齿轮参数加工公差对微型外啮合齿轮泵性能的影响研究

论文摘要

派克公司的液压顶升机构是全套引进派克美国技术在国内制造、组装的小型液压动力系统。系统中的心脏和动力源就是微型外啮合齿轮泵,它的转速可达3700 Rpm,瞬时工作压力可达35 MPa,其中齿轮的齿顶圆直径只有14 mm,同时它也是影响该系统合格率的重要部件之一。目前,此系统在国内派克公司的合格率为75%左右。通过实验研究发现,泵性能不能达标的主要原因是“机构提升时带负载的流量”这项指标。本文就是以微型外啮合齿轮泵的公差参数对流量的影响为研究对象,从外啮合齿轮泵的工作原理入手,结合理论研究与实验验证,建立了微型外啮合齿轮泵流量的数学模型,综合运用了正交试验设计、计算机仿真计算以及遗传算法,以解决企业实际问题而展开的定量的研究分析微型外啮合齿轮泵的公差参数对齿轮泵性能的影响,并给出了较优的齿轮参数的加工公差。为企业提高产品的一次合格率奠定了理论和实验基础,对企业经济效益的提高、大批量的生产以及新产品的开发有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 常规的机械设计方法为基础的研究工作
• 1.2.2 运用优化设计方法选择出齿轮泵的最佳参数
• 1.3 齿轮泵的发展趋势
• 1.4 本论文完成的工作
• 第二章 微型外啮合齿轮泵的结构和试验系统
• 2.1 微型外啮合齿轮泵的结构及参数
• 2.1.1 微型外啮合齿轮泵的结构特点
• 2.1.2 微型外啮合齿轮泵的装配
• 2.2 微型外啮合齿轮泵的试验系统
• 2.2.1 微型外啮合齿轮泵的试验台
• 2.2.2 微型外啮合齿轮泵的试验
• 2.2.3 齿轮参数
• 2.3 本章小结
• 第三章 正交试验设计及试验
• 3.1 正交试验设计
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试验指标
• 3.1.3 确定因子与水平
• 3.1.4 正交表选择
• 3.2 正交试验方案表和试验结果
• 3.2.1 正交试验方案一
• 3.2.2 正交试验结果一
• 3.2.3 试验结果验证一
• 3.2.4 正交试验方案二
• 3.2.5 正交试验结果二
• 3.2.6 试验结果验证二
• 3.2.7 正交试验方案一、二对比
• 3.3 本章小结
• 第四章 微型外啮合齿轮泵流量的计算模型与试验验证
• 4.1 齿轮泵的泄漏与效率
• 4.1.1 泵的容积效率
• 4.2 微型外啮合齿轮泵流量的计算模型
• 4.2.1 齿顶圆和泵体内孔间的径向间隙泄漏流量
• 4.2.2 齿轮泵的轴向间隙泄漏流量
• 4.2.3 齿面接触处（啮合点）的泄漏
• 4.2.4 外啮合齿轮泵的内部泄漏流量计算模型
• 4.2.5 外啮合齿轮泵的输出流量模型
• 4.3 微型外啮合齿轮泵流量的计算与试验验证
• 4.3.1 微型外啮合齿轮泵的计算流量与实际流量对比
• 4.3.2 试验结论
• 4.4 计算机仿真模拟计算流量
• 4.4.1 单一参数公差变化对流量的影响
• 4.4.2 多参数公差变化对流量的影响
• 4.4.3 仿真计算结论
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于遗传算法的齿轮参数公差的优化
• 5.1 工程优化设计理论
• 5.1.1 工程优化设计概述
• 5.1.2 遗传算法概述
• 5.1.3 MATLAB 遗传算法工具箱概述
• 5.2 微型外啮合齿轮泵的参数公差优化设计
• 5.2.1 确定设计变量和目标函数
• 5.2.2 确定模型的各约束条件
• 5.2.3 确立齿轮泵的结构优化模型
• 5.3 用遗传算法工具箱求解齿轮泵参数近似最优公差
• 5.3.1 编写待优化函数的M 文件
• 5.3.2 通过图形用户界面使用遗传算法工具
• 5.3.3 显示绘制图形
• 5.3.4 遗传算法结果分析
• 5.3.5 遗传算法结果的试验验证
• 5.4 遗传算法的不足
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文