一种内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械齿轮技术,具体涉及一种内晒合摆线粟摆线齿轮设计方法。
【背景技术】
[0002] 内晒合摆线齿轮粟,与其他齿轮粟相比具有结构紧凑,零件少,噪音低,流量脉动 小,自吸性能好,寿命长等优点,尤其适合于高转速运转。
[0003] 然而摆线齿轮的设计复杂,影响因素较多,国外由于技术封锁,很难获得相关详细 的设计资料,而国内有关摆线齿轮一般是测仿和制造,并无专口、完整的设计流程。
【发明内容】
[0004] 本发明目的:
[0005] 提供一种在现有条件下,能够设计出效率高、结构科学的内晒合摆线粟摆线齿轮 的设计方法。
[0006] 本发明的技术方案:
[0007] 所述的内晒合摆线粟摆线齿轮设计方法,内晒合摆线粟摆线齿轮分为外齿轮和内 齿轮,其先确定外齿轮的最大外圆半径和最薄壁厚,得到外齿轮齿根圆半径,然后由设计流 量公式结合假定的齿轮宽度值,得到偏也距对假定齿轮宽度值之间的函数关系,再由内外 齿轮旋转的特殊位置结合偏也距及外齿轮齿根圆半径的数值得到内外齿轮的其余结构参 数,然后确定齿数W及创成圆半径和齿形圆半径,再结合摆线齿轮的数学公式即可得到内 齿轮齿廓的准确曲线方程。最后通过流量公式确定齿轮厚度。
[0008] 所述的内晒合摆线粟摆线齿轮设计方法,其具体过程如下:
[0009] 步骤1 ;确定外齿轮最大外圆半径叩4|"。
[0010] 根据性能要求,由结构或重量限制,用体积最大原理,推出外齿轮的最大外圆半 径。
[0011] 步骤2 ;确定外齿轮的最大齿根圆半径"R。"。
[0012] 根据外齿轮最大外圆半径,再结合设计工况下的材料强度,推出外齿轮的最薄壁 厚,从而得到外齿轮齿根圆半径。
[001引步骤3 ;确定内外齿轮的偏也距e。
[0014] 根据流量计算公式,推导出内晒合摆线型内外齿轮的偏也距与齿轮宽度的函数关 系"n",又因为齿轮宽度一般在5~25mm之间,所W可W得到偏也距的一个取值范围,在该 范围内内,不大于1/2齿形圆半径"a"的值为有效值。因为2e即为外齿轮和内齿轮的全齿 高。考虑齿根处强度,一般建议KX2e《内齿轮齿根圆半径而1,其中K为安全系数一般取 (1. 2~1. 8)材料初性越大取值越小,材料刚度越大取值越大。再根据内外齿轮结构参数的 相互关系,可W得到KX2e《Ri2-3e〇
[001引步骤4 ;确定内外齿轮其余结构参数"Rie","R。","Re2"
[0016] 根据内外齿轮旋转至最小密闭空间的特殊位置,结合偏也距及外齿轮齿根圆半 径,可w推导出内晒合摆线齿轮内外齿轮的结构参数与偏也距及外齿轮齿根圆半径的关 系,从而可W通过已知的外齿轮齿根圆半径和偏也距确定其余结构参数。
[0017] 步骤5 ;确定内晒合摆线齿轮内外齿轮的齿数
[0018] 通过结合流量脉动、结构上的几何限制W及对运转平稳性的要求确定内晒合摆线 齿轮内外齿轮的齿数,并要求外齿轮齿数比内齿轮齿数多一齿,即Z2=Zi+1dZ2:外齿轮齿数; Zi:内齿轮齿数。
[0019] 步骤6 ;确定内晒合摆线齿轮创成圆半径R和齿形圆半径a
[0020] 先根据外齿轮齿顶圆半径氏2与创成圆半径R和齿形圆半径a差值的关系,利用最 优系数法,得到创成系数K和弧径系数h,再根据创成系数和弧径系数与创成圆半径和齿形 圆半径的关系,即;
[0021]
【主权项】
1. 一种内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法,其特征在于,内啮合摆线泵摆线齿轮分为外 齿轮和内齿轮,先确定外齿轮的最大外圆直径和最薄壁厚,得到外齿轮齿根圆直径,然后由 设计流量结合假定的齿轮宽度值,得到偏心距对假定齿轮宽度值之间的函数关系,再由内 啮合摆线齿轮的内外齿轮旋转的特殊位置结合偏心距及外齿轮齿根圆的数值得到内啮合 内外齿轮的其余结构参数,然后确定齿数以及创成圆半径和齿形圆半径,再结合摆线齿轮 的数学公式即可得到内齿轮齿廓的准确曲线方程,最后通过流量公式确定齿轮厚度。
2. 根据权利要求1所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法,其特征在于,具体过程如 下: 步骤1 :确定外齿轮最大外圆半径"R#" 根据性能要求,由结构或重量限制,用体积最大原理,推出外齿轮的最大外圆半径; 步骤2 :确定外齿轮的最大齿根圆半径"Ri2" 根据外齿轮最大外圆半径,再结合设计工况下的材料强度,推出外齿轮的最薄壁厚,从 而得到外齿轮齿根圆半径; 步骤3 :确定内外齿轮的偏心距e 根据流量计算公式,推导出内啮合摆线型内外齿轮的偏心距与齿轮宽度的函数关系"fl",又因为齿轮宽度在5~25mm之间,从而得到偏心距的一个取值范围,在该范围内,不 大于1/2齿形圆半径"a"的值为有效值,因为2e即为外齿轮和内齿轮的全齿高,考虑齿根 处强度,使KX2e<内齿轮齿根圆半径Ril,其中K为安全系数,取1. 2~1. 