外啮合齿轮泵的设计

编号: 毕业论文(设计)

题目外啮合齿轮泵的设计

指导教师孙秀云

学生姓名吴连增

学号201001703133

专业机械设计制造及其自动化

教学单位德州学院机电工程学院（盖章）

二O一四年四月二十日

德州学院毕业论文（设计）开题报告书院（系）机电工程学院专业机械设计制造及其自动化姓名吴连增学号201001703133

论文（设计）题目外啮合齿轮泵的设计

一、选题目的和意义

德州学院毕业论文（设计）中期检查表

院(系)：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化2014年03月20日

目录

摘要及关键词 (1)

1引言 (8)

1.1简介 (8)

1.2齿轮泵的工作原理 (8)

1.3齿轮泵结构分析 (9)

1.4齿轮泵的流量计算 (11)

2齿轮油泵各组成零件的选材分析 (11)

2.1材料的选择原则 (11)

2.2材料的选择方法 (12)

3产品重要零件AutoCAD绘图 (14)

3.1绘制主动齿轮零件图 (14)

3.2表面粗糙度的选定 (15)

3.3公差与配合的选择 (16)

3.4零件的热处理 (18)

4齿轮泵零件图 (18)

5总结 (19)

参考文献 (20)

谢辞 (21)

外啮合齿轮泵的设计

吴连增

（德州学院机电工程学院，山东德州253000）

摘要：外啮合齿轮泵是一种常用的液压泵，它靠一对齿轮的进入和脱离啮合完成吸油和压油，在工

业中应用十分广泛，且都存在漏油现象。在对该泵基本参数的研究上，对齿轮、泵体和前后盖进行优化设计，使之达到最佳效果。困油现象会引起齿轮泵强烈的震动和噪声，大大缩减了外啮合齿轮泵的使用寿命，解决困油问题的方法是开卸荷槽。

关键词：外啮合；齿轮；泵体；困油现象

1引言

1.1简介

齿轮泵是在工业应用中运用极其广泛的重要装置之一，尤其是在液压传动与控制技术中占有很大的比重，它具有结构简单、体积小、重量轻、自吸性能好、耐污染、使用可靠、寿命较长、制造容易、维修方便、价格便宜等特点，但同时齿轮泵也还存在一些不足，如困油现象比较严重、流量和压力脉动较大、径向力不平衡、泄漏大、噪声高及易产生气穴等缺点，这些特性和缺点都直接影响着齿轮泵的质量。

随着齿轮泵在高温、高压、大排量、低流量脉动、低噪音等方面发展及应用，对齿轮泵的特性研究及提高齿轮泵的安全和效率已成为国内外深入研究的课题。近年来，随着产量的不断增长，在齿轮泵向高压化、高可靠性发展的推动下，我国齿轮泵有了新的发展和突破。而齿轮泵泵体制造工艺设计合理与否将直接影响到齿轮泵的工作效率，制定合理的加工工艺相当重要。

我在此基础上进行了外啮合齿轮泵的结构设计，通过建立数学模型，优化计算出流量脉动最小的齿轮参数。这对于促进机械装备的技术进步、降低机械装备的制造成本具有十分重要的意义，其应用前景十分广阔。

1.2齿轮泵的工作原理

这种泵的壳体内装有一对外啮合齿轮，由于齿轮端面与壳体和端盖之间的缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成左、右两个密封容腔。啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将两腔隔开，形成了吸、压油腔，吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封工作腔容积不断增大，形成部分真空，油液在大气作用下从油箱经吸油管进入吸油腔，并被旋转的轮齿带入压油腔，压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封工作腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和压油过程。

当齿轮按图1方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，露出齿间。因此这一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔[1]。随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到了左侧。在左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔的体积逐渐减小，

把齿间的油液从压油口挤压输出的容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。在齿轮泵中，吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵体分隔开来，因此没有单独的配油机构。

齿轮泵是容积式回转泵的一种，其工作原理是：齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，齿轮（主动轮）固定在主动轴上，齿轮泵的轴一端伸出壳外由原动机驱动，齿轮泵的另一个齿轮（从动轮）装在另一个轴上，齿轮泵的齿轮旋转时，液体沿吸油管进入到吸入空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合（齿与齿啮合前），然后进入压油管排出。

图1外啮合齿轮泵的工作原理图

1.3齿轮泵结构分析

1.3.1困油现象

齿轮泵要平稳的工作，齿轮啮合的重合度必须大于1，即有两对同时啮合的时刻，因此，就会有一部分油液困在两对齿轮所形成的封闭容积之内，如图2所示。这个封闭容积先随齿轮转动逐渐减小，然后又逐渐增大。密封容积减小，会使被困油液受挤压而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用；封闭容积的增大又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵的困油现象[2]。困油现象的危害：使齿轮泵产生强烈的噪声并引起震动和气蚀，降低泵的容积效率，影响工作的平稳性，缩短使用寿命。

图2齿轮泵的困油现象

消除困油的方法，通常是在两端盖板上开卸荷槽，两卸荷槽之间的距离为：

a=α

2=

α

πcos

m

cos

p

b

开设卸荷槽如图3，可使闭死容积限制为最小。即当封闭容积减小时，通过右边的卸荷槽与压油腔相通。而封闭容积增大时，通过左侧的卸荷槽与吸油腔相通，两卸荷槽之间的距离确保在任何时候都不使吸、排油相通。

图3齿轮泵的困油卸荷槽图

1.3.2径向不平衡力

齿轮泵工作时，在齿轮和轴承上承受径向液压力的作用。如图所示，泵的右侧为吸油腔，左侧为压油腔。在压油腔内有液压力作用于齿轮上，沿着齿顶的泄漏油，具有大小不等的压力，就是齿轮和轴承受到的径向不平衡力。液压力越高，这个不平衡力就越大，其结果不仅加速了轴承的磨损，降低了轴承的寿命，甚至使轴变形。CBD齿轮泵采用缩小压油腔，以减少压力对齿顶部分的作用面积来减小径向不平衡力，所以泵的压油口孔径比吸