转子式机油泵变半轴长类椭圆齿廓设计及应用研究

摘要

随着车辆与工程机械行业的迅速发展，作为与其配套的关键零部件之一的机油泵也随之进入高速发展时期。随着流量、磨损以及噪声性能等要求的提高，普通的椭圆转子泵已经不能满足现有的需求。而决定以上性能的关键影响因素之一，就是转子的线型。内外转子的齿廓线型不仅决定了机油泵的啮合平稳性和连续性，其齿间形成的密封腔体积以及间隙也决定了其流量性能。因此，研究转子式机油泵的转子齿廓线型对这些性能的提升非常重要。同时，为了尽可能降低开发与改型成本，开发的新型齿廓线型必须具有与普通椭圆齿廓相同的基本设计参数。
　　本文以湖南省自然科学省市联合基金项目“基于声-振耦合的转子式机油泵噪声控制机理研究”(12JJ9015)为依托，开发了一种变轴长类椭圆新型转子齿廓线型及其修形方法，分析了其流量、磨损、空化与噪声性能，并进行了相关的模拟仿真与实验验证。本文的主要创新点与研究工作如下：
　　（1）将普通椭圆外转子齿廓坐标方程中的长短半轴长定常系数变换成与齿廓角t有关的变参数，并保持其余基本设计参数不变。通过二次包络法以及Matlab得到外转子啮合界限角tf、以及外转子理论齿廓与圆弧倒角的切点对应角td等所需角度，以此为基础计算并得到外转子实际理论齿廓。通过坐标转换矩阵，得到与外转子理论齿廓互为共轭曲线的内转子理论齿廓。基于上述内容开发了一种变半轴长类椭圆理论齿廓的设计方法。
　　（2）综合考虑了计算得到的变半轴长类椭圆外转子理论齿廓的滑动率以及传动特性，采用转角修形与等距修形相结合的方法，进行了一种变半轴长类椭圆内转子齿廓修形方案设计。
　　（3）进行了变半轴长类椭圆以及普通椭圆转子泵的流场仿真及实验验证。仿真结果与实验结果吻合良好。在此基础上进行了变半轴长类椭圆转子泵的流量性能、液力矩、泵内压强以及空化性能的研究与分析。
　　（4）进行了变半轴长类椭圆以及普通椭圆齿廓的噪声性能仿真验证与实验验证。结果证明，采用变半轴长类椭圆齿廓的转子式机油泵的噪声性能优于普通椭圆转子式机油泵。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 转子式机油泵概述

1.3 国内外齿轮转子泵类机械研究现状

1.4 本课题来源及论文研究内容

第2章 变半轴长类椭圆理论齿廓研究

2.1 变半轴长类椭圆外转子齿廓的推导

2.2 变半轴长类椭圆内转子齿廓的推导

2.3 本章小结

第3章 变半轴长类椭圆齿廓修形方法研究

3.1 磨损特性研究分析

3.2 传动特性研究分析

3.3 转子齿廓修形设计研究

3.4 本章小结

第4章 变半轴长类椭圆转子泵流量性能研究

4.1 转子式机油泵流场数值模拟仿真

4.2 转子式机油泵流场数值实验验证

4.3 变半轴长类椭圆齿廓转子式机油泵性能分析

4.4 本章小结

第5章 变半轴长类椭圆转子泵噪声性能研究

5.1 转子式机油泵声学仿真

5.2转子式机油泵声场实验验证

5.3 本章小结

总结和展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利

致谢