8,再根据内外齿 轮结构参数的相互关系,得到KX2e彡Ri2_3e; 步骤4 :确定内外齿轮其余结构参数"Rle","Ril","Re2" 根据内外齿轮旋转至最小密闭空间的特殊位置,结合偏心距及外齿轮齿根圆半径,推 导出内啮合摆线齿轮内外齿轮的结构参数与偏心距及外齿轮齿根圆半径的关系,从而通过 已知的外齿轮齿根圆半径和偏心距确定其余结构参数"Rle",aRil","Re2"; 步骤5 :确定内啮合摆线齿轮内外齿轮的齿数 通过结合流量脉动、结构上的几何限制以及对运转平稳性的要求确定内啮合摆线齿轮 内外齿轮的齿数,并要求外齿轮齿数比内齿轮齿数多一齿,即Z2=Zfl,Z2:外齿轮齿数;Zi: 内齿轮齿数; 步骤6 :确定内啮合摆线齿轮创成圆半径R和齿形圆半径a 先根据外齿轮齿顶圆半径Re2与创成圆半径R和齿形圆半径a差值的关系,利用最优系 数法,得到创成系数K和弧径系数h,再根据创成系数和弧径系数与创成圆半径和齿形圆半 径的关系,即:
确定创成圆半径R和齿形圆半径a,其中,R2t为偏心距e与内哨合外齿轮齿数的乘积; 步骤7 :得到内齿轮齿廓的准确曲线方程 由已经的内齿轮齿数Z1,外齿轮齿数Z2,偏心距e,创成园半径R,齿形圆半径a,结合摆 线的数学公式即可得到内齿轮齿廓的准确曲线方程; 步骤8 :确定齿轮厚度 根据流量计算公式,结合容积效率,重新确定内啮合齿轮宽度,最后通过流量公式确定 齿轮厚度。
3. 根据权利要求2所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法,其特征在于,内齿轮齿数 为3~12。
4. 根据权利要求2所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法,其特征在于,步骤3中的内 啮合内外齿轮的结构参数关系如下: Ri2=Ril+3e;
4. 根据权利要求2所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法,其特征在于,步骤4中的内 啮合内外齿轮的结构参数关系如下: Rn=R_a_e; Rel=Rn+2e=R-a+e; Ri2=Rel+e=R-a+2e; Re2=R-a; R1 节=e*Zi和R2 节=e*Z2, 其中,Rel :内齿轮齿顶圆,Ril :内齿轮齿根圆,Re2 :外齿轮齿顶圆,Ri2 :外齿轮齿根圆,R1 节:内齿轮节圆,R2t :外齿轮节圆。
5. 根据权利要求2所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法,其特征在于,步骤5中的结 构限制因素是指:R2lf彡R# ;运转平稳性要求是指=Z2 > 5 ;流量脉动的要求是:Z2取奇数, 其中:R2lf :外齿轮节圆半径=偏心距e和外齿轮齿数Z2的乘积。
6. 根据权利要求2所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法,其特征在于,步骤6中的齿 形圆半径a必须大于2倍的偏心距e,且满足:a+Ri2 >R>Ri2,其中,Ri2为内啮合外齿轮齿 根圆半径;如果不满足上述要求,则对步骤6中的创成圆半径R和齿形圆半径a进行修正,
7. 根据权利要求4所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法,其特征在于,步骤3和步骤 8中的流量公式为:
其中,Qsj :设计流量,单位L/min,Q:实际要求流量,单位L/min, nv:容积效率,n:内齿轮转速,单位r/min,B:齿轮厚度,单位mm,Cq :比排量。
8. 根据权利要求2所述的内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法,其特征在于,步骤7中摆线 的数学参数方程如下:
其中9为此参数方程的角度参数变量,Z1 :内齿轮齿数,Z2:外齿轮齿数。
【专利摘要】本发明属于机械齿轮技术,具体涉及一种内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法。本发明先确定内啮合外齿轮的最大外圆直径和最薄壁厚,得到内啮合外齿轮齿根圆直径,然后由设计流量结合假定的齿轮宽度值,得到偏心距对假定齿轮宽度值之间的函数关系,再由内啮合内外齿轮的旋转位置结合偏心距及内啮合外齿轮齿根圆的数值得到内啮合内外齿轮的其余结构参数,然后确定齿数以及创成圆半径和齿形圆半径,再结合摆线齿轮的数学公式即可得到内齿轮齿廓的准确曲线方程。最后通过流量公式确定齿轮厚度。采用本发明内啮合摆线泵摆线齿轮设计方法设计出的摆线型齿轮组件,经过试验验证,这组齿轮在高速情况下可以很好的啮合,耐磨损性好。
【IPC分类】F04C15-00, F04C2-10
【公开号】CN104712555
【申请号】CN201310682591
【发明人】李重伯, 刘战胜, 贺红博, 唐艳, 王博, 李鹏飞
【申请人】西安航空动力控制科技有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月12日