发动机外啮合齿轮机油泵设计

目录

1 绪论 (1)

1.1机油泵概述 (1)

1.2国内外汽车机油泵的发展概况及发展趋势 (1)

1.2.1 国内外汽车机油泵发展现状 (1)

1.2.2 国内外汽车机油泵发展趋势 (2)

1.3课题提出的目的及意义 (3)

2 机油泵的工作原理及其整体的结构设计 (3)

2.1 汽车机油泵的分类及方案选型比较 (3)

2.1.1机油泵的分类 (3)

2.1.2方案选型比较 (4)

2.2汽车齿轮式机油泵的结构 (4)

2.3 齿轮泵的工作原理 (5)

2.4 齿轮泵的总体结构设计 (6)

2.4.1 轴的选择 (6)

2.4.2 轴的校核 (7)

2.4.3 齿轮泵内两个相啮合齿轮的校核 (8)

3. 齿轮泵的主要零部件造型设计及总体装配图 (9)

3.1机油泵零件造型设计 (9)

3.2 机油泵的总体装配设计 (9)

4 总结 (10)

参考文献 (11)

Abstract (12)

谢辞 (13)

发动机外啮合齿轮机油泵设计

（德州学院汽车工程学院，山东德州 253023）

摘要：本论文的主要研究目标是通过减小外啮合齿轮泵的径向力从而提高外啮合齿轮机油泵的性能。为减小外啮合齿轮泵的径向力，中高压外啮合齿轮泵大多数情况下采用变位齿轮，此种方法对轴和轴承的性能需求较高。通过研究发现马自达6轿车L3型发动机机油泵在低转速、小功率运行的工况下，容易出现油压偏低、油量偏小的现象，本设计通过采用机油泵增大模数、减少齿轮齿数的方法，对机油泵进行了重新规划设计。从而提高机油泵的操作性、可靠性、使用寿命以及机油泵的工作效率。

关键词：齿轮式机油泵；操作可靠性；功能需求；径向力

1 绪论

1.1机油泵概述

机油泵对国内工程和生产具有非常重要的作用。随着现代科技和经济的发展越来越快，工业工程的发展规模逐渐增大，这些使机油泵在各行各业的生产中起到了更大的作用，无论是工业还是工程，对机油泵的需求增大,对机油泵的要求也变得更高。机油泵总体效率对与当前发展有一定的制约。机油泵的工作效率、质量以及可靠性等方面亟待改善。一般来说，机油泵的故障产生以及供油压力大小主要受制于机油泵各部件的磨损状况。

1.2 国内外汽车机油泵发展概况及发展趋势

1.2.1 国内外汽车机油泵发展现状

目前来看，齿轮泵自身有其显著地特点。从结构上：结构简单，体积小，重量轻。从运行性能上：功率损失小。而且在工作时加工的过程易于操作，在实际运行过程中相对对油液污染程度不敏感，这些优良特性使得齿轮泵在现实生活中应用较为广泛。但是凡事都有两面性，齿轮泵的主要缺点集中于以下几个方面：运行过程中径向液的压力存在较大波动，轴承上各点受力不均衡，容易出现磨损；其次流量脉动大，易产生较高噪声[1]。另外，有时需要中间传动机构使得制造成本升高，使得其使用范围受到限制。当前社会，国内外学者对这些问题的进行了深入的研究和探讨，讨论和分析的问题主要倾向在以下几个方向。

国内方面：

1.如何选择齿轮泵的参数和结构，并对此进行优化；

2.运用数学建模和精确仿真等对补偿面和齿轮之间的油膜进行研究；

3.齿轮泵的困油现象。困油现象及卸荷措施对齿轮泵以及整个液压系统都能够轻易产

生相对较大的危害。卸荷程度与困油冲击及齿轮之间相互啮合时的重叠系数之间存在较为密切的联系(其中卸荷程度还取决于卸荷槽的大小、形状和形状所处的位置等) [2]；

4.对如何降低齿轮泵噪声进行操作与研究；

5.如何降低齿轮泵的流量脉动。由于泵本身的流量脉动大，并且液压系统对这方面需求的性能要求挺高，导致我们很少会选择齿轮泵。现在人们已经研究出很多方法来降低流量脉动：一、通过采用多齿轮进行调节；二、采用剖分式的齿轮来降低；三、选择符合条件的齿轮参数等；

