卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮泵的制作方法
【专利摘要】卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮泵，主要包括电机、变速器和卵形齿轮泵。其中，电机与卵形齿轮泵之间设有卵形齿轮变速器，电机通过联轴器A与卵形齿轮变速器相连，卵形齿轮变速器通过联轴器B与卵形齿轮泵相连。本发明通过结构简单，安装方便，制造成本低，而且流量更加均匀；脉动平抑效果显著提高。
【专利说明】
卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮泵
技术领域
[0001] 本发明属于流体传动领域，具体涉及一种大排量低脉动的卵形齿轮栗。
【背景技术】
[0002] 卵形齿轮栗采用一对共辄的卵形齿轮作为转子，当栗内腔半径一定时，卵形齿轮 栗相对普通圆齿轮栗的排量，可以增大4倍以上，因此是一种大排量轻质量的高性能栗。但 卵形齿轮栗在排量增大的同时流量脉动也随之增大，导致其振动和噪声大幅提高，无法正 常应用，因此有效的平抑流量脉动成为制约卵形齿轮栗实用化的关键问题。
[0003] 谭伟明等采用三个椭圆齿轮转子串联的结构，通过两个排油腔流量互补，使总输 出流量脉动减小；另外，他还提出将两个卵形齿轮栗并联的方案，其本质也是通过流量互补 实现平抑效果，这两种方法在降低脉动的同时还可增大排量，对椭圆齿轮栗的性能提升具 有积极的意义，但引入新转子后，栗结构变得复杂，制造难度加大，整体重量也随之上升。
[0004] 林超等提出了高阶椭圆锥齿轮栗，通过对比发现该栗相对于圆柱齿轮栗和非圆柱 齿轮栗的排量最大，但并没有对其流量脉动进行平抑。
[0005] 除此之外，人们针对普通圆齿轮栗，提出通过改变齿数、压力角、齿高等几何参数 或采用弧齿、斜齿及非对称齿等特殊齿形的方法来减小齿轮栗的流量脉动，但卵形齿轮栗 的脉动主要来源于卵形转子的节曲线形状，这些方法的效果将十分有限。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮栗，在不改变栗体结构 的前提下，大幅平抑卵形齿轮栗的瞬时流量脉动，实现大排量稳定输出，进而有效抑制栗体 的振动及噪声。
[0007] 本发明主要包括电机、变速器和卵形齿轮栗。其中，电机与卵形齿轮栗之间设有卵 形齿轮变速器，电机通过联轴器A与卵形齿轮变速器相连，卵形齿轮变速器通过联轴器B与 卵形齿轮栗相连。电机的输出轴与联轴器A的一端相连，联轴器A的另一端与卵形齿轮变速 器的输入轴相连，卵形齿轮变速器的输入轴与主动卵形齿轮通过键相连，主动卵形齿轮与 从动卵形齿轮相互啮合，主动卵形齿轮与从动卵形齿轮置于变速器壳体的内部，从动卵形 齿轮通过键与卵形齿轮变速器的输出轴相连，卵形齿轮变速器的输入轴、卵形齿轮变速器 的输出轴、主动卵形齿轮、从动卵形齿轮和变速器壳体组成变速器。卵形齿轮变速器的输出 轴与联轴器B的一端相连，联轴器B的另一端与齿轮栗的输入轴相连，齿轮栗的输入轴与在 主动卵形齿轮转子通过键连接，主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子相互啮合，主动卵 形齿轮转子与从动卵形齿轮转子置于齿轮栗的壳体内部。卵形齿轮栗的输入轴、主动卵形 齿轮转子、从动卵形齿轮转子和卵形齿轮栗壳体组成卵形齿轮栗。
[0008] 卵形齿轮栗中的主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子，其节曲线方程为：
[0009]
(!)
