基于Pumplinx的外啮合斜齿轮泵优化设计研究

外啮合齿轮泵的设计
外啮合齿轮泵是一种常用的离心泵，它是由一对啮合齿轮和泵体组成的，通过齿轮的旋转带动液体流动。

外啮合齿轮泵体积小，结构简单，扬程高，流量大，适用于输送低粘性液体。

在设计外啮合齿轮泵时，需要考虑以下几个方面：
1. 齿轮的材料选择：外啮合齿轮泵主要受到齿轮的摩擦和磨损的影响，因此齿轮的材料选择尤为重要。

一般来说，齿轮材料应该具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，同时还要具有足够的强度和硬度。

常用的齿轮材料有碳钢、不锈钢、铸铁等。

2. 泵体的设计：泵体是支撑齿轮的重要部件，其设计应符合流体力学原理，能够保证液体在泵内均匀流动。

泵体的尺寸应根据实际使用需求进行选择，以满足流量和扬程要求。

3. 密封结构的设计：对于液体比较有毒、易挥发或高温的情况下，外啮合齿轮泵需要采用有效的密封措施以确保安全。

一般采用机械密封或填料密封，机械密封由于技术较为成熟，更能够满足要求。

4. 系统的控制：外啮合齿轮泵需要配备适当的系统控制，以确保运行的稳定性和可靠性。

这些控制系统包括流量控制、压力控制、温度控制等。

总之，外啮合齿轮泵的设计需要从材料、结构、密封和控制等多个方面进行考虑，以确保泵能够在各种环境下稳定可靠地运行。

目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 研发背景及意义 (1)1.2 外啮合齿轮泵基本设计思路及关键技术 (2)第二章外啮合齿轮泵设计 (3)2.1 齿轮的设计计算 (3)2.2 轴的设计与校核 (5)2.2.1．齿轮泵的径向力 (5)2.2.2减小径向力和提高齿轮轴轴颈及轴承负载能力的措施 (6)2.2.3 轴的设计与校核 (6)2.3 卸荷槽尺寸设计计算 (9)2.3.1 困油现象的产生及危害 (9)2.3.2 消除困油危害的方法 (10)2.3.3 卸荷槽尺寸计算 (13)2.4 进、出油口尺寸设计 (15)2.5 选轴承 (15)2.6 键的选择与校核 (15)2.7 连接螺栓的选择与校核 (15)2.8 泵体壁厚的选择与校核 (16)第三章三维建模及加工仿真 (17)3.1 泵体的三维建模 (17)3.2 泵体的加工仿真 (23)3.2.1 泵体的工艺设计 (23)3.2.2 加工仿真 (23)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)一．端面铣部分程序： (34)二．型腔铣部分程序： (35)外啮合齿轮泵设计摘要：外啮合齿轮泵是一种常用的液压泵，它靠一对齿轮的进入和脱离啮合完成吸油和压油，且均存在泄漏现象、困油现象以及噪声和振动。

