摘 要

在液压传动方面，作为一种能量转换装置,外啮合齿轮泵被大量的使用，它的优点大致如下：成本低，构造简易，自吸性能好，寿命长，对周围环境要求不高，维修保养简单。本文通过仿真分析外啮合齿轮泵得到其工作情况下的性能变化曲线，从而使齿轮泵达到高效且安全的工作状态，为以后的进展做出铺垫。

本文以外啮合齿轮泵为研究对象，采用理论分析与仿真分析相结合的方法，通过了解掌握计算机流体动力学（CFD），并把它用于外啮合齿轮泵的研究当中，对它进行仿真模拟，得到了在不同工况下泵的瞬时流量和瞬时压力曲线，同时了还发现了泵内现存在着严重的空化情况。仿真结果表明，外啮合齿轮泵由于封闭容积大小的变化，造成局部压力急剧上升或下降，从而产生空化现象，引发一系列问题，如元件的剥蚀，振动和噪声的产生以及对外啮合齿轮泵工作寿命的影响。随后，本文还研究了不同的转速以及不同的进、出口压力对泵的性能产生的影响，研究的结果对外啮合齿轮泵的设计和研究提供了一定的理论基础，具有一定学习意义。

关键词：外啮合齿轮泵；流场仿真；Pumplinx

Abstract

In the hydraulic drive, as a kind of energy conversion device, the outer engaged gear pump is used in a large number of, it has the advantage of roughly as follows: low cost, simple structure, good self-priming performance, long service life, high requirement to the surrounding environment, maintenance simple.This paper in the simulation analysis work in a single action external gear pump performance curves and on pump performance for further predictions, the hope can improve the design efficiency of external gear pump and shorten the R amp;amp; D expenditure of time have a role.

The single action external gear pump as the research object, the theoretical analysis and simulation analysis of the combination method, through the understanding of the master computer fluid dynamics (CFD) and applied to the study of the single action external gear pump, external gear pump simulation, At the same time, it is found that there are serious cavitation in the pump. The simulation results show that the outer engaged gear pump was closed due to changes in the size of the volume, resulting in partial pressure of a sharp rise or fall, resulting in cavitation phenomenon, cause a series of problems, such as the erosion of the element, the vibration and noise and external meshing gear pump working life influence. the results of the study on the single action external gear pump design and research provides a theoretical basis, has certain significance in learning.

Key Words：External gear pump；flow field simulation；Pumplinx

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 关于外啮合齿轮泵的国内外研究现状 2

1.3 目的及意义 3

1.4 本章小结 3

第2章 理论和CFD仿真 5

2.1 工作原理及仿真 5

2.2 Pumplinx的运用 6

2.3 公式定理 7

2.3.1 基础定理 7

2.3.2 模型理论 8

2.3.3 计算条件 8

2.4 本章小结 9

第3章 外啮合齿轮泵流场建模 10

3.1 外啮合齿轮泵流场建模 10

3.1.1 Pro/E简介 10

3.1.2 建立外啮合齿轮泵流场模型 10

3.2 外啮合齿轮泵流场分析 13

3.2.1 拆分、合并和表面重命名 13

3.2.2 划分网格 14

3.2.3 选择湍流模型设置边界条件 15

3.3 仿真计算 16

3.4 本章小结 16

第4章 分析与比较 19

4.1 出口压力对齿轮泵的影响 19

4.1.1 空化特性分析 20

4.2 造成空化的因素 23

4.2.1不同进口压力的空化程度 23

4.2.2 不同出口压力的空化程度 25

4.3 本章小结 26

第5章 总结与展望 27

5.1 总结 27

5.2 展望 27

参考文献 28

致 谢 30

第1章 绪论

在液压传动方面，作为一种能量转换装置,外啮合齿轮泵被大量的使用，它可以进行能量转换，就是把机械能向着液压能进行转换^[1]。外啮合齿轮泵有很多优点，这些优点离不开它的传动形式，也就是装备有外啮合齿轮这种传动形式。它的优点大致如下：成本低，构造简易，自吸性能好，寿命长，对周围环境要求不高，维修保养简单。但它也存在着一些缺点：工作量大，有很大的噪音，压力协调不稳定，容易出现机械振动，而且排量也不容易控制^[2]。

本文研究的外啮合齿轮泵是针对这些缺点进行改造，首先对问题进一步进行分析研究，做出对应的改造措施手段，从而提高外啮合齿轮泵的性能，以达到所需的要求。
外啮合齿轮泵构造比较简单，由啮合齿轮，泵体，泵轴和前面和后面两个泵盖组成。工作原理也简单明了，当两对齿轮啮合的时候，在齿轮的方向上会形成一个相对比较密封的容积，因为在泵油的时候，有些油就会流入这个密封的空间中去，当齿轮运转的时候，这一部分油流入的空间体积就会逐渐地减少，当齿轮泵的啮合点到达互相对称的地点时，这个密封的空间就会达到最小，然而当齿轮再继续运转时，它的密封空间就会发生改变，当运转的齿轮使密封的空间体积逐渐增大，密封体积过一会就会达到最大值^[3]。在这个时候就会出现一些问题，因为当密封空间达到最大的时候，就不会有油进入密封空间，也就是说这个时候会出现局部的真空度，会使油中的空气挥发出来，这样就会使油中的空气减少，从而出现一些气泡，这些气泡很容易在齿轮泵运转的时候产生噪声还有气蚀，会影响齿轮泵的运转情况，当这些条件恶化的时候也就会影响齿轮泵的工作寿命^[4]。
针对这些情况，不少学者也做了自己的研究，用来减少齿轮泵的恶劣条件，从而减少它的事故发生率，提高他的使用寿命。但困油这种现象解决办法还是不太尽如人意，要想改变齿轮泵恶劣的工作条件，特别是在速度高，温度高，粘度高的情况，就必须对齿轮泵的工作性能做出系统的研究，从而使齿轮泵达到高效且安全的工作状态，为以后的进展做出铺垫。

1.1 课题背景及意义