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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。
如何提高外啮合齿轮泵的工作压力齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，根据啮合形式不同可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。
外啮合齿轮泵有一堆几何参数完全相同的齿轮、长短轴、泵体、前后盖板等主要零件组成。
齿轮泵是投入使用较早的一种泵，但齿轮泵的工作压力受到许多方面的影响。
下面通过分析外齿轮泵工作压力的影响因素，从而提高外啮合齿轮泵的工作压力。
通过分析外啮合齿轮泵的构造和工作原理知道，影响其工作压力的主要因素有：内部端面面的泄漏、电动机的转速、液压油自身的粘度、液压径向力、齿轮泵的困油现象、齿轮泵的安装和工作磨损。
一：减少齿轮泵端面泄露，从而提高齿轮泵的工作压力。
在形成齿轮泵密闭容积的零件中，齿轮为运动件，泵体和前后盖板为固定件。
运动件与固定件之间存在两处间隙：齿轮端面与前后盖板之间的端面间隙，齿顶圆与泵体内圆之间的径向间隙。
此外，还存在轮齿啮合处的啮合间隙。
因为存间隙，而且泵的吸、压油腔之间存在压力差，因此必然存在缝隙流动，即泄露。
在上述三处间隙中，齿轮泵内部端面的泄露量较大，约占总泄露量的80% 85%，所以减少齿轮泵的端面泄露是提高齿轮泵工作压力的有效方法。
端面间隙一方面因加工工艺和装配工艺的限制，间隙值不可能很小，另一方面磨损后间隙会越来越大，因此只适用于低压。
针对这一问题，高压齿轮泵在齿轮与前、后盖板之间增加了一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，由它们与齿轮端面配合以构成尽可能小的间隙，该补偿件在磨损后可以随时补偿间隙。
由间隙油膜承受压紧力与反推力的差值，实现间隙的自动补偿，使轴套与轮齿端面的间隙保持最佳值，从而泵的泄漏量小，容积效率高，工作压力也就相应的增大。
二：通过解决齿轮泵困油现象从而提高泵的工作压力。
由齿轮泵的工作原理可知，在吸油腔吸满油液的齿穴离开吸油腔后，随着轮齿的旋转而转移到压油腔，虽然在转移的过程中，齿穴内的油液容积大小不会发生变化。
但闭死容积随着齿轮的旋转，容积会大小交替变化。
齿轮油泵的分类及应用齿轮油泵是一种常见的润滑油泵类型，它一般适用于高速、低压的工作环境，通常被用于传送各种润滑油、润滑脂或者其他润滑添加剂。
根据不同的工作环境和性能需求，齿轮油泵可以被分为不同的类别。
一、按工作方式分类1.外齿轮泵：外齿轮泵是最普遍的泵型之一，它的工作原理是由一对相互啮合的齿轮所形成的空间来完成液体的运输。
外齿轮泵具有特点：结构简单，适用于单向性输送，减少液体的泄漏，易于维护。
但是受到其工作原理所限，外齿轮泵并不能承受太高的压强，而且运转过程会产生比较大的噪音。
2.内齿泵：内齿泵又称为“行星齿轮泵”，其原理为内和外齿轮之间的同轴啮合运动将液体输送到出口处。
相比于外齿轮泵，内齿轮泵能够承受更高的压强和流量，可在更高的压力下工作。
内齿泵具有特点：运转平稳，耐磨损，非常适用于较小的流量和较高的压力。
但是内齿泵的结构比较复杂，需要更高的精度，另外内齿轮需要加强制润滑。
二、按用途分类1.低噪音齿轮油泵：减少了外齿轮泵震动噪音、运转噪音，使其更加适用于噪音要求较低的场合。
2.耐磨齿轮油泵：加强了齿轮材料、加工精度、降低磨损速度、延长了使用寿命，并降低了维修成本。
3.食品级齿轮油泵：采用有关标准的免洗材料，通常应用于食品、医药、制药、化妆品等方面。
三、按应用环境分类1.液体齿轮油泵：主要配合一些高粘度的液体，如柔性聚氨脂、树脂和溶液等。
