一種內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于機械齒輪技術，具體涉及一種內曬合擺線粟擺線齒輪設計方法。
【背景技術】
[0002] 內曬合擺線齒輪粟，與其他齒輪粟相比具有結構緊湊，零件少，噪音低，流量脈動 小，自吸性能好，壽命長等優點，尤其適合于高轉速運轉。
[0003] 然而擺線齒輪的設計復雜，影響因素較多，國外由于技術封鎖，很難獲得相關詳細 的設計資料，而國內有關擺線齒輪一般是測仿和制造，并無專口、完整的設計流程。
【發明內容】
[0004] 本發明目的：
[0005] 提供一種在現有條件下，能夠設計出效率高、結構科學的內曬合擺線粟擺線齒輪 的設計方法。
[0006] 本發明的技術方案：
[0007] 所述的內曬合擺線粟擺線齒輪設計方法，內曬合擺線粟擺線齒輪分為外齒輪和內 齒輪，其先確定外齒輪的最大外圓半徑和最薄壁厚，得到外齒輪齒根圓半徑，然后由設計流 量公式結合假定的齒輪寬度值，得到偏也距對假定齒輪寬度值之間的函數關系，再由內外 齒輪旋轉的特殊位置結合偏也距及外齒輪齒根圓半徑的數值得到內外齒輪的其余結構參 數，然后確定齒數W及創成圓半徑和齒形圓半徑，再結合擺線齒輪的數學公式即可得到內 齒輪齒廓的準確曲線方程。最后通過流量公式確定齒輪厚度。
[0008] 所述的內曬合擺線粟擺線齒輪設計方法，其具體過程如下：
[0009] 步驟1 ;確定外齒輪最大外圓半徑叩4|"。
[0010] 根據性能要求，由結構或重量限制，用體積最大原理，推出外齒輪的最大外圓半 徑。
[0011] 步驟2 ;確定外齒輪的最大齒根圓半徑"R。"。
[0012] 根據外齒輪最大外圓半徑，再結合設計工況下的材料強度，推出外齒輪的最薄壁 厚，從而得到外齒輪齒根圓半徑。
[001引步驟3 ;確定內外齒輪的偏也距e。
[0014] 根據流量計算公式，推導出內曬合擺線型內外齒輪的偏也距與齒輪寬度的函數關 系"n"，又因為齒輪寬度一般在5~25mm之間，所W可W得到偏也距的一個取值范圍，在該 范圍內內，不大于1/2齒形圓半徑"a"的值為有效值。因為2e即為外齒輪和內齒輪的全齒 高。考慮齒根處強度，一般建議KX2e《內齒輪齒根圓半徑而1，其中K為安全系數一般取 (1. 2~1. 8)材料初性越大取值越小，材料剛度越大取值越大。再根據內外齒輪結構參數的 相互關系，可W得到KX2e《Ri2-3e〇
[001引步驟4 ;確定內外齒輪其余結構參數"Rie"，"R。"，"Re2"
[0016] 根據內外齒輪旋轉至最小密閉空間的特殊位置，結合偏也距及外齒輪齒根圓半 徑，可w推導出內曬合擺線齒輪內外齒輪的結構參數與偏也距及外齒輪齒根圓半徑的關 系，從而可W通過已知的外齒輪齒根圓半徑和偏也距確定其余結構參數。
[0017] 步驟5 ;確定內曬合擺線齒輪內外齒輪的齒數
[0018] 通過結合流量脈動、結構上的幾何限制W及對運轉平穩性的要求確定內曬合擺線 齒輪內外齒輪的齒數，并要求外齒輪齒數比內齒輪齒數多一齒，即Z2=Zi+1dZ2:外齒輪齒數； Zi:內齒輪齒數。
[0019] 步驟6 ;確定內曬合擺線齒輪創成圓半徑R和齒形圓半徑a
[0020] 先根據外齒輪齒頂圓半徑氏2與創成圓半徑R和齒形圓半徑a差值的關系，利用最 優系數法，得到創成系數K和弧徑系數h，再根據創成系數和弧徑系數與創成圓半徑和齒形 圓半徑的關系，即；
[0021]
【主權項】
1. 一種內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法，其特征在于，內嚙合擺線泵擺線齒輪分為外 齒輪和內齒輪，先確定外齒輪的最大外圓直徑和最薄壁厚，得到外齒輪齒根圓直徑，然后由 設計流量結合假定的齒輪寬度值，得到偏心距對假定齒輪寬度值之間的函數關系，再由內 嚙合擺線齒輪的內外齒輪旋轉的特殊位置結合偏心距及外齒輪齒根圓的數值得到內嚙合 內外齒輪的其余結構參數，然后確定齒數以及創成圓半徑和齒形圓半徑，再結合擺線齒輪 的數學公式即可得到內齒輪齒廓的準確曲線方程，最后通過流量公式確定齒輪厚度。
2. 根據權利要求1所述的內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法，其特征在于，具體過程如 下： 步驟1 :確定外齒輪最大外圓半徑"R#" 根據性能要求，由結構或重量限制，用體積最大原理，推出外齒輪的最大外圓半徑； 步驟2 :確定外齒輪的最大齒根圓半徑"Ri2" 根據外齒輪最大外圓半徑，再結合設計工況下的材料強度，推出外齒輪的最薄壁厚，從 而得到外齒輪齒根圓半徑； 步驟3 :確定內外齒輪的偏心距e 根據流量計算公式，推導出內嚙合擺線型內外齒輪的偏心距與齒輪寬度的函數關系"fl"，又因為齒輪寬度在5~25mm之間，從而得到偏心距的一個取值范圍，在該范圍內，不 大于1/2齒形圓半徑"a"的值為有效值，因為2e即為外齒輪和內齒輪的全齒高，考慮齒根 處強度，使KX2e<內齒輪齒根圓半徑Ril，其中K為安全系數，取1. 2~1. 