摘 要

本文所设计的非圆齿轮液压油泵是在有深度的钻研了普通的行星齿轮系以及普通齿轮油泵的原理的基础上，再联合了非圆齿轮的结构特点来设计出的一种较为前沿的齿轮泵。相较于市面常见的的齿轮泵而言，非圆齿轮泵的优点是体积小、质量轻、噪音小、传动平稳、可靠性高等。所以本文开展了非圆齿轮液压油泵的结构设计。

根据非圆齿轮的齿轮节曲线的特点对非圆齿轮液压油泵进行了整体结构设计，由于齿轮泵的油路较为复杂，设计了合理的部件结构来保证减少泄露、困油现象。完成了油泵主要部件的设计计算以及重要部件的校核，更好的保证了设计的合理性。借助有限元软件workbench对非圆行星齿轮进行静力学分析，并与传统计算方式进行对比，增强了计算结果可靠性与正确性。

关键词：非圆齿轮；齿轮泵；结构设计；有限元分析

Abstract

The non-circular gear hydraulic pump designed in this paper is based on the deep study of the principle of ordinary planetary gear train and ordinary gear pump, and then combined with the non-circular gear structure to design a more advanced gear Pump. Compared to the common gear pump in the market, the advantages of non-circular gear pump is small size, light weight, low noise, smooth transmission, high reliability. So this article carried out non-circular gear hydraulic pump structure design.

According to the characteristic of the gear section of the non - circular gear, the whole structure of the non - circular gear hydraulic pump is designed. Due to the complicated piping of the gear pump, a reasonable component structure is designed to ensure the leakage and trapped oil. Completed the design of the main components of the pump and the calculation of important components, and better to ensure the rationality of the design. The finite element software workbench is used to analyze the non - circular planetary gears, and compared with the traditional calculation method, the reliability and correctness of the calculation result are enhanced.

Key Words：Non-circular gear；Gear pump；Structural design；Finite element analysis

目录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 国外的研究动态 1

1.3国内研究现状 2

1.4目的及意义 3

第二章 非圆齿轮液压泵结构设计 4

2.1引言 4

2.2经典行星齿轮传动 4

2.3非圆齿轮液压泵整体结构设计 5

2.4 主要的结构部件设计 6

2.4.1主轴的结构设计 6

2.4.2 配流盘的设计 7

2.4.3泵体的结构设计 8

2.5实施装配方案 9

2.6本章小结 10

第三章 非圆齿轮液压油泵几何参数设计 11

3.1引言 11

3.2设计参数的选定 11

3.3各部件主要尺寸的计算校核 11

3.3.1泵体主要尺寸的设计计算 11

3.3.2齿轮的强度校核 13

3.3.3轴的计算与校核 18

3.3.4键的校核 20

3.3.5轴承的校核计算 21

3.3.6螺纹连接与其强度校核 22

3.4本章小结 24

第四章 主要部件的有限元分析 25

4.1ANSYS的Workbench简介 25

4.2划分网格 25

4.3添加材料以及边界条件 26

4.4 有限元求解结果与经验公式的比较 27

4.5本章小结 30

总结 31

参考文献 32

致 谢 33

第一章 绪论

1.1引言

在液压传动及液压控制的领域当中，液压泵则是输送机械动力的关键。在传递机械动力的液压元件中液压泵也是使用的十分广泛，特别是齿轮泵。齿轮泵具有当今现代液压技术中结构最为简单、质量轻、结构紧凑、产量及用量最多、价格最低等优点，同时其工作可靠性高，对杂质和液压油的敏感度低。这些使得液压齿轮泵受到了人们的广泛青睐，尤其是标准的渐开线直齿外啮合齿轮泵由于其齿轮结构易于加工和检测，应用十分广泛。

液压齿轮泵是通过泵体型腔与啮合齿轮间所形成的工作容积产生体积变化和移动来输送油液或者使油液改变压力的回转泵。现在市场上广泛使用和销售的液压齿轮泵绝大部分是这两种结构形式：外啮合齿轮液压泵和内啮合齿轮液压泵^[1]。外啮合齿轮泵则是当下最简单且应用最为广泛的齿轮泵，外啮合齿轮泵是通过两个相互啮合的齿轮以及泵体构成，其中无法根本解决其中径向力不均衡的问题，十分容易使得齿轮泵产生泄露和磨损，减少了齿轮泵的寿命。另外一类齿轮泵为内啮合的形式，虽然内啮合齿轮液压泵能够有更为紧凑的腔体、有更好的吸油性能、更高的转速、更小的流量脉动、容积效率高以及可以延长使用寿命，但是内啮合齿轮液压泵仍然有制造工艺复杂、成本高等缺点。因此国内外就逐渐出现了平衡式多齿轮泵、多联齿轮泵、平衡式复合齿轮泵等等。新的齿轮泵的出现，包括多齿轮泵、多级齿轮泵、复合齿轮等等，使得为实现高压化以及低流量脉动的所面临的问题能够从根本上一定的得以解决，但是这样的泵体很难得以转化为真正的产品，同时要结合生产实际情况研制出可生产的、性能稳定的、质量可靠的齿轮液压泵是较为困难的。经过长时间研究发现，现在这两种齿轮液压泵的不足逐步表现出来，由于齿轮结构特点的原因易导致齿轮液压泵流量品质不高、轴承磨损严重、产生泄露，径向液压力不平衡、啮合时噪音大和困油等等现象。

鉴于以上的情况和原因，本文选用的是非圆行星齿轮的传动机构，十分恰当地利用非圆齿轮的独特的原理和本身特殊的结构特征，与齿轮泵结合起来构建出一种新式的液压齿轮泵——非圆齿轮液压泵。非圆齿轮液压泵正是组合了行星传动的特点以及大众齿轮泵的理论，这形成了可以达到周期性变容积边油压的液压泵，非圆齿轮液压泵不仅具有齿轮泵的工作稳定、对油以及杂质敏感度低和吸油能力强的特点^[2]，同时还能够有较大行星齿轮的传动比，结构相比于复合齿轮简单，保养维护的工作也十分简单等等的优点。