一種內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械齒輪技術(shù)，具體涉及一種內(nèi)曬合擺線粟擺線齒輪設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)曬合擺線齒輪粟，與其他齒輪粟相比具有結(jié)構(gòu)緊湊，零件少，噪音低，流量脈動(dòng) 小，自吸性能好，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0003] 然而擺線齒輪的設(shè)計(jì)復(fù)雜，影響因素較多，國外由于技術(shù)封鎖，很難獲得相關(guān)詳細(xì) 的設(shè)計(jì)資料，而國內(nèi)有關(guān)擺線齒輪一般是測仿和制造，并無?？?、完整的設(shè)計(jì)流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的：
[0005] 提供一種在現(xiàn)有條件下，能夠設(shè)計(jì)出效率高、結(jié)構(gòu)科學(xué)的內(nèi)曬合擺線粟擺線齒輪 的設(shè)計(jì)方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0007] 所述的內(nèi)曬合擺線粟擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，內(nèi)曬合擺線粟擺線齒輪分為外齒輪和內(nèi) 齒輪，其先確定外齒輪的最大外圓半徑和最薄壁厚，得到外齒輪齒根圓半徑，然后由設(shè)計(jì)流 量公式結(jié)合假定的齒輪寬度值，得到偏也距對(duì)假定齒輪寬度值之間的函數(shù)關(guān)系，再由內(nèi)外 齒輪旋轉(zhuǎn)的特殊位置結(jié)合偏也距及外齒輪齒根圓半徑的數(shù)值得到內(nèi)外齒輪的其余結(jié)構(gòu)參 數(shù)，然后確定齒數(shù)W及創(chuàng)成圓半徑和齒形圓半徑，再結(jié)合擺線齒輪的數(shù)學(xué)公式即可得到內(nèi) 齒輪齒廓的準(zhǔn)確曲線方程。最后通過流量公式確定齒輪厚度。
[0008] 所述的內(nèi)曬合擺線粟擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其具體過程如下：
[0009] 步驟1 ;確定外齒輪最大外圓半徑叩4|"。
[0010] 根據(jù)性能要求，由結(jié)構(gòu)或重量限制，用體積最大原理，推出外齒輪的最大外圓半 徑。
[0011] 步驟2 ;確定外齒輪的最大齒根圓半徑"R。"。
[0012] 根據(jù)外齒輪最大外圓半徑，再結(jié)合設(shè)計(jì)工況下的材料強(qiáng)度，推出外齒輪的最薄壁 厚，從而得到外齒輪齒根圓半徑。
[001引步驟3 ;確定內(nèi)外齒輪的偏也距e。
[0014] 根據(jù)流量計(jì)算公式，推導(dǎo)出內(nèi)曬合擺線型內(nèi)外齒輪的偏也距與齒輪寬度的函數(shù)關(guān) 系"n"，又因?yàn)辇X輪寬度一般在5~25mm之間，所W可W得到偏也距的一個(gè)取值范圍，在該 范圍內(nèi)內(nèi)，不大于1/2齒形圓半徑"a"的值為有效值。因?yàn)?e即為外齒輪和內(nèi)齒輪的全齒 高?？紤]齒根處強(qiáng)度，一般建議KX2e《內(nèi)齒輪齒根圓半徑而1，其中K為安全系數(shù)一般取 (1. 2~1. 8)材料初性越大取值越小，材料剛度越大取值越大。再根據(jù)內(nèi)外齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的 相互關(guān)系，可W得到KX2e《Ri2-3e〇
[001引步驟4 ;確定內(nèi)外齒輪其余結(jié)構(gòu)參數(shù)"Rie"，"R。"，"Re2"
[0016] 根據(jù)內(nèi)外齒輪旋轉(zhuǎn)至最小密閉空間的特殊位置，結(jié)合偏也距及外齒輪齒根圓半 徑，可w推導(dǎo)出內(nèi)曬合擺線齒輪內(nèi)外齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)與偏也距及外齒輪齒根圓半徑的關(guān) 系，從而可W通過已知的外齒輪齒根圓半徑和偏也距確定其余結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0017] 步驟5 ;確定內(nèi)曬合擺線齒輪內(nèi)外齒輪的齒數(shù)
[0018] 通過結(jié)合流量脈動(dòng)、結(jié)構(gòu)上的幾何限制W及對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的要求確定內(nèi)曬合擺線 齒輪內(nèi)外齒輪的齒數(shù)，并要求外齒輪齒數(shù)比內(nèi)齒輪齒數(shù)多一齒，即Z2=Zi+1dZ2:外齒輪齒數(shù)； Zi:內(nèi)齒輪齒數(shù)。
