摆线泵泵站设计计算说明书.docx

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摆线泵泵站设计计算说明书

摆线泵泵站设计计算说明书

1.前言

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。

2.设计原始参数

直流电机转速为8000r/min,行星齿轮转动比6.0,中心距a=2.2,油压8Mpa。

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。

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

4电动机主要参数选择

直流电机转速为8000r/min

5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。

5.1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

（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

=12（6-1）=60

（2）

行星齿轮2可按下式计算确定

=（60-12）/2=24

5.2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。

5.3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z1、z3，然后按式（3）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

=0.5（12+24）=18

=0.5（60-24）=18

根据同中心距条件，取

3）计算啮合角

=34.

=34.

4）计算变位系数

=1.

=-0.78548

式中渐开线函数按下式计算

=0.

=0.

=0.

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

5.4齿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

5.545,0

5.669,0.06782

5.798,0.66749

5.471,0.78863

6.171,0.854

6.76,0.5059

6.3,0.5833

6.006,0.7893

6.017,0.3419

6.643,0.4658

6.729,0.7259

6.727,0.62

6.058,0.1816

7.315,0.791

7.83,0.6883

7.119,0.204

7.699,1.821

7.746,1.288

7.061,1.114

绘行星齿轮2的齿廓数据

11.09,0

11.41,0.37174

11.66,0.46745

11.1,0.12032

11.03,0.5273

11.92,0.264

12.41,0.0581

12.04,0.4091

12.52,0.9718

12.49,0.4708

12.59,0.3585

12.67,0.3817

12.05,0.507

12.72,0.8666

12.25,0.4828

13.37,0.5397

13.96,0.8175

13.48,0.636

13.55,1.45

绘内齿轮3的齿廓数据

29.56,0.7343

29.48,0.581

30.29,0.343

30.47,0.1261

30.51,0.0376

30.19,0.2238

30.,0.5161

30.7,0.1799

30.85,0.713

31.59,0.5487

31.35,1.801

31.78,1.347

31.64,1.207

31.9,1.596

31.83,1.054

31.2,1.963

32.55,1.439

32.54,1.754

32.38,1.317

5.5行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

，根据准则3）的要求，必须按下式校核计算，并调整

、

和

值。

=（60+12）/3=24为整数

根据准则4）的要求，必须满足条件式

（5）

（12+24）sin（π/3）=31.167>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excel软件计算渐开线齿廓坐标，再应用autocad平台绘制齿轮截面图，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

基圆半径为，

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

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autocad平台绘制齿轮啮合状态图。

6摆线泵设计计算

6.1摆线泵的结构参数设定

齿数：

圆弧齿圈齿数Z2=9,摆线齿轮齿数Z1=8、圆弧齿圈的齿面圆弧半径R=22、齿面圆弧中心的分布圆半径R=3.8、圆弧齿圈和摆线齿轮的啮合中心距（即偏心距）e=2.2

6.2摆线齿轮齿廓坐标计算

绘摆线齿轮的齿廓数据

16,7.172E-16

16.63,0.137

16.09,1.207

16.46,1.957

16.13,1.564

16.46,2.578

16.05,2.116

16.84,2.449

17.37,2.844

17.63,2.639

17.34,2.203

17.3,3.188

17.05,3.54

17.72,3.525

17.95,3.484

17.49,3.396

17.38,3.778

17.5,3.452

17.38,3.63

18.42,3.88

18.53,3.048

18.72,3.12

18.1,3.658

18.72,3.368

18.02,3.225

18.92,3.84

18.61,3.327

18.6,3.194

18.12,3.175

18.39,3.347

18.,3.817

18.07,3.672

18.58,3.351

18.94,3.753

18.69,3.948

18.18,3.608

18.92,3.16

18.46,3.953

18.65,3.396

18.8,3.605

18.15,3.302

18.74,3.044

18.05,3.375

18.58,3.275

18.36,3.679

18.73,3.004

18.86,3.384

18.69,3.882

18.63,3.867

18.53,3.779

18.08,3.738

18.37,3.765

18.5,3.38

18.69,3.103

18.25,3.357

18.26,3.38

18.83,3.897

18.49,3.856

18.07,3.781

18.55,3.84

18.74,3.061

18.48,3.065

18.4,3.826

18.3,3.203

18.86,3.084

18.35,3.814

18.14,3.026

18.53,3.97

18.91,3.81

18.49,3.165

18.46,3.207

18.75,3.014

18.68,3.418

18.44,3.358

18.63,3.676

18.48,3.36

18.18,3.415

18.57,3.843

18.66,3.596

18.4,3.797

18.96,3.086

18.76,3.488

18.56,3.867

18.2,3.677

18.92,3.45

18.24,3.192

18.29,3.656

18.42,3.239

18.04,3.069

18.58,3.726

18.74,3.844

18.24,3.774

18.47,3.325

18.89,3.53

18.74,3.29

18.71,3.649

18.52,3.402

18.74,3.667

18.39,3.978

18.3,4.423

18.68,4.292

18.23,4.648

18.32,4.224

18.25,4.968

18.75,4.568

18.85,4.231

18.83,4.983

18.29,4.705

18.02,4.131

18.48,4.988

18.43,4.438

18.41,4.002

18.6,4.061

18.56,4.09

18.36,4.71

18.43,4.66

18.67,4.769

18.05,4.005

18.12,4.644

18.68,4.64

18.91,4.21

18.21,4.685

18.99,4.653

18.63,4.408

18.74,4.721

19.99,4.947

19.6,4.452

19.68,4.381

19.46,4.731

19.73,4.732

19.3,4.517

19.87,4.041

19.24,4.246

19.87,4.418

19.12,4.715

19.89,4.825

19.03,5.705

19.32,5.362

19.22,5.634

19.39,5.898

19.92,5.677

19.43,5.077

19.96,5.986

19.76,5.996

19.89,5.96

19.67,5.137

19.12,5.845

19.13,5.555

19.67,5.355

19.79,5.714

19.5,5.455

19.62,5.881

19.46,5.956

19.32,5.472

19.98,5.107

19.93,5.315

19.56,5.925

19.08,5.403

19.39,5.655

19.67,5.305

19.9,5.349

19.06,5.086

19.21,6.255

19.34,6.256

19.96,6.389

19.54,6.99

19.58,6.39

19.57,6.582

19.57,6.513

19.61,6.885

19.81,6.386

19.12,6.233

19.97,6.939

19.41,6.194

19.17,6.764

19.27,6.301

19.43,6.966

19.12,6.758

19.43,6.449

19.49,6.017

19.78,6.471

19.99,6.979

19.74,6.165

19.99,6.505

19.12,6.686

19.9,7.842

19.08,7.558

19.85,7.526

19.07,7.763

19.26,7.278

19.45,7.077

19.89,7.416

19.55,7.179

19.56,7.287

18.52,7.036

18.75,7.247

18.49,7.133

18.06,7.778

18.05,7.123

18.55,7.35

18.38,7.575

18.55,7.731

18.69,7.547

18.81,7.527

18.02,7.783

18.14,7.813

6.3摆线齿轮齿形绘制、圆弧齿圈的齿形绘制