摆线泵工作原理及其设计计算

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1、摆线泵站的工作原理及设计（机械分析与设计实践专题）石永刚1．概述摆线泵是一种为输送液质流体而提供中、低压力的装置，它与渐开线齿轮泵比较，在相同的结构尺寸条件下具有流量大的优点。由于摆线泵的核心技术—摆线齿轮副的设计计算理论和制造方法在工程中远未如渐开线齿轮普及，因而摆线泵在工程中的应用甚少，往往仅在一些国外机械产品中有所发现。设计开发摆线泵局部替代渐开线齿轮泵，达到减少原材料的消耗，于生产企业具有降低产品成本的效益，对社会则有利于资源合理利用和环境保护。摆线泵的总体结构如图1所示，电动机经一级渐开线行星减速机构降速驱动摆线泵的摆线啮合副工作，

2、摆线泵上附有低压液体进液管、溢流阀和高压液体出口接头等相关配件。图1摆线泵站的总体结构181．渐开线行星减速机构设计概要驱动电机的转速与功率成正比，因此为了选用较小外形尺寸的驱动电机，拟采用具有高转速的单相串激交流电动机，电机转速为约为6000~8000r/min。摆线泵的摆线啮合副的工作转速约为1000~1200r/min。因此需要引入一级渐开线行星减速传动机构，如图2所示，其中输入级是中心齿轮1与电机轴联接，行星齿轮2安装在行星架H上，内齿轮3与摆线泵壳体固定联接。经一级减速后的回转运动由行星架H输出，驱动摆线啮合副的摆线轮回转。图2一级

3、行星减速机构2.1渐开线行星减速机构设计的准则渐开线行星齿轮传动设计时必须满足以下4项准则要求：1）传动比条件—在选配中心齿轮和内齿圈的齿数时，必须满足传动比要求。2）同中心距条件—即行星齿轮与内齿圈的中心距和行星齿轮与中心齿轮的中心距必须相等。3）多个行星齿轮均匀分布条件—即必须保障多个行星齿轮能够被均匀安装在行星架上，并能与内齿圈和中心齿轮正确啮合。4）不邻接条件—行星齿轮数量在三个以上时，必须防止相邻的行星齿轮不干涉。2.2传动比计算为满足准则1），渐开线行星减速机构的传动比按下式计算18（1）根据输入和输出转速的要求，即可按式设计确定

4、中心齿轮1和齿圈3的齿数，即（2）2.3行星齿轮2的齿数确定行星齿轮2可按下式计算确定（3）求得的值若非整数，应取邻近的整数。为满足准则2）的要求，可分两种情况处理：如按上式求得的值是整数，则必然满足准则2）的要求，齿轮可以采用标准齿轮，也可以采用变位齿轮；如值是经圆整后整数，则必须采用变位齿轮才能满足准则2）的要求。2.4行星齿轮2的数量及均布条件校核和不邻接条件校核采用多个行星齿轮能提高传动机构的负荷能力，但必须满足上述准则3）和准则4）。设行星齿轮的数量为，根据准则3）的要求，必须按下式校核计算，并调整、和值。为整数（4）根据准则4）的

5、要求，必须满足条件式（5）2.5渐开线齿轮变位系数的选取基本原则1）避免产生根切。要求选定的变位系数不小于齿轮不产生根切的最小变位系数。2）避免齿顶变尖。要求选定的变位系数不能太大，过大的变位量会导致齿轮的齿顶厚度缩小为零值甚至为负值，这是不允许的。3）各齿轮的变位系数值按无侧隙啮合方程式计算确定。182.6渐开线行星齿轮传动机构的设计计算1）确定模数和齿数根据结构尺寸要求，初选齿轮的模数m。根据传动比和设置行星齿轮的数量，按式（2）和（4）计算确定齿数z1、z3，然后按式（3）计算行星齿轮2的齿数z2。确定齿数z1、z2、、z3的过程是一个

6、反复分析比较的过程，力求获得一组优化的数据。齿形标准参数为刀具角α=20°、齿顶高系数ha*=1.0、顶隙系数c*=0.25。2）变位齿轮传动设计和主要几何尺寸计算计算中心距两对齿轮的标准中心距为根据同中心距条件，取3）计算啮合角4）计算变位系数式中渐开线函数按下式计算18角度值以弧度计。根据求得的和值，可适当分配、、。在确定各变位系数值时，必须顾及不发生根切的条件和齿顶不变尖条件。5）绘制啮合状态图为了检查设计计算的正确性，应用excel软件计算渐开线齿廓坐标，再应用autocad平台绘制齿轮截面图，并将齿轮截面图安装成行星星传动机构的啮合

7、状态图。图2中结出一种机构的啮合状态图。在啮合状态图中齿廓不得相交，也不能存在间隙。渐开线齿廓的坐标计算渐开线方程为基圆半径为，在基圆上渐开线的压力角为0°，从基圆开始计算渐开线的直角坐标值为计算时，值从0°开始，按取定的计算步长，逐次计算出渐开线齿廓的坐标值。计算齿轮的主要几何尺寸（参考机械原理教材中的计算公式）应用autocad平台绘制齿轮截面图和啮合状态图。6）绘制工程图应用autoCAD平台绘制行星减速传动机构设计装配图。应用autoCAD平台绘制零件图。183．摆线泵的工作原理及摆线啮合齿廓设计计算3.1摆线泵的主要结构及工作原理图

8、3中绘出摆线泵的三个构件，在座圈上切制了容纳摆线啮合副的圆柱形凹坑，钻出进液孔和出液孔，并且还制出两个圆弧形构槽，作为进液区和出液区。进液孔和出液孔分别与阀板连通。