[0010] 式中，ei为卵形齿轮转子的偏心率，&1为卵形齿轮转子节曲线的基轴肩为主动卵 形齿轮转子的转角，n、r 2分别为主动卵形齿轮转子和从动卵形齿轮转子的节曲线向径，主 动卵形齿轮安装在卵形齿轮栗的输入轴上。
[0011] 变速器中的主动卵形齿轮与从动卵形齿轮，其节曲线方程为：
[0012]
(2)
[0013] 式中，e2为卵形齿轮的偏心率，a2为卵形齿轮节曲线的基轴，_为主动卵形齿轮的 转角，r 3、r4分别为主动卵形齿轮和从动卵形齿轮的节曲线向径。
[0014] 主动卵形齿轮转子的长轴与从动卵形齿轮的长轴相互平行;偏心率e2取值范围为 0.4ei~0.6ei〇
[0015] 在一些实施方式中，卵形齿轮变速器中的卵形齿轮与一对圆齿轮副串联，圆齿轮 副中的从动齿轮与卵形齿轮固定在一根轴上，圆齿轮副中的主动齿轮固定在变速器的输入 轴上。
[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0017] 本发明在不改变栗体结构的基础上，通过一对外置卵形齿轮机构驱动卵形齿轮转 子变速转动实现流量脉动平抑，与将两个卵形齿轮栗并联的方式，本发明结构简单，安装方 便，制造成本低，而且流量更加均匀；与改变卵形齿轮转子的几何参数或齿形等方法相比， 本发明的脉动平抑效果显著提高。
【附图说明】
[0018] 图1是卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮栗机构简图；
[0019] 图2卵形齿轮栗的剖视图
[0020] 图3变速器和齿轮栗中卵形齿轮的节曲线
[0021]图4是齿轮栗转子偏心率ei = 0.2时的瞬时流量曲线
[0022]附图标号：1_主动卵形齿轮转子;2-从动卵形齿轮转子;3-主动卵形齿轮;4-从动 卵形齿轮;5-卵形齿轮栗;6-变速器;7-联轴器A; 8-电机;9-联轴器B; 10-卵形齿轮变速器的 输入轴;11 -卵形齿轮变速器的输出轴;12-齿轮栗的输入轴。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
[0024]卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮栗具体结构如图1所示，电机8与卵形齿轮栗之间 设有卵形齿轮变速器，电机通过联轴器A7与卵形齿轮变速器相连，卵形齿轮变速器通过联 轴器B9与卵形齿轮栗相连。电机的输出轴与联轴器A的一端相连，联轴器A的另一端与卵形 齿轮变速器的输入轴10相连，卵形齿轮变速器的输入轴与主动卵形齿轮3通过键相连，主动 卵形齿轮与从动卵形齿轮4相互啮合，主动卵形齿轮与从动卵形齿轮置于变速器壳体的内 部，从动卵形齿轮通过键与卵形齿轮变速器的输出轴11相连，卵形齿轮变速器的输入轴、卵 形齿轮变速器的输出轴、主动卵形齿轮、从动卵形齿轮和变速器壳体组成变速器6。卵形齿 轮变速器的输出轴与联轴器B9的一端相连，联轴器B的另一端与齿轮栗的输入轴12相连，卵 形齿轮栗的输入轴与在主动卵形齿轮转子1通过键连接，主动卵形齿轮转子与从动卵形齿 轮转子2相互啮合，主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子置于卵形齿轮栗的壳体内部。卵 形齿轮栗的输入轴、主动卵形齿轮转子、从动卵形齿轮转子和齿轮栗壳体组成卵形齿轮栗 5〇
[0025] 卵形齿轮栗中的主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子，其剖视图如图2所示，卵 形齿轮的节曲线方程为
[0026]
P)
[0027] 式中，ei为卵形齿轮转子的偏心率，&1为卵形齿轮转子节曲线的基轴，釣为主动卵 形齿轮转子的转角，n、r 2分别为主动卵形齿轮转子和从动卵形齿轮转子的节曲线向径，主 动卵形齿轮安装在齿轮栗的输入轴上。本实施例中，齿轮栗中卵形齿轮转子的参数为： [0028]表1卵形齿轮栗转子参数
[0029]
[0030] 根据表1和公式3可计算出本实施例中卵形齿轮转子1、2节曲线上的数据，如表2所 示，以此得到卵形齿轮转子节曲线如图3中的虚线所示。
[0031] 表2轮栗中卵形齿轮节曲线数据
[0032]
[0033] 变速器中的主动卵形齿轮与从动卵形齿轮，其节曲线方程为
[0034]
(4)：
[0035] 式中，e2为卵形齿轮的偏心率，a2为卵形齿轮节曲线的基轴，为主动卵形齿轮的 转角，r 3、r4分别为主动卵形齿轮和从动卵形齿轮的节曲线向径。