减小外啮合齿轮泵的径向力是研究外啮合齿轮泵的一大课题，为减小径向力中高压外啮合齿轮泵多采用的是变位齿轮，并且对轴和轴承的要求较高。

为解决泄漏问题，低压外啮合齿轮泵可采用提高加工精度等方法解决，而对于中高压外啮合齿轮泵则需要采取加浮动轴套或弹性侧板的方法解决。

困油现象引起齿轮泵强烈的振动和噪声还大大所短外啮合齿轮泵的使用寿命，解决困油问题的方法是开卸荷槽。

关键词：外啮合齿轮泵，变位齿轮，浮动轴套，困油现象，卸荷槽External gear pump designAbstract:The external gear pump is a commonly used hydraulic pumps, which rely on a pair of meshing gears into and out of oil and oil pressure to complete, and there are leakage, the phenomenon of trapped oil and noise and vibration. Reduce the external gear pump of the radial force is the external gear pump is a major issue, in order to reduce the radial force more pressure external gear pump uses a variable gear and the shaft and bearings are higher. To solve the leakage problem, low pressure gear pump and other methods can be used to solve higher precision, while for the high-pressure external gear pumps are needed to increase the floating sleeve or elastic side panels of the solutions. Phenomenon caused by trapped oil gear pump is also a strong vibration and noise are considerably shorter service life of external gear pump to solve the oil problem is trapped unloading opening slot.Key words:external gear pump, variable gear, floating shaft, trapping phenomenon, unloading tank第一章绪论1.1 研发背景及意义随着社会的发展，齿轮泵更广泛的被应用于各种工业，工业自动化程度越来越高，需要达到的精度也越高，市场竞争越来越激烈。

编号:毕业论文(设计)题目外啮合齿轮泵的设计指导教师孙秀云学生姓名吴连增学号************专业机械设计制造及其自动化教学单位德州学院机电工程学院（盖章）二O一四年四月二十日德州学院毕业论文（设计）开题报告书德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化2014年03月20日目录摘要及关键词 (1)1引言 (1)1.1简介 (1)1.2齿轮泵的工作原理 (1)1.3齿轮泵结构分析 (2)1.4齿轮泵的流量计算 (4)2齿轮油泵各组成零件的选材分析 (4)2.1材料的选择原则 (5)2.2材料的选择方法 (5)3产品重要零件AutoCAD绘图 (7)3.1绘制主动齿轮零件图 (7)3.2表面粗糙度的选定 (9)3.3公差与配合的选择 (9)3.4零件的热处理 (11)4齿轮泵零件图 (12)5总结 (13)参考文献 (14)谢辞 (15)外啮合齿轮泵的设计吴连增（德州学院机电工程学院，山东德州253000）摘要：外啮合齿轮泵是一种常用的液压泵，它靠一对齿轮的进入和脱离啮合完成吸油和压油，在工业中应用十分广泛，且都存在漏油现象。

在对该泵基本参数的研究上，对齿轮、泵体和前后盖进行优化设计，使之达到最佳效果。

困油现象会引起齿轮泵强烈的震动和噪声，大大缩减了外啮合齿轮泵的使用寿命，解决困油问题的方法是开卸荷槽。

关键词：外啮合；齿轮；泵体；困油现象1引言1.1简介齿轮泵是在工业应用中运用极其广泛的重要装置之一，尤其是在液压传动与控制技术中占有很大的比重，它具有结构简单、体积小、重量轻、自吸性能好、耐污染、使用可靠、寿命较长、制造容易、维修方便、价格便宜等特点，但同时齿轮泵也还存在一些不足，如困油现象比较严重、流量和压力脉动较大、径向力不平衡、泄漏大、噪声高及易产生气穴等缺点，这些特性和缺点都直接影响着齿轮泵的质量。

随着齿轮泵在高温、高压、大排量、低流量脉动、低噪音等方面发展及应用，对齿轮泵的特性研究及提高齿轮泵的安全和效率已成为国内外深入研究的课题。

PumpLinx 软件软件简介及其在核电用简介及其在核电用简介及其在核电用泵泵CFD 仿真中的应用北京海基科技发展有限责任公司2012年11月y w w w .h i k e y t e c h .c o m H i -K e目录1.引入专业泵CFD 仿真软件的必要性 (3)2. PumpLinx 公司及软件介绍 (4)2.1 公司介绍.............................................................................................................4 2.2 P UMP L INX 软件介绍............................................................................................4 2.2.1 PumpLinx 专业的泵、阀模板. (4)2.2.2 PumpLinx 高效的求解器 (5)2.2.3 PumpLinx 独特的专有网格技术 (5)2.2.4 PumpLinx 专业的空化与汽蚀模型 (7)2.2.5 计算结果的可靠性 (7)3. PumpLinx 的应用范围 (8)4. PumpLinx 在核电用泵中的典型应用 (13)4.1 核电用单级轴流冷却水泵的仿真 (13)4.2 核电用离心泵仿真 (15)4.3 双吸离心泵仿真 (16)4.4 多级离心泵及其他应用仿真 (19)5. PumpLinx 模块模块配置清单..............................................................................226. 总结........................................................................................................................23 y w w w .h i k e y t e c h .c o m H i -K e1.引入引入专业泵专业泵CFD 仿真软件仿真软件的必要性的必要性 随着世界工业发展水平和人类生活水平对能源需求量的不断提高，世界范围内，以石化燃料为主的一次能源逐渐枯竭；从现有的可再生能源看，水力资源开发难度逐渐加大；太阳能、风能等一时难以作为大规模能源补充，受气象和地理条件限制，开发能力有限。

