【摘要】：目前柱塞泵是水液壓動力元件最為常見的結構形式,雖然部分水液壓柱塞泵產品的工作性能已經達到甚至超過油壓產品,但仍無法避免其結構形式所帶來的結構復雜、對污染物敏感、自吸性能差、流量/壓力脈動大和振動噪聲等級高等固有弊端,這在一定程度上限制了水液壓傳動技術的應用和發(fā)展。水液壓內嚙合齒輪泵是將綠色水液壓技術和高壓內嚙合齒輪泵技術結合的產物,該泵能夠克服已有水液壓泵存在上述缺點,符合液壓動力元件“高壓化”、“高速化”、“集成化”和“綠色化”的發(fā)展趨勢。 本文選取了新型漸開線內嚙合齒輪副(簡稱“漸開線內嚙合齒輪副”)作為水液壓內嚙合齒輪泵的核心關鍵元件,該種齒輪副能夠減小齒輪泵的無用死體積和困油體積,因而使內嚙合齒輪泵具有更好的工作特性；研究了漸開線內嚙合齒輪副的參數化數學建模方法及圖形化建模方法,分析了漸開線內嚙合齒輪副的嚙合特性,推導了漸開線內嚙合齒輪副避免根切的極限條件；推導了漸開線內嚙合齒輪副的參數化瞬時流量方程以及相關流體輸運特性評價指標,分析了齒輪設計參數對泵流體輸運特性的影響規(guī)律；分析了漸開線內嚙合齒輪副運動特性對困油特性的影響,提出了基于內嚙合齒輪副圖形模型的困油特性圖形化求解方法,研究了齒輪設計參數對泵困油特性的影響,并給出了困油消除結構設計方法；提出了基于內嚙合齒輪副圖形模型的不平衡徑向力精確求解方法,獲得了內嚙合齒輪副不平衡徑向力的周期性變化數值,設計了水潤滑環(huán)境下齒輪軸滑動軸承和內齒輪殼體兩對關鍵摩擦副的靜壓支承結構；設計了水液壓內嚙合齒輪泵軸向和徑向間隙自動補償控制元件,結合有限元分析軟件分析了間隙補償元件在工作過程中的應力和變形分布狀況,計算了間隙自動補償控制過程中的內泄漏量；確定了水液壓內嚙合齒輪泵的主要技術指標及內嚙合齒輪副的設計參數,基于關鍵零部件的工況特點選定了其材料及對應加工工藝；參考油壓齒輪泵相關標準設計了水液壓內嚙合齒輪泵樣機試驗系統(tǒng),試驗研究了水液壓內嚙合齒輪泵樣機的工作性能,分析了其主要失效形式及原因。 第一章概述了水液壓動力元件的發(fā)展現狀及所存在的固有缺點,介紹了本課題的來源、研究目的和意義,簡述了現代水液壓技術和內嚙合齒輪泵技術的發(fā)展現狀,指出了水液壓內嚙合齒輪泵的優(yōu)勢所在,介紹了本課題的關鍵問題和主要研究內容。 第二章運用二次展成法建立了漸開線內嚙合齒輪副的參數化數學模型,基于所獲得的數學模型,建立了內嚙合齒輪副的圖形模型,分析了該種齒輪副獨特的嚙合運動特性,結合齒輪嚙合理論推導了漸開線內嚙合齒輪副避免根切的極限條件。 第三章推導了漸開線內嚙合齒輪副的參數化瞬時流量公式,提出了考核內嚙合齒輪副流體輸運特性的三個性能指標,分析了模數、變位系數、齒數、壓力角和過渡圓角半徑等齒輪設計參數對內嚙合齒輪副流體輸運特性的影響。 第四章分析了漸開線內嚙合齒輪副運動特性對其困油特性的影響,提出了基于內嚙合齒輪副圖形模型的困油特性求解方法,分析了模數、變位系數、齒數、壓力角和過渡圓角半徑等齒輪設計參數對內嚙合齒輪副困油特性的影響,設計了對應困油消除結構。 第五章提出了求解漸開線內嚙合齒輪副不平衡徑向力的圖形化求解方法,獲得了不平衡徑向力隨齒輪旋轉的周期時變特性,確定了水潤滑條件下、承受周期變負載的齒輪軸滑動軸承和內齒輪殼體兩對關鍵摩擦副靜壓支承結構形式,分析了靜壓支承結構參數對其承載力和泄漏量的影響,確定了減摩耐磨、泄漏小的靜壓支承結構參數。 第六章分析了水液壓內嚙合齒輪泵利用浮動側板和月牙塊實現軸向和徑向間隙自動補償控制的原理,基于浮動側板反推力時變特性設計了其背壓腔結構,利用有限元方法獲得了浮動側板和月牙塊的應力和變形分布,計算了間隙自動補償過程中的泄漏量。 第七章確定了水液壓內嚙合齒輪泵的主要技術指標及對應的齒輪設計參數,確定了內嚙合齒輪副高精度加工成形方法以及浮動側板、月牙塊和滑動軸承等復合塑料零件的加工工藝,搭建了水液壓內嚙合齒輪泵樣機試驗系統(tǒng),試驗研究了水液壓內嚙合齒輪泵樣機的工作性能、失效形式。 第八章總結了本文的研究工作,并對進一步研究做了展望。
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【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH137.51;TH325

【參考文獻】

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本文編號：2411070