本实用新型属于液压技术领域，是一种适应于高精度液压传动系统的动力元件，具体为一种耦合齿轮螺旋转子泵。
背景技术：
齿轮泵在现代的工业中是一种常用的液压泵，传统的齿轮泵具有结构简单、制造方便、价格低、重量轻、尺寸小、工作可靠等优点，但也存在较大的流量脉动、困油现象、容积效率低、噪音高等缺点，较大的流量脉动将导致系统压力脉动，最终导致系统的动力输出不平稳，困油现象导致了较大的噪音问题，容积效率低导致了生产成本的增加。
在21世纪的今天，快响应、高效率、小体积、低噪声、低流量脉动、大排量等成为液压传动系统的必要要求。齿轮泵作为液压传动系统中的重要动力部件必须适应其发展。现代工业的许多中高端设备都要求液压传动系统有高稳定的动力输出来保证设备的加工精度，而节能减排也是企业发展的重中之重，通过高效率的液压传动来进一步降低生产成本。
为解决大的流量脉动和困油问题，就要增加齿轮啮合时的重合度，并使齿轮啮合时不出现困油现象。在传统的液压齿轮泵设计时通常采用卸荷槽来解决困油现象，这种设计方法使噪声有所减少但不能彻底消除，同时由于卸荷槽的存在降低了齿轮泵的容积效率，产生较大的流量脉动。
传统液压泵和电机等动力输入元件连接时常采用花键或者平键连接，这两种连接形式不能互换，影响产品的通用性能和互换性。
现有技术的不足总结如下：
1.齿轮啮合时存在困油现象；
2.泵的工作噪声大；
3.泵的容积效率低；
4.传动效率低；
5.缺乏互换性。
针对以上所述的传统液压齿轮泵的不足，就要设计一种新的液压齿轮泵来解决传统齿轮泵的不足。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题：
1.通过合理的齿型设计，消除困油现象，降低噪音；
2.螺旋转子齿轮传动啮合时，齿面是滚动摩擦，避免出现滑动摩擦，减少能量损耗，提高传动效率；
3.在不加大外形尺寸的情况下，提高齿轮的重合度，传动更加平稳；
4.提高泵的容积效率，使泵的总效率进一步提高；
5.在不更换泵主体的情况下实现互换。
本实用新型是采用以下技术方案实现的：一种耦合齿轮螺旋转子泵，包括泵体、主动耦合齿轮轴、从动耦合齿轮轴以及分别安装在泵体前后端的前泵盖和底盖；主动耦合齿轮轴伸出前泵盖的部分连接有用于和动力元件进行连接的过渡接头；主动耦合齿轮轴和从动耦合齿轮轴上的齿轮主体部分使用渐开线，在齿顶和齿根部分均采用圆弧曲线对渐开线进行修正，圆弧曲线和渐开线连接处相切过渡；齿顶圆弧和齿根圆弧的圆心在一个节圆之上且两个圆弧的半径相同，齿轮的齿顶高和齿根高相等，在啮合过程中齿面之间接触出现滚动摩擦。
与传统齿轮相比，齿根部分采用圆弧曲线过渡，提高齿轮的抗弯强度，齿根没有应力集中点，使齿轮的传动更加可靠，可以传递更大的扭矩。齿顶高和齿根高相同，齿轮啮合过程中齿面以近似圆与圆的滚动摩擦，摩擦系数小，减小齿轮的磨损，提高传动效率和使用寿命。渐开线和圆弧曲线的连接点处于相切状态，齿顶圆弧、齿根圆弧和渐开线共同组成多段耦合齿轮的齿型。
在齿轮液压泵的传动过程中齿顶和齿根完全接触，消除齿轮啮合时齿顶和齿根形成的密封空间而产生的困油区，消除了震动和噪音；无困油区的存在就不再需要卸荷槽，而卸荷槽的存在是导致容积效率低和流量脉动大的主因。使用该设计的齿轮液压泵能达到低噪音、高容积效率、零流量脉动的性能。
进一步的，齿轮的齿形为螺旋齿形，齿轮的两个端面的齿形错开1个周节，使齿轮在传动过程中同时啮合的齿数达到2对。可减少每个齿传递的扭矩，提高齿的使用寿命。
齿轮的啮合轮廓保持连续的一点接触，接触线在空间上形成封闭的“8”字型接触线；齿轮传动的重合度为1.5。可增加传动的平稳性。
进一步的，底盖内安装有分别与主动耦合齿轮轴和从动耦合齿轮轴对应的大平衡销和小平衡销，大平衡销和小平衡销采用小间隙配合安装在底盖内，底盖上开有分别和两个平衡销安装孔的底部相通的孔A和孔B，孔A和孔B与泵的高压区相通。