1 绪论现如今，全球信息化时代已经来临，热衷于设计齿轮油泵的工作者，逐步倾向于借助以CAD为主的多样化计算机技术，针对现有产品进行更深层次的研发与设计，从而有效增强当前的设计速度，尽可能缩短设计周期。

尤其在生产化制造过程中，以CAM为主的各类制造技术业，已经获得相对广泛的实际应用。

对于齿轮泵而言，其所需的不仅仅为外在特性，而且还表现出一系列的内在要求。

其中，其内在特性主要涵盖产品性能以及整机装配质量等相关特性，与此同时，其外在特性一般表现为泵的运行特征。

1.1 齿轮泵的研究意义对于工业领域而言，尤为关键的核心装置即为齿轮泵，其广泛应用于液压传动以及相应的控制技术当中。

从本质上而言，其表现出相对简洁的基本结构，并且体积和重量都极为轻便，清洁度高，表现出相对良好的可靠性，后期维护相对便利，无需耗费高昂的经济成本。

然而，对于齿轮泵而言，其同样表现出某些劣势，例如：频繁困油、流量较大、泄漏显著以及频频出现气穴等一系列劣势，正是由于上述现象和特性的存在，将对齿轮泵呈现出的实际质量，产生极为深远的影响。

在当前时期，由于齿轮泵广泛应用于高温、高排量以及低噪音等环境下，故而诸多学者纷纷针对齿轮泵所含有的基本特性，进行相对深入的细致研究，以求尽可能保障齿轮泵在实际运行过程中的安全性和高效性。

对于现今的齿轮泵来说，尤为典型的即为外啮合齿轮泵，此类泵的设计水平也极为成熟。

在绝大多数外啮合齿轮泵当中，主要选择三片式结构，并且借助于平槽的作用，尽可能降低齿轮所产生的径向不平衡力。

近年来，此类泵所能达到的额定压力最高为25 MPa。

然而，因为此类齿轮泵一般表现出相对较少的齿数，故而造成流量脉动相对显著，其也因此获得相对广泛的实际应用，引发学术界的研究热潮。

现如今，全球学者在此方面进行的细致研究大体如下：各种类型齿轮参数的持续优化；齿轮泵的补偿技术；一系列卸荷措施；噪声控制技术的研发；齿轮泵所涉及的诸多变量方法的深入研究；齿轮泵高压化的基础途径等等。