2.高温齿轮油泵：适用于一些需要耐受高温性能的工作环境，例如冶金、高尔夫球场、建筑工地等。
3.化学齿轮油泵：适用于配合些特定的化学液体，如酸和碱液等。
齿轮油泵的应用非常广泛，包括：润滑油系统、炼油、制药、食品加工、矿业、造船、机械制造、汽车制造、铁路制造、水利设施制造等等。
根据流量、压力要求、液体性质和环境要求等因素，选取合适的齿轮泵非常重要。
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。
外啮合齿轮泵的结构和工作原理一、引言外啮合齿轮泵是一种常用的液压元件，广泛应用于工程机械、工业设备和汽车工业等领域。
本文将详细介绍外啮合齿轮泵的结构和工作原理。
1.外啮合齿轮泵的定义外啮合齿轮泵是一种利用两个相互啮合的齿轮通过输油腔体内和外油泵的沟槽，将液体从吸油口吸入，经过转子的旋转运动，将液体压送到压油口的液压元件。
二、结构外啮合齿轮泵的结构主要包括齿轮、泵壳、轴、密封装置和流体控制阀等几个部分。
1.齿轮齿轮是外啮合齿轮泵的核心部件，由驱动齿轮和从动齿轮组成。
驱动齿轮由液压马达或电机带动，而从动齿轮则在驱动齿轮的作用下旋转。
2.泵壳泵壳是外啮合齿轮泵的外壳，用于容纳齿轮和流体。
通常由铸铁或铝合金制成，具有较强的耐磨性和耐腐蚀性。
泵壳内部有吸油口和压油口，以及相应的油泵沟槽，用于输送液体。
3.轴轴是驱动齿轮和从动齿轮的连接部件，它将驱动齿轮的旋转转化为从动齿轮的旋转。
轴通常由高强度合金钢制成，能够承受较高的扭矩和轴向力。
4.密封装置密封装置用于防止液体泄漏。
外啮合齿轮泵通常采用机械密封或密封圈进行密封。
机械密封由填料、密封环和静密封等部分组成，能够有效地防止泄漏。
5.流体控制阀流体控制阀用于控制液体流入和流出的量，以满足不同工作条件下的需求。
常见的流体控制阀包括油泵调节阀和溢流阀等。
三、工作原理外啮合齿轮泵的工作原理基于齿轮的旋转和油泵沟槽的运动。
具体的工作过程如下：1.吸油过程当齿轮旋转时，从动齿轮在驱动齿轮的作用下进行啮合。
在齿轮啮合的过程中，随着从动齿轮的旋转，齿槽与压力油泵沟槽连接，液体开始被吸入压油腔体。
2.压油过程随着齿轮的继续旋转，液体被从压油腔体推送至压油口。
由于压油口的压力较高，液体被迫流出泵的出口，并送往液压系统中的其他部件。
3.密封过程在吸油和压油过程中，密封装置起到了重要的作用。
填料、密封环和静密封等部分能够有效地防止液体泄漏，确保泵的正常工作。
四、优缺点1.优点•结构简单，制造成本低。
解决外啮合齿轮泵困油现象的两种新方法
随着现代机械设备的不断发展，外啮合齿轮泵也逐渐成为行业的
热门设备。
外啮合齿轮泵以其超高效率的优势广受关注。
然而随着使
用时间的延长，部分外啮合齿轮泵发生困油现象会影响使用效果，解
决这个问题是每一位用户关心的课题。
为了解决外啮合齿轮泵困油问题，有两种新的解决方案。
首先，
采用原位加压抑制泵入口的抽油泵、泵的抽油效率会大大提高。
其原
理是将油管上的单独一块真空泵放置泵入口，这将大大增加对毛细表
面抽取油的压力，增加对抽取油中的污染物的分离效果，极大地减少
了困油。
第二种解决方案是采用抽油泵的原位再循环，这样可以弥补抽出
油中污染物所造成的不良效果，减少油水分离时堵塞系统抽油泵机率，大大提高了泵的效率，从而解决外啮合齿轮泵困油的问题。
以上就是解决外啮合齿轮泵困油现象的两种新方法介绍，他们的
重要性可以想见，基于此，我们在使用外啮合齿轮泵时，根据实际情
况采用这两种新的方法，可以有效地改善外啮合齿轮泵的困油现象，
让机械设备的工作人员得到极大的便利。
叙述外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵是一种常用的液压传动元件，主要用于输送各种液体介质。