[0036] 本实施例中，变速器6中卵形齿轮的参数为：
[0037] 表3卵形齿轮变速器中卵形齿轮参数
[0038]
[0039] 根据表2和公式4可计算出本实施例中卵形齿轮3、4节曲线上的数据，如表4所示， 以此得到卵形齿轮3、4节曲线如图3中的虚线所示。
[0040] 表4变速器中卵形齿轮的节曲线数据
[0041]
[0042] 为了使变速器对齿轮栗的平抑效果最好，卵形齿轮转子和卵形齿轮在安装时，要 保证二者的节曲线长轴相互平行，此时卵形齿轮泵的瞬时流量方程为
[0043]
(5)
[0044] 式中，qi为有变速器时卵形齿轮栗的瞬时流量，B为卵形齿轮转子的宽度，ω3为电 机转速，ri为主动卵形齿轮转子的节曲线向径，?为主动卵形齿轮的节曲线向径，R为卵形齿 轮栗内腔半径，ai为卵形齿轮转子节曲线的基轴，a2为卵形齿轮节曲线的基轴。
[0045] 无卵形齿轮变速器时，电机直接驱动卵形齿轮栗的瞬时流量公式为
[0046]
(6)
[0047] 式中，q2为无变速器时卵形齿轮栗的瞬时流量，B为卵形齿轮转子的宽度，ω3为电 机转速，ri为主动卵形齿轮转子的节曲线向径，R为卵形齿轮栗内腔半径，ai为卵形齿轮转子 节曲线的基轴。
[0048] 根据表1，表2中的参数和公式(5)-(6)，可得卵形齿轮栗的瞬时流量数据，如表5所 示，以此得到有、无变速器时的卵形齿轮栗流量曲线，分别如图4中的曲线a和曲线b所示。
[0049] 表5卵形齿轮栗转子61 = 0.2时的瞬时流量(L/min)
[0050]
[0052]从图4中的对比可以看出，通过卵形齿轮变速器驱动卵形齿轮栗后，其瞬时流量脉 动情况得到了明显的改善，从流体机械的根源上解决流量脉动的原因，降低了脉动冲击与 噪音，有利于机械系统的稳定。
【主权项】
1. 卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮栗，主要包括电机、变速器和卵形齿轮栗，卵形齿轮 栗的输入轴与在主动卵形齿轮转子通过键连接，主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子相 互啮合，主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子置于卵形齿轮栗的壳体内部，卵形齿轮栗 的输入轴、主动卵形齿轮转子、从动卵形齿轮转子和齿轮栗壳体组成卵形齿轮栗，卵形齿轮 栗中的主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子，其节曲线方程为：(1) 式中，ei为卵形齿轮转子的偏心率，&1为卵形齿轮转子节曲线的基轴，约为主动卵形齿 轮转子的转角，n、r2分别为主动卵形齿轮转子和从动卵形齿轮转子的节曲线向径，主动卵 形齿轮安装在卵形齿轮栗的输入轴上，其特征在于：电机与卵形齿轮栗之间设有卵形齿轮 变速器，电机通过联轴器A与卵形齿轮变速器相连，卵形齿轮变速器通过联轴器B与卵形齿 轮栗相连，电机的输出轴与联轴器A的一端相连，联轴器A的另一端与卵形齿轮变速器的输 入轴相连，卵形齿轮变速器的输入轴与主动卵形齿轮通过键相连，主动卵形齿轮与从动卵 形齿轮相互啮合，主动卵形齿轮与从动卵形齿轮置于变速器壳体的内部，从动卵形齿轮通 过键与卵形齿轮变速器的输出轴相连，卵形齿轮变速器的输入轴、卵形齿轮变速器的输出 轴、主动卵形齿轮、从动卵形齿轮和变速器壳体组成变速器，卵形齿轮变速器的输出轴与联 轴器B的一端相连，联轴器B的另一端与齿轮栗的输入轴相连，卵形齿轮栗中的主动卵形齿 轮转子与从动卵形齿轮转子，节曲线方程为：(2) 式中，e2为卵形齿轮的偏心率，a2为卵形齿轮节曲线的基轴，约为主动卵形齿轮的转角， r3、r4分别为主动卵形齿轮和从动卵形齿轮的节曲线向径;主动卵形齿轮转子的长轴与从动 卵形齿轮的长轴相互平行;偏心率e2取值范围为0.4ei~0.6ei。2. 根据权利要求1所述的卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮栗，其特征在于:卵形齿轮变 速器中的卵形齿轮与一对圆齿轮副串联，圆齿轮副中的从动齿轮与卵形齿轮固定在一根轴 上，圆齿轮副中的主动齿轮固定在变速器的输入轴上。
【文档编号】F04C18/14GK105864040SQ201610288803
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】刘大伟, 杨文华
【申请人】燕山大学