[0019] 步驟6 ;確定內(nèi)曬合擺線齒輪創(chuàng)成圓半徑R和齒形圓半徑a
[0020] 先根據(jù)外齒輪齒頂圓半徑氏2與創(chuàng)成圓半徑R和齒形圓半徑a差值的關(guān)系，利用最 優(yōu)系數(shù)法，得到創(chuàng)成系數(shù)K和弧徑系數(shù)h，再根據(jù)創(chuàng)成系數(shù)和弧徑系數(shù)與創(chuàng)成圓半徑和齒形 圓半徑的關(guān)系，即；
[0021]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其特征在于，內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪分為外 齒輪和內(nèi)齒輪，先確定外齒輪的最大外圓直徑和最薄壁厚，得到外齒輪齒根圓直徑，然后由 設(shè)計(jì)流量結(jié)合假定的齒輪寬度值，得到偏心距對(duì)假定齒輪寬度值之間的函數(shù)關(guān)系，再由內(nèi) 嚙合擺線齒輪的內(nèi)外齒輪旋轉(zhuǎn)的特殊位置結(jié)合偏心距及外齒輪齒根圓的數(shù)值得到內(nèi)嚙合 內(nèi)外齒輪的其余結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后確定齒數(shù)以及創(chuàng)成圓半徑和齒形圓半徑，再結(jié)合擺線齒輪 的數(shù)學(xué)公式即可得到內(nèi)齒輪齒廓的準(zhǔn)確曲線方程，最后通過流量公式確定齒輪厚度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其特征在于，具體過程如 下： 步驟1 :確定外齒輪最大外圓半徑"R#" 根據(jù)性能要求，由結(jié)構(gòu)或重量限制，用體積最大原理，推出外齒輪的最大外圓半徑； 步驟2 :確定外齒輪的最大齒根圓半徑"Ri2" 根據(jù)外齒輪最大外圓半徑，再結(jié)合設(shè)計(jì)工況下的材料強(qiáng)度，推出外齒輪的最薄壁厚，從 而得到外齒輪齒根圓半徑； 步驟3 :確定內(nèi)外齒輪的偏心距e 根據(jù)流量計(jì)算公式，推導(dǎo)出內(nèi)嚙合擺線型內(nèi)外齒輪的偏心距與齒輪寬度的函數(shù)關(guān)系"fl"，又因?yàn)辇X輪寬度在5~25mm之間，從而得到偏心距的一個(gè)取值范圍，在該范圍內(nèi)，不 大于1/2齒形圓半徑"a"的值為有效值，因?yàn)?e即為外齒輪和內(nèi)齒輪的全齒高，考慮齒根 處強(qiáng)度，使KX2e<內(nèi)齒輪齒根圓半徑Ril，其中K為安全系數(shù)，取1. 2~1. 8,再根據(jù)內(nèi)外齒 輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的相互關(guān)系，得到KX2e彡Ri2_3e; 步驟4 :確定內(nèi)外齒輪其余結(jié)構(gòu)參數(shù)"Rle"，"Ril"，"Re2" 根據(jù)內(nèi)外齒輪旋轉(zhuǎn)至最小密閉空間的特殊位置，結(jié)合偏心距及外齒輪齒根圓半徑，推 導(dǎo)出內(nèi)嚙合擺線齒輪內(nèi)外齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)與偏心距及外齒輪齒根圓半徑的關(guān)系，從而通過 已知的外齒輪齒根圓半徑和偏心距確定其余結(jié)構(gòu)參數(shù)"Rle"，aRil"，"Re2"； 步驟5 :確定內(nèi)嚙合擺線齒輪內(nèi)外齒輪的齒數(shù) 通過結(jié)合流量脈動(dòng)、結(jié)構(gòu)上的幾何限制以及對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的要求確定內(nèi)嚙合擺線齒輪 內(nèi)外齒輪的齒數(shù)，并要求外齒輪齒數(shù)比內(nèi)齒輪齒數(shù)多一齒，即Z2=Zfl,Z2:外齒輪齒數(shù)；Zi: 內(nèi)齒輪齒數(shù)； 步驟6 :確定內(nèi)嚙合擺線齒輪創(chuàng)成圓半徑R和齒形圓半徑a 先根據(jù)外齒輪齒頂圓半徑Re2與創(chuàng)成圓半徑R和齒形圓半徑a差值的關(guān)系，利用最優(yōu)系 數(shù)法，得到創(chuàng)成系數(shù)K和弧徑系數(shù)h，再根據(jù)創(chuàng)成系數(shù)和弧徑系數(shù)與創(chuàng)成圓半徑和齒形圓半 徑的關(guān)系，即：