其工作原理是利用外啮合齿轮的旋转来产生吸入和排出压力差，从而实现液体的输送。
下面将详细介绍外啮合齿轮泵的工作原理。
一、外啮合齿轮泵的结构外啮合齿轮泵主要由泵体、前后盖、两个啮合齿轮和轴等部件组成。
其中，泵体是一个中空的铸铁或铝合金壳体，内部有两个平行排列的圆柱形孔，分别安装了两个啮合齿轮。
前后盖分别安装在泵体两端，并通过螺栓紧固在一起。
轴则穿过前后盖，并与啮合齿轮相连。
二、外啮合齿轮泵的工作原理1.吸入阶段当外啮合齿轮泵开始运转时，驱动电机带动轴旋转，从而带动两个啮合齿轮相互旋转。
此时，由于两个齿轮之间存在一定的间隙，因此在两个齿轮之间形成了一些小的密闭腔室。
当齿轮旋转到吸入侧时，腔室内的体积逐渐增大，从而形成了一个低压区域。
此时，泵体内的液体会受到低压区域的吸引力，通过进口管道流入泵体内部，并填充到啮合齿轮之间的密闭腔室中。
由于液体是不可压缩的，因此随着液体的进入，啮合齿轮之间的密闭腔室逐渐被填满。
当齿轮继续旋转时，吸入侧的密闭腔室逐渐缩小，并将液体推向出口侧。
2.排出阶段当啮合齿轮旋转到排出侧时，密闭腔室内部的液体受到齿轮和泵壳壁之间的挤压力作用，从而产生了一定的排出压力。
此时，密闭腔室内部的液体被迫流向出口管道，并从泵体中排出。
由于外啮合齿轮泵具有两个啮合齿轮，因此在每一次旋转中，都会有一个齿轮处于吸入阶段，另一个齿轮处于排出阶段。
这样就可以实现连续的液体输送。
三、外啮合齿轮泵的特点1.结构简单、体积小：外啮合齿轮泵的结构相对简单，不需要复杂的控制系统和辅助设备。
同时，其体积也比较小，可以方便地安装在机器内部。
2.输送流量稳定：由于外啮合齿轮泵的密闭腔室内部容积是固定的，因此其输送流量比较稳定。
3.适用范围广：外啮合齿轮泵适用于输送各种液体介质，包括油类、水类和化学品等。
四、外啮合齿轮泵的应用领域由于外啮合齿轮泵具有结构简单、体积小、输送流量稳定等优点，因此被广泛应用于机械制造、冶金、石化和航空等领域。
齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，依据啮合形式不一样可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。
外啮合齿轮泵有一堆几何参数完整同样的齿轮、长短轴、泵体、前后盖板等主要部件构成。
齿轮泵是投入使用较早的一种泵，但齿轮泵的工作压力遇到很多方面的影响。
下边经过剖析外齿轮泵工作压力的影响要素，进而提升外啮合齿轮泵的工作压力。
经过剖析外啮合齿轮泵的结构和工作原理知道，影响其工作压力的主要要素有：内部端面面的泄漏、电动机的转速、液压油自己的粘度、液压径向力、齿轮泵的困油现象、齿轮泵的安装和工作磨损。
一：减少齿轮泵端面泄漏，进而提升齿轮泵的工作压力。
在形成齿轮泵密闭容积的部件中，齿轮为运动件，泵体和前后盖板为固定件。
运动件与固定件之间存在两处空隙：齿轮端面与前后盖板之间的端面空隙，齿顶圆与泵体内圆之间的径向空隙。
别的，还存在轮齿啮合处的啮合空隙。
由于存空隙，并且泵的吸、压油腔之间存在压力差，所以必定存在空隙流动，即泄漏。
在上述三处空隙中，齿轮泵内部端面的泄漏量较大，约占总泄漏量的80%85%，所以减少齿轮泵的端面泄漏是提升齿轮泵工作压力的有效方法。
端面空隙一方面因加工工艺和装置工艺的限制，空隙值不行能很小，另一方面磨损后空隙会愈来愈大，所以只合用于低压。
针对这一问题，高压齿轮泵在齿轮与前、后盖板之间增添了一个赔偿部件，如浮动轴套或浮动侧板，由它们与齿轮端面配合以构成尽可能小的空隙，该赔偿件在磨损后能够随时赔偿空隙。
由空隙油膜蒙受压紧力与反推力的差值，实现空隙的自动赔偿，使轴套与轮齿端面的空隙保持最正确值，进而泵的泄漏量小，容积效率高，工作压力也就相应的增大。
二：经过解决齿轮泵困油现象进而提升泵的工作压力。