国外方面：

1.轮齿表面的涂覆技术及其特点；

2.对有关于轮齿接触疲劳强度状况和弯曲应力的性能进行校核及计算；

3.运用适当方法对齿轮泵进行变量分析；

4.找到影响齿轮泵使用寿命的参数并进行优化；

5.齿轮泵所需进行高压化进行的途径和方法。因为提高工作压力将会导致产生诸多问题，如下：轴承在使用寿命上的情况会大大缩短；加剧产生泵泄露的可能性，降低容积效率。再就是随着其工作压力不断增高，加上齿轮上受到不平衡的径向液压力的作用，导致径向液压力会越来越大，从而产生了这两个问题。

目前国内外学者都针对以上两个问题进行了研究：

1.对齿轮泵的径向间隙进行有效补偿；

2.提高轴承的承载能力（如采用复合材料型滑动轴承代替滚针型轴承等，但这些方法都不能从根本上有效的解决产生的问题）；

3.通过对比参考最佳性能参数等方法降低齿轮泵的径向液压力；

1.2.2 汽车机油泵的发展趋势

目前对液压系统要求越来越高，为了提高液压系统的运行质量，齿轮泵采取更加积极措施，继续保持其在润滑系统等方面的领先地位的同时，其次还需向如下几个方向进行深入的研究和探讨：

1.高压化。齿轮泵的高压化工作情况目前来说已取得较大突破，但还是由于受其本身结构因素等的诸多限制，要想更进一步提高工作压力相对来说是比较困难的，因此必须研制出更新结构的齿轮泵[3]。在这个方面，多齿轮泵本身就具有比较大的优势，尤其是平衡式的复合齿轮泵。

2.低流量脉动。由于流量脉动的影响使得压力脉动产生波动，进而导致整个系统的震

动和噪声加剧，这种情况不符合现代社会发展的需求[4]。

3.低噪声。随着人们生活品质的提高，对噪声降低的需求也急剧加深。以前国外就有“安静”的液压泵的说法。一般来说，齿轮泵产生噪声的原因主要是由以下两种情况造成的：一是齿轮在相互啮合过程中产生，这取决于齿轮的加工精度和安装精度；二是困油冲击产生，这主要取决于泵的卸荷情况。

4.大排量。一些具有快速运动要求的系统通常要求大排量，但是普通齿轮的泵排量的提高还要受到诸多因素的限制。

5.改变排量。由于齿轮泵的排量本身自己不具有可调节性，因而限制了其在使用上的范围广度。国内外的学者针对这个问题，进行了深入的工作与研究，并在这方面取得了很多具有较高价值的设计成果。

1.3 课题研究的目的及意义

齿轮泵从其结构上分为内、外啮合齿轮泵两大类，在液压系统中的运用比较广泛。目前世界上对外啮合齿轮泵的运用比较熟练，其综合性能技术也比较成熟。采用了径向“扫膛”等工艺，并通过取用平衡槽来达到降低改善齿轮径向不平衡力的目标。而且本身具有无论尺寸还是结构都适合社会的发展，性价比较高，并且其具有对油液的污染程度不太敏感、本身自吸能力较强等优良特性。根据目前的市场来看，它在我国的工厂和CAD/CAM 研究所中得到了广泛地应用，有着比较广阔的市场。

整个润滑系统需要保证润滑油在其中不停地循环，并且能够在任何转速下都能够保质保量的供给足够润滑油，这个任务需要机油泵来完成。在日常的应用中，由于受到轴向力的作用和泵油的压力作用使得机油泵两啮合齿轮端面出现磨损导致两啮合齿轮与泵盖的端面间隙变大，降低机油泵的泵油效率，这是个不容忽视的问题。

2 齿轮式机油泵原理及总体结构设计

2.1汽车机油泵的分类及方案选型比较

2.1.1机油泵的分类

按泵作用于液体原理分类

1.叶片式泵（动力式泵）叶片通过旋转产生离心力，在力的作用下不断吸入液体并压出。

2.容积式泵（正排量泵）主要分为往复式和容积式两种。分别由活塞不断往复或转子不断旋转进而连续的将液体吸入并压出。往复式排液过程中是具有间歇的。