摆线泵泵站设计方案计算说明书.docx

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摆线泵泵站设计方案计算说明书

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

=34.401779

=34.401779

4）计算变位系数

=1.1782269

=-0.78548

式中渐开线函数按下式计算

=0.0387288

=0.014904

=0.038729

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

5.63815572471545,0

5.75008134290669,0.0150333722006782

5.86188875235798,0.0429729048066749

5.97345896361471,0.0797676368478863

6.08467220523171,0.12406030037854

6.1954080010376,0.175********5059

6.305545248013,0.232422598825833

6.41496229474006,0.295672614237893

6.52353702038017,0.364601*********

6.63114691413643,0.439009566184658

6.73766915515729,0.518735*********

6.84298069283727,0.6036416487362

6.94695832747058,0.693612163171816

7.04947879121315,0.78854291556791

7.150********83,0.888340323826883

7.24965528153119,0.99291820383204

7.34706516380699,1.10219577273821

7.44252574995746,1.21609612000288

7.53591465353061,1.33454501716114

绘行星齿轮2的齿廓数据

11.2763114494309,0

11.4001953361241,0.0123170418737174

11.5240392431066,0.0350453055146745

11.647803037881,0.0647611895712032

11.7714464284603,0.100286119335273

11.8949289713092,0.14095930725264

12.0182100793241,0.186********0581

12.1412490298504,0.236141525374091

12.2640049727352,0.290107712209718

12.3864369384149,0.348062910674708

12.5085038460359,0.409859058743585

12.6301645116067,0.475373696523817

12.7513776561805,0.54450359996507

12.8721019140672,0.617160356918666

12.9922958410725,0.693267187854828

13.1119179227637,0.772756596795397

13.2309265827596,0.855568594758175

13.3492801910448,0.94164932924636

13.4669370723055,1.0309500087245

绘内齿轮3的齿廓数据

29.7764055171656,0.366142*********

29.9225206064648,0.41919877571581

30.0685088430429,0.47478918006343

30.2143593751647,0.532840275831261

30.3600613350851,0.593287444870376

30.5056038395319,0.656073432512238

30.65097599019,0.721147115895161

30.796166874187,0.788462536571799

30.9411655645785,0.85797812896713

.0859********

31.2305425893335,1.00346190242801

31.3748990038378,1.07936384599347

31.5190193859964,1.157********207

31.662892745829,1.23734147544596

31.8065080822183,1.31936504612054

31.949854383402,1.40338005781963

32.0929206274655,1.48936468144439

32.2356957828354,1.57729846547754

32.3781688087738,1.66716219683317

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

16,7.35089072945172E-16

.0357********

16.136********09,1.01215474844207

16.2840784658746,1.44801844282957

16.4590906695013,1.81910879598564

16.6430838831946,2.12573439225578

16.8232215868005,2.37458590847116

16.9918732195284,2.57483157796449

17.1453747404737,2.73566916527844

17.2826380951163,2.86518679146639

17.4040560660934,2.97003341798203

17.510770065953,3.05548267799188

17.6042275464505,3.1256420083954

17.6859347513672,3.183********525

17.7573297082895,3.23206471590484

17.8197248578449,3.27267449475396

17.8742879999238,3.30699004893778

17.922043141355,3.33616589411452

17.9638808135438,3.3611125031363

18.0005721509342,3.3825535200588

18.0327837328553,3.40106872372048

18.0610917121872,3.4171263861212

.0859********

.0973********

18.1079244135602,3.44332568935225

18.1272564817092,3.4540389118884

18.1443175787661,3.46346301276327

18.159********6,3.47177897147194

18.1727325105912,3.47913981741175

18.184********39,3.48567586449347

18.19505434779,3.49149885213817

18.2043998394807,3.49670524151672

18.2127423621058,3.50137885514351

18.2202154128194,3.50559300288753

18.2269376123469,3.50941220386948

18.2330145810718,3.51289358851608

18.2385405442192,3.5160880460316

18.2435997090346,3.51904116811953

18.2482674496465,3.52179402877396

18.252611329328,3.52438383150605

18.2566919849415,3.52684444884302

18.2605638942674,3.52920687387044

18.2642760435505,3.53149959963375

18.2678725098058,3.53374893911275

18.2713929701136,3.53597929603679

18.2748731482173,3.53821339487004

18.2783452071386,3.54047247675384

18.2818380951969,3.54277646695882

18.2853778517063,3.54514411840867

18.2889878776953,3.54759313503779

18.2926891762108,3.55014027809738

18.2965005661137,3.55280145799765

18.300438872715,3.5555918138438

18.3045190981369,3.55852578247103

18.3087545738825,3.56161715849357

18.3131570977626,3.5648791466438

18.3177370570383,3.56832440747897

18.3225035393949,3.57196509736856

18.3274644331507,3.57581290353781

18.3326265179255,3.5798790748284

18.3379955468374,3.58417444874061

18.3435763211648,3.58870947524065

18.349372758294,3.59349423774826

18.355387953673,3.59853847166203

18.3616242374086,3.60385158073084

18.3680832260635,3.60944265153814

18.3747658701514,3.61532046633026

18.3816724977653,3.6214935143897

18.3888028547291,3.6279700021281

18.3961561416149,3.63475786205165

18.4037310479346,3.64186476073207

18.4115257837775,3.64929810590014

18.4195381091368,3.65706505276418

18.4277653611444,3.66517250964358

18.4362044794063,3.67362714299676

18.4448520296148,3.6824353819136

18.4537042255918,3.69160342213415

18.4627569499057,3.70113722964843

18.4720057731866,3.71104254392596

18.481445972254,3.72132488081797

18.4910725471596,3.73198953517086

18.5008802372376,3.74304158318488

18.5108635362456,3.75448588454867

18.521016706672,3.76632708437677

18.5313337932792,3.7785696149745

18.5418086359424,3.79121769745192

18.5524348818429,3.80427534320656

18.5632059970642,3.81774635529239

18.5741152776404,3.83163432969069

18.5851558600958,3.84594265649726

18.5963207315174,3.86067452103844

18.6076027391924,3.87583290492774

18.6189945998447,3.89142058707325

18.6304889084989,3.9074401446453

18.6420781469974,3.9238939540129

18.6537546921971,3.94078419165649

18.6655108238652,3.95811283506402

18.6773387322974,3.97588166361667

18.6892305256739,3.99409225946978

18.701178237173,4.01274600843423

18.7131738318568,4.03184410086292

18.7252092133423,4.05138753254648

18.7372762302732,4.07137710562224

18.7493666826025,4.09181342949968

18.7614723276975,4.11269692180568

18.7735848862785,4.134********231

18.7856960481983,4.155********983

18.7977974780729,4.178********705

18.8098808207702,4.20070427038131

18.8219377067648,4.22382322605988

18.8339597573643,4.24738788457438

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