微小型外啮合齿轮泵的研制

作     者：车明阳 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姜继海

授予年度：2020年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：微小型齿轮泵 摩擦副分析 流场仿真 泄漏 

摘      要：外啮合齿轮泵是一种液压动力元件,凭借其结构简单、抗油液污染能力强、自吸性好、成本低廉等优点广泛应用于机械工程、车辆运输、石油化工等领域,随着加工制造技术的发展,外啮合齿轮泵的缺点得到改善,在航空液压系统中占有更重要的地位,但也对齿轮泵有了高速化、轻量化等更为严苛的性能要求。本论文以研制一款微小型外啮合齿轮泵为目的,针对题目给出的性能指标,提出相应的措施,以此为基础,进行零件的参数计算、结构设计、静力学特性分析,对摩擦副的摩擦性能和流场特性的理论分析和仿真研究,并进行样机性能试验。运用渐开线理论得出齿轮啮合曲线,根据性能要求确定齿轮的基本参数并对齿形进行修正,分析齿轮啮合情况,得到机械效率与出口压力对齿轮啮合最大接触应力的影响。对重要零件浮动轴套进行结构设计,提出抑制空化现象、平衡径向力、改善轴承润滑的措施。通过Solid Works软件建立齿轮泵零件的三维模型,并利用ANSYS Workbench软件进行静力学分析、强度校核和模态分析。对齿轮泵中存在的四处主要摩擦副进行研究。利用流体动压润滑原理分析齿轮副的转速与所受载荷对状态参数的影响,理论分析额定工况下齿轮啮合的弹流润滑状态和油膜厚度;根据泄漏造成的功率损失得到最佳径向间隙和最佳轴向间隙,通过摩擦磨损试验对比选取端面摩擦副摩擦性能较优材料;选取轴承类型并对不同润滑状态下的滑动轴承承载能力进行校核。建立齿轮泵的三维模型装配体,进行干涉检查,可得到齿轮泵内流道三维模型。利用Pump Linx软件对流道进行分析,研究进油口尺寸、轴向间隙、转速和出口压力对泵内流场压力分布、流量、容积效率、液压力和空化程度等特性的影响。进行微小型外啮合齿轮泵样机试验,加工各零件并进行装配,设计搭建齿轮泵性能试验台,验证理论设计和软件仿真的可行性,证明齿轮泵样机可以达到性能要求,并得到齿轮泵的实际工作性能。