8,再根據內外齒 輪結構參數的相互關系，得到KX2e彡Ri2_3e; 步驟4 :確定內外齒輪其余結構參數"Rle"，"Ril"，"Re2" 根據內外齒輪旋轉至最小密閉空間的特殊位置，結合偏心距及外齒輪齒根圓半徑，推 導出內嚙合擺線齒輪內外齒輪的結構參數與偏心距及外齒輪齒根圓半徑的關系，從而通過 已知的外齒輪齒根圓半徑和偏心距確定其余結構參數"Rle"，aRil"，"Re2"； 步驟5 :確定內嚙合擺線齒輪內外齒輪的齒數 通過結合流量脈動、結構上的幾何限制以及對運轉平穩性的要求確定內嚙合擺線齒輪 內外齒輪的齒數，并要求外齒輪齒數比內齒輪齒數多一齒，即Z2=Zfl,Z2:外齒輪齒數；Zi: 內齒輪齒數； 步驟6 :確定內嚙合擺線齒輪創成圓半徑R和齒形圓半徑a 先根據外齒輪齒頂圓半徑Re2與創成圓半徑R和齒形圓半徑a差值的關系，利用最優系 數法，得到創成系數K和弧徑系數h，再根據創成系數和弧徑系數與創成圓半徑和齒形圓半 徑的關系，即：
確定創成圓半徑R和齒形圓半徑a，其中，R2t為偏心距e與內哨合外齒輪齒數的乘積； 步驟7 :得到內齒輪齒廓的準確曲線方程 由已經的內齒輪齒數Z1，外齒輪齒數Z2，偏心距e，創成園半徑R，齒形圓半徑a，結合擺 線的數學公式即可得到內齒輪齒廓的準確曲線方程； 步驟8 :確定齒輪厚度 根據流量計算公式，結合容積效率，重新確定內嚙合齒輪寬度，最后通過流量公式確定 齒輪厚度。
3. 根據權利要求2所述的內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法，其特征在于，內齒輪齒數 為3~12。
4. 根據權利要求2所述的內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法，其特征在于，步驟3中的內 嚙合內外齒輪的結構參數關系如下： Ri2=Ril+3e;
4. 根據權利要求2所述的內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法，其特征在于，步驟4中的內 嚙合內外齒輪的結構參數關系如下： Rn=R_a_e; Rel=Rn+2e=R-a+e； Ri2=Rel+e=R-a+2e; Re2=R-a; R1 節=e*Zi和R2 節=e*Z2， 其中，Rel :內齒輪齒頂圓，Ril :內齒輪齒根圓，Re2 :外齒輪齒頂圓，Ri2 :外齒輪齒根圓，R1 節：內齒輪節圓，R2t :外齒輪節圓。
5. 根據權利要求2所述的內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法，其特征在于，步驟5中的結 構限制因素是指：R2lf彡R# ;運轉平穩性要求是指=Z2 > 5 ;流量脈動的要求是：Z2取奇數， 其中：R2lf :外齒輪節圓半徑=偏心距e和外齒輪齒數Z2的乘積。
6. 根據權利要求2所述的內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法，其特征在于，步驟6中的齒 形圓半徑a必須大于2倍的偏心距e，且滿足：a+Ri2 >R>Ri2，其中，Ri2為內嚙合外齒輪齒 根圓半徑；如果不滿足上述要求，則對步驟6中的創成圓半徑R和齒形圓半徑a進行修正，
7. 根據權利要求4所述的內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法，其特征在于，步驟3和步驟 8中的流量公式為：
其中，Qsj :設計流量，單位L/min，Q:實際要求流量，單位L/min, nv:容積效率，n:內齒輪轉速，單位r/min，B:齒輪厚度，單位mm，Cq :比排量。
8. 根據權利要求2所述的內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法，其特征在于，步驟7中擺線 的數學參數方程如下：
其中9為此參數方程的角度參數變量，Z1 :內齒輪齒數，Z2:外齒輪齒數。
【專利摘要】本發明屬于機械齒輪技術，具體涉及一種內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法。本發明先確定內嚙合外齒輪的最大外圓直徑和最薄壁厚，得到內嚙合外齒輪齒根圓直徑，然后由設計流量結合假定的齒輪寬度值，得到偏心距對假定齒輪寬度值之間的函數關系，再由內嚙合內外齒輪的旋轉位置結合偏心距及內嚙合外齒輪齒根圓的數值得到內嚙合內外齒輪的其余結構參數，然后確定齒數以及創成圓半徑和齒形圓半徑，再結合擺線齒輪的數學公式即可得到內齒輪齒廓的準確曲線方程。最后通過流量公式確定齒輪厚度。采用本發明內嚙合擺線泵擺線齒輪設計方法設計出的擺線型齒輪組件，經過試驗驗證，這組齒輪在高速情況下可以很好的嚙合，耐磨損性好。
【IPC分類】F04C15-00, F04C2-10
【公開號】CN104712555
【申請號】CN201310682591
【發明人】李重伯, 劉戰勝, 賀紅博, 唐艷, 王博, 李鵬飛
【申請人】西安航空動力控制科技有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月12日