摘要对称齿轮泵的工作原理：动力由花键轴传入，从而带动主动齿轮转动。

多个从动齿轮与主动齿轮组成外啮合传动关系，相当于多组齿轮泵同时工作。

由于从动齿轮轮在主动轮的周围对称分布，能使工作时产生的径向力相互抵消，使工作时的噪声比传统齿轮泵有明显的降低，工作平稳。

齿轮泵的创新点：对称齿轮泵的创新点在于齿轮的设计。

为了解决传统齿轮泵径向力不平衡和流量脉动大的缺点，我们将多个从动轮齿轮在大齿轮的周围进行对称分布，使其产生的径向力能够尽量相互抵消。

关键词：齿轮泵油泵结构困油现象内泄漏ABSTRACTProfiled gear pump working principle : power by the spline shaft imported, thus driving gear rotation. Many follower gear and active gear meshing formed drive, the equivalent of many groups gear pump work simultaneously. As the rounds of the driven gear in the round of initiatives around the symmetric distribution, enabling the work of the radial force to offset each other, make noise at work than the traditional gear pump significantly reduced, smooth.Gear pump innovation : Profiled gear pump of innovation lies in the design of gear. To solve the traditional gear pump radial force imbalance and pulsatile flow defects We will launch a number of driven gear in the gear around symmetric distribution, produce radial strength to try to offset each other.Key words：Gear Pump ;Pump Structure ;Storm oil ;Internal Leakage绪论齿轮泵是在工业应用中运用极其广泛的重要装置之一，尤其是在液压传动与控制技术中占有很大的比重，它具有结构简单、体积小、重量轻、自吸性能好、耐污染、使用可靠、寿命较长、制造容易、维修方便、价格便宜等特点。

外啮合齿轮泵的工作原理及困油现象与改进措施
外啮合齿轮泵的工作原理：在泵的壳体1内有一对外啮合齿轮，即主动齿轮2和从动齿轮3.由于齿轮端面与壳体端盖之间的缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成左、右两个密封容腔。

当齿轮按图示方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，露出齿间。

因此这一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔，随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到了左侧。

外啮合齿轮泵的困油现象：此时，就有一部分油液被围困在两对轮齿啮合所形成的封闭油腔之内。

这个密封容积的大小随齿轮转动先由最小逐渐增到最大。

密封容积减小时，被困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的被困油液若无油道与排油口相通。

油液将从缝隙中挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷作用；密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空。

使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵困油现象。

外啮合齿轮泵的改进措施：1困油现象：齿轮在两端的滑板上开卸槽。

2径向力不平衡：缩小压油口，适当增大径向间隙。

3端面间隙泄漏：采用浮动轴或采用浮动侧板或具有一定挠度的弹性侧板以自动补偿端面间隙。

doi：10.11832/j.issn.1000-4858.2021.01.022基于ANSYS Workbenc*的外啮合齿轮泵泵体有限元分析及优化方波，杨丽华，屈盛官，李小强(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)摘要：为验证高压齿轮泵泵体结构设计与材料选用的合理性，基于ANSYS Workbench软件对齿轮泵壳体组件进行结构静力学与热的综合分析，得到在工作状态下油液压力、温度及受力共同作用下泵体的总变形和等效应力分布情况。

结果表明，泵体在高压出口附近发生较大变形，最大等效应力发生在出油孔内壁。

为减少泵体变形，从结构上加以改进，仿真结果证明了结构改进的可行性。

关键词：齿轮泵泵体;有限元分析；总变形；等效应力中图分类号:TH137文献标志码：B文章编号：1000-4858(2021)01-0140-06Fmye Element Analysis and Optimization of External Gear PumpBody Based on ANSYS WorkbenchFANG Bo,YANG Li-hua,QU Sheng-guan,LI Xiao-qiang(School of Mechanical and Automotive Engineering,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong510640) Abstract：In order te ySfy the reasonabilitc of structura design and mateval selection of high-pressura geer pump body,based on ANSYS Workbench softwaa,the structural static mechanid and thermodynamid of gw pump bodyaaeanalyaed compaehensieely.Then iheioialdeaoamaiion and equiealenisiae s disiaibuiion oaihepump body under the working state oit pressure and temperature are obtained.The results show that larae deformation occuie ner W c high passua outlet of the pump body and the maximum equiveleni stress occuv in W v inner wal l of the ouileihole.An oadeaioaeduceihedeoamaiion oBihepump body,ihesiauciuaalisopiimiaed,and ihe easibiliiyoB the structural opWnization is proved by sigulation.Key wordt:get pump body,finite element analysis,total deformation,equiveleni stress引言目前,外啮合齿轮泵性能的研究主要涉及困油特性［1］、空化特性［2-3］、噪声⑷、齿轮齿廓［5-6］、脉动特性［7］等。