同步齿轮泵的理论研究

论文摘要

齿轮泵具有结构简单、体积小、成本低、加工使用维护方便、对油液污染不敏感等特点,其缺点是流量脉动大、径向力不平衡、噪声高等,为了降低齿轮泵径向力,提高齿轮泵的工作压力,本文提出了同步齿轮泵的结构原理。本文从以下三个方面进行了研究:首先,分析了同步齿轮泵的工作原理和结构特点,分析了传动轴的受力,并以体积最小为目标,建立了同步齿轮泵的优化数学模型,选择了优化算法,得出了优化设计的结果,在此基础上进行了同步齿轮泵的结构设计。对同步齿轮泵的传动轴进行了静力学分析和有限元分析,用有限元分析的结果论证设计方案的可行性。其次,对同步齿轮泵的流量特性进行了计算机仿真分析,得出了不同齿数情况下的流量特性曲线。最后,应用ANSYS Workbench软件,对吸排油齿轮做了有限元分析,分析结果表明吸排油齿轮在极限状态下的仍然满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 齿轮泵的国内外研究现状及发展趋势
• 1.2 本课题研究的意义
• 1.3 论文的主要研究内容
• 2 齿轮泵概要
• 2.1 液压泵概述
• 2.2 外啮合齿轮泵
• 2.2.1 外啮合齿轮泵的工作原理
• 2.2.2 几何排量
• 2.2.3 瞬时流量
• 2.2.4 平均流量
• 2.2.5 瞬时流量的品质分析
• 2.2.6 外啮合齿轮泵的径向力
• 2.2.7 困油现象及卸荷措施
• 2.2.8 齿轮泵的泄漏及提高容积效率的措施
• 2.2.9 提高齿轮泵轴承寿命的措施
• 2.2.10 齿轮泵的工艺、材料及技术要求
• 3 同步齿轮泵的结构原理与结构优化设计
• 3.1 同步齿轮泵的结构原理
• 3.2 同步齿轮泵结构的优化设计
• 3.2.1 数学模型
• 3.2.2 确定设计变量及目标函数
• 3.2.3 确定函数的约束条件
• 3.3 利用MATLAB优化工具箱求解最优值
• 4 样机设计与流量特性分析
• 4.1 同步齿轮泵的结构设计
• 4.1.1 齿轮参数的选择
• 4.1.2 吸排液齿轮的参数计算
• 4.1.3 传动齿轮参数的设计计算
• 4.1.4 动力参数的设计
• 4.1.5 齿轮泵径向力
• 4.1.6 传动轴的设计计算
• 4.1.7 浮动轴套的设计
• 4.2 同步齿轮泵的流量特性的计算机仿真
• 5 有限元分析
• 5.1 CAD技术的发展历程和趋势
• 5.1.1 CAD技术的发展历程
• 5.1.2 CAD技术的现状和发展趋势
• 5.2 有限元法和三维实体软件Solidworks及插件Cosmosworks简介
• 5.2.1 有限元法
• 5.2.2 三维实体软件Solidworks及插件Cosmosworks简介
• 5.3 同步齿轮泵传动轴的有限元分析
• 5.3.1 传动轴的三维建模
• 5.3.2 传动轴的疲劳分析
• 5.4 同步齿轮泵吸排油齿轮的有限元分析
• 5.4.1 有限元分析软件ANSYS Workbench简介
• 5.4.2 吸排油齿轮的有限元分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果
• 攻读硕士学位期间发表的论文