工作工程中，由于耦合齿轮的齿型采用的是螺旋齿型，存在的轴向力较大。在主动耦合齿轮轴和从动耦合齿轮轴的底盖部位安装有小平衡销和大平衡销，两个平衡销的销孔底部（通过孔A和孔B）和泵的高压腔相通，在耦合齿轮螺旋转子泵工作时，高压腔的高压油液对小平衡销和大平衡销有轴向的作用力，该作用力的方向和齿轮产生的作用力方向相反，大小相等，消除了轴向力对耦合齿轮螺旋转子泵工作的不利影响。
进一步的，主动耦合齿轮轴和从动耦合齿轮轴与泵体的内孔配合采用紧配合设计。
主动耦合齿轮轴和从动耦合齿轮轴与泵体的内孔配合在设计时采用紧配合设计，在耦合齿轮螺旋转子泵工作时由于耦合齿轮轴两侧分别处于高压区和低压区，高压区会对轴产生一定的径向力。泵体的材料硬度低于主动耦合齿轮轴和从动耦合齿轮轴的材质硬度，在产品装配完成后进行加载磨合，在径向力作用下，对泵体的内孔进行微量的“刮削”，使配合间隙达到最佳，形成稳定的油膜，减小了加工的难度。
附图说明
图1本实用新型所述耦合齿轮螺旋转子泵的整体结构示意图。
图2所述耦合齿轮螺旋转子泵的端面结构示意图。
图3本实用新型所述齿形结构示意图。
图4 螺旋齿形结构示意图。
图5齿轮转子啮合示意图。
图6齿轮转子啮合立体示意图。
图7空间啮合线。
图8平面啮合线。
1-底盖、2-定位销轴、3-泵体、4-第一轴承座、5-主动耦合齿轮轴、6-第二轴承座、7-DU轴承、8-前泵盖、9-O型圈、10-过渡接头、11-孔用挡圈、12-骨架油封、13-内六角螺钉、14-从动耦合齿轮轴、15-小平衡销、16-大平衡销、17-键，18-安装孔。
具体实施方式
本实用新型的技术特点和效果：1.泵的转子采用多段耦合型曲线进行齿型，转子使用螺旋齿型设计；
2.在轴向力所指向的端盖上，使用轴向力自动补偿结构设计，克服轴向力的不利影响；
3.使用DU滑动轴承，使转子可沿轴向移动，已达到轴向间隙自动补偿，减少泄漏；
4.径向上通过不同材质的相互自压缩实现力的平衡，实现最佳间隙；
5.在主动轴端部增加过渡接头，只需更好过渡接头，即可实现平键和花键的切换。
图一所示为整体结构图，主要组成由：底盖1、定位销轴2、泵体3、轴承座4、主动耦合齿轮轴5、轴承座6、DU轴承7、前泵盖8、O型圈9、过渡接头10、孔用挡圈11、骨架油封12、内六角螺钉13、从动耦合齿轮轴14、小平衡销15、大平衡销16、键17。
底盖1通过两个定位销轴2和八个内六角螺钉13和泵体3连接；底盖1和泵体3之间安装有两个O型圈，两个O型圈安装在异型沟槽内，起到密封及压力平衡作用；大平衡销16和小平衡销15安装在底盖1内，采用小间隙配合，且底盖1上的孔A和孔B分别和两个平衡销安装孔的底部相通，孔A和孔B与泵的高压区相通；DU轴承7使用过盈配合安装在轴承座4内；第一轴承座4、主动耦合齿轮轴5、第二轴承座6、DU轴承7和从动耦合齿轮轴14安装在泵体3内；前泵盖8通过两个定位销轴2和八个内六角螺钉13安装在泵体3上，泵体3和前泵盖8之间安装有O型圈，O型圈起到密封及压力平衡作用；前泵盖8和主动耦合齿轮轴5配合处安装孔用挡圈11、骨架油封12；过渡接头10通过键17和主动耦合齿轮轴5的端部连接。
泵体3和第一轴承座4的材质使用压铸铝合金，主动耦合齿轮轴5和从动耦合齿轮轴14使用42CrMo材质经齿面淬火处理。底盖1和前泵盖8使用灰铁精密铸造。两个齿轮的齿型螺旋方向相反，其他参数相同。
过渡接头10的“连接键部”可根据需要选用相应的键连接形式，可在不更换泵主体的情况下更换动力元件，适应性和互换性更好。
过渡接头10的“连接键部”和动力输入元件连接，带动主动耦合齿轮轴5转动，通过啮合传动，使从动耦合齿轮轴14转动，形成吸、排油腔的容积变化进行工作。在工作工程中，由于耦合齿轮的齿型采用的是螺旋齿型，存在的轴向力较大。在主动耦合齿轮轴5和从动耦合齿轮轴14的底盖1部位安装有小平衡销15和大平衡销16，两个平衡销的销孔底部和泵的高压腔相通，在耦合齿轮螺旋转子泵工作时，高压腔的高压油液对小平衡销15和大平衡销16有轴向的作用力，该作用力的方向和齿轮产生的作用力方向相反，大小相等，消除了轴向力对耦合齿轮螺旋转子泵工作的不利影响。