確定創(chuàng)成圓半徑R和齒形圓半徑a，其中，R2t為偏心距e與內(nèi)哨合外齒輪齒數(shù)的乘積； 步驟7 :得到內(nèi)齒輪齒廓的準(zhǔn)確曲線方程 由已經(jīng)的內(nèi)齒輪齒數(shù)Z1，外齒輪齒數(shù)Z2，偏心距e，創(chuàng)成園半徑R，齒形圓半徑a，結(jié)合擺 線的數(shù)學(xué)公式即可得到內(nèi)齒輪齒廓的準(zhǔn)確曲線方程； 步驟8 :確定齒輪厚度 根據(jù)流量計(jì)算公式，結(jié)合容積效率，重新確定內(nèi)嚙合齒輪寬度，最后通過流量公式確定 齒輪厚度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其特征在于，內(nèi)齒輪齒數(shù) 為3~12。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟3中的內(nèi) 嚙合內(nèi)外齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系如下： Ri2=Ril+3e;
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟4中的內(nèi) 嚙合內(nèi)外齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系如下： Rn=R_a_e; Rel=Rn+2e=R-a+e； Ri2=Rel+e=R-a+2e; Re2=R-a; R1 節(jié)=e*Zi和R2 節(jié)=e*Z2， 其中，Rel :內(nèi)齒輪齒頂圓，Ril :內(nèi)齒輪齒根圓，Re2 :外齒輪齒頂圓，Ri2 :外齒輪齒根圓，R1 節(jié)：內(nèi)齒輪節(jié)圓，R2t :外齒輪節(jié)圓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟5中的結(jié) 構(gòu)限制因素是指：R2lf彡R# ;運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求是指=Z2 > 5 ;流量脈動(dòng)的要求是：Z2取奇數(shù)， 其中：R2lf :外齒輪節(jié)圓半徑=偏心距e和外齒輪齒數(shù)Z2的乘積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟6中的齒 形圓半徑a必須大于2倍的偏心距e，且滿足：a+Ri2 >R>Ri2，其中，Ri2為內(nèi)嚙合外齒輪齒 根圓半徑；如果不滿足上述要求，則對(duì)步驟6中的創(chuàng)成圓半徑R和齒形圓半徑a進(jìn)行修正，
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟3和步驟 8中的流量公式為：
其中，Qsj :設(shè)計(jì)流量，單位L/min，Q:實(shí)際要求流量，單位L/min, nv:容積效率，n:內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速，單位r/min，B:齒輪厚度，單位mm，Cq :比排量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟7中擺線 的數(shù)學(xué)參數(shù)方程如下：
其中9為此參數(shù)方程的角度參數(shù)變量，Z1 :內(nèi)齒輪齒數(shù)，Z2:外齒輪齒數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)械齒輪技術(shù)，具體涉及一種內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明先確定內(nèi)嚙合外齒輪的最大外圓直徑和最薄壁厚，得到內(nèi)嚙合外齒輪齒根圓直徑，然后由設(shè)計(jì)流量結(jié)合假定的齒輪寬度值，得到偏心距對(duì)假定齒輪寬度值之間的函數(shù)關(guān)系，再由內(nèi)嚙合內(nèi)外齒輪的旋轉(zhuǎn)位置結(jié)合偏心距及內(nèi)嚙合外齒輪齒根圓的數(shù)值得到內(nèi)嚙合內(nèi)外齒輪的其余結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后確定齒數(shù)以及創(chuàng)成圓半徑和齒形圓半徑，再結(jié)合擺線齒輪的數(shù)學(xué)公式即可得到內(nèi)齒輪齒廓的準(zhǔn)確曲線方程。最后通過流量公式確定齒輪厚度。采用本發(fā)明內(nèi)嚙合擺線泵擺線齒輪設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出的擺線型齒輪組件，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，這組齒輪在高速情況下可以很好的嚙合，耐磨損性好。
【IPC分類】F04C15-00, F04C2-10
【公開號(hào)】CN104712555
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310682591
【發(fā)明人】李重伯, 劉戰(zhàn)勝, 賀紅博, 唐艷, 王博, 李鵬飛
【申請(qǐng)人】西安航空動(dòng)力控制科技有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月12日