽度的函数关系“f1”，又因为齿轮宽度在5～25mm之间，从而得到偏心距的一个取值范围，在该范围内，不大于1/2齿形圆半径“a”的值为有效值，因为2e即为外齿轮和内齿轮的全齿高，考虑齿根处强度，使K×2e≤内齿轮齿根圆半径Ri1，其中K为安全系数，取1.2～1.8，再根据内外齿轮结构参数的相互关系，得到K×2e≤Ri2-3e；步骤4：确定内外齿轮其余结构参数内齿轮齿顶圆半径“Re1”，内齿轮齿根圆半径“Ri1”，外齿轮齿顶圆半径“Re2”根据内外齿轮旋转至最小密闭空间的特殊位置，结合偏心距及外齿轮齿根圆半径，推导出内啮合摆线齿轮内外齿轮的结构参数与偏心距及外齿轮齿根圆半径的关系，从而通过已知的外齿轮齿根圆半径和偏心距确定其余结构参数内齿轮齿顶圆半径“Re1”，内齿轮齿根圆半径“Ri1”，外齿轮齿顶圆半径“Re2”；步骤5：确定内啮合摆线齿轮内外齿轮的齿数通过结合流量脉动、结构上的几何限制以及对运转平稳性的要求确定内啮合摆线齿轮内外齿轮的齿数，并要求外齿轮齿数比内齿轮齿数多一齿，即Z2＝Z1+1，Z2:外齿轮齿数；Z1:内齿轮齿数；步骤6：确定内啮合摆线齿轮创成圆半径R和齿形圆半径a先根据外齿轮齿顶圆半径Re2与创成圆半径R和齿形圆半径a差值的关系，利用最优系数法，得到创成系数K和弧径系数h，再根据创成系数和弧径系数与创成圆半径和齿形圆半径的关系，即：确定创成圆半径R和齿形圆半径a，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李重伯，刘战胜，贺红博，唐艳，王博，李鹏飞，
申请(专利权)人：西安航空动力控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61