主动耦合齿轮轴5和从动耦合齿轮轴14与泵体3的内孔配合在设计时采用紧配合设计，在耦合齿轮螺旋转子泵工作时由于耦合齿轮轴两侧分别处于高压区和低压区，高压区会对轴产生一定的径向力。泵体3的材料硬度低于主动耦合齿轮轴5和从动耦合齿轮轴14的材质硬度，在产品装配完成后进行加载磨合，在径向力作用下，对泵体3的内孔进行微量的“刮削”，使配合间隙达到最佳，形成稳定的油膜，减小了加工的难度。
过渡接头10的“连接键部”可根据需要选用相应的键连接形式，可在不更换泵主体的情况下更换动力元件，适应性和互换性更好。
齿轮的齿型图如图三所示：圆弧曲线①是A点到B点的半径r的圆弧曲线；渐开线②是B点到C点的渐开线曲线；圆弧曲线③是C点到D点的半径r的圆弧曲线；圆弧曲线①和圆弧曲线③的圆心均在直径为D1的节圆之上。圆弧曲线和渐开线连接处二阶导连续。
与传统齿轮相比，齿根部分采用圆弧曲线过渡，提高齿轮的抗弯强度，齿根没有应力集中点，使齿轮的传动更加可靠，可以传递更大的扭矩。齿顶高和齿根高相同，齿轮啮合过程中齿面以近似圆与圆的滚动摩擦，摩擦系数小，减小齿轮的磨损，提高传动效率和使用寿命。渐开线和圆弧曲线的连接点处于相切状态，齿顶圆弧、齿根圆弧和渐开线共同组成多段耦合齿轮的齿型。
在齿轮液压泵的传动过程中齿顶和齿根完全接触，消除齿轮啮合时齿顶和齿根形成的密封空间而产生的困油区，消除了震动和噪音；无困油区的存在就不再需要卸荷槽，而卸荷槽的存在是导致容积效率低和流量脉动大的主因。使用该设计的齿轮液压泵能达到低噪音、高容积效率、零流量脉动的性能。
齿型为螺旋齿形，如图四所示：齿Ⅰ和齿Ⅱ是相邻的两个齿，齿轮的两个端面的齿形错开1个周节，使齿轮在传动过程中同时啮合的齿数达到2对，减少每个齿传递的扭矩，提高齿的使用寿命。
在图五和图六所示的齿轮转子啮合图中，A是主动轴齿轮，B是从动轮轴齿轮；齿A-Ⅰ和齿A-Ⅱ分别是主动轴齿轮A上的两个齿；齿B-Ⅰ和齿B-Ⅱ分别是从动轴齿轮B上的两个齿；O1和O2分别是主动轴齿轮A的齿根圆弧和齿根圆弧的圆心，O1和O2在直径为D1的节圆之上；O3和O4分别是主动轴齿轮B的齿根圆弧和齿根圆弧的圆心，O3和O4在直径为D2的节圆之上；主动轴齿轮A上的节圆直径D1和从动轴齿轮B上的节圆直径D2大小相等；D为两个齿轮的中心距，中心距D的大小和D1、D2相等。
在距离最近的啮合位置（图五、图六所示位置）时，在上端面，齿轮A的齿顶过渡曲线和齿轮B的齿根过渡曲线的圆心重合，处于共轭状态；在下端面上齿轮B的齿B-Ⅱ的齿顶曲线B-Ⅱ和齿轮A的齿根曲线A-Ⅱ的圆心重合，两条曲线处于共轭状态；上端面和下端面的中间平面上，两个齿轮的渐开线共轭。
参与传动的两对齿的其他齿面的渐开线部分形成连续的一点共轭接触，接触线的空间啮合曲线见图七所示；在平面上形成完整的“8”字型啮合线，见图八所示；在每次啮合传动中每个齿轮有两个齿参与了传动，提高了齿轮传动的重合度达到1.5，增加了传动的平稳性。
在耦合齿轮螺旋转子泵工作过程中，一对齿轮的齿顶和齿根小间隙配合，形成油膜密封，避免出现齿顶和齿根形成的封闭困油区，防止了齿轮啮合时产生的径向泄漏，提高了容积效率，降低了工作时的噪音，减小流量脉动率。齿顶和泵体内孔经“刮削”磨合后，形成的油膜密封也减少了径向的泄漏，齿轮端面和轴承座之间的间隙在两个平衡销的作用下，也处于一种平衡状态，即较小了接触磨损，同时减小了端面泄漏。泄漏量的较小直接提高了泵的容积效率。
齿轮的齿顶圆弧和齿根圆弧的圆心在一个节圆之上，在啮合过程中齿顶圆弧和齿根圆弧始终处于共轭接触，渐开线和渐开线处于共轭接触，没有滑动摩擦，只有滚动摩擦，减少了齿面的磨损，提高泵的效率。
齿轮强度的增加，使齿轮可以承受更大的载荷，泵的输出压力可以更大。