由齿轮泵的工作原理可知，在吸油腔吸满油液的齿穴走开吸油腔后，跟着轮齿的旋转而转移到压油腔，固然在转移的过程中，齿穴内的油液容积大小不会发生变化。
但闭死容积跟着齿轮的旋转，容积会大小交替变化。
这类因闭死容积大小变化致使压力冲击随和蚀困油现象会严重影响齿轮泵的工作寿命和工作压力。
外啮合齿轮油泵噪声分析
摘 要：在外啮合齿轮泵的维护保养过程中经常要根据噪声来判断故障原因，因此，本文详
细的介绍了齿轮泵的噪声产生来源及控制措施。
关键词：外啮合齿轮泵；噪声；措施
齿轮油泵出现故障时，经常有剧烈的啸叫声，这个噪声伴随着齿轮泵的发热、气蚀等现象，对齿轮泵的使用寿命和系统的稳定性带来较大的影响。
所以分析研究外啮合齿轮泵噪声产生的机理，降低外啮合齿轮泵的噪声就势在必行。
一、压力脉动和流量脉动产生的噪声
泵在正常工作时，吸油腔和压油腔的体积都会产生周期性的变化，泵的流量也将发生周期性的变化，这就会引起油液的压力脉动，从而产生液体的振动和噪声。
同时，由于泵的零件制造精度问题所造成的油腔沟通，也会产生压力脉动及噪声。
流量脉动是齿轮油泵的固有特性，它取决于齿轮油泵的转速、流量和工作腔数。
控制方法：
从齿轮泵的实际工作情况来看，压力和流量脉动是不可能彻底消除的，我们能做到的就是使这些脉动现象对噪声的影响降低。
根据齿轮泵流量不均匀系数公式
α
παπδ2222Q cos )1(12cos 3-+=Z ，可以从以下两个方面入手降低噪声： （一） 增大压力角α使不均匀系数减少，从而提高齿轮啮合的平稳性，减少脉动，降低噪
声。
（二） 增加齿数来减小流量脉动，但是随之而来的弊端是增大泵的结构尺寸。
（三） 改用双模数双压力角非对称渐开线齿轮，能在齿顶圆直径不变的情况下，增加齿数，
从而使有效流量增加，脉动率下降，噪声下降。
另外，可采用新的结构形式，例如采用双排外啮合齿轮泵，也可增加流量脉动频率，减少流量脉动幅度，从而降低齿轮油泵因流量脉动而产生的噪声。
二、困油现象产生的噪声
困油现象的产生：
为了保证齿轮泵工作平稳，齿轮
啮合的重叠系数ε必须大于1，当前一
对齿尚未退出啮合时，后一对齿已经
进入啮合，这样就会出现两对轮齿同
时啮合的瞬间。
此时在两对轮齿啮合
线和盖板之间便形成一个封闭腔，油
液就被困在其中，称为困油现象。
这个封闭腔就是如图1（a ）所示的V1
和V2两个腔，当齿轮转动时，此封闭
腔体积会发生变化，V1的体积是由小
变大，V2的体积是由大变小，总的封
闭腔体积V 变化趋势如图1（d ）所示。
当齿轮转动到如图1（a ）所示，此时
V1最小，V2最大，其总体积V 为最
大。
齿轮按图示方向旋转，V1逐渐增图1 齿轮泵困油现象
大，V2逐渐减小，其总体积也随着减小。
当齿轮转到图1（b）所示的位置时，两个啮合点E、D对称于节点P，此时总体积V最小。
当齿轮继续旋转，V1持续增大，V2持续减小，但是总体积V却随着V1增大而增大，直至转到图1（c）所示位置相互啮合的两齿在C点脱离啮合。
困油现象所产生的噪声的原因：
（一）在封闭腔体积由大变小时，被困油液受到挤压，压力急剧增高，作用于齿轮、轴、轴承和连接螺钉等零件上，使这些零件受到很大的附加载荷，同时被挤压的油从一
切可能泄露的缝隙中挤出，造成功率损失，使油液发热，引起振动和噪声。
（二）在封闭腔体积由小变大时，由于没有油液补充，其内部压力降低形成局部真空，使溶于油液中的空气分离出来，加速油液气化，形成气泡，引起噪声、振动和气蚀。
解决困油现象产生噪声的措施：
从齿轮泵的工作原理上来看，为了保证齿轮泵的吸油腔和排油腔的密封性，困油现象是不可避免的，只能将其限制在允许的范围内。
对外啮合齿轮油泵主要是在轴套或侧板等零件上开卸荷槽，其作用是减小困油现象，开槽的原则是保证困油腔体积由大变小时与排油腔相通；困油腔体积有小变大时与吸油腔相通。
通过对卸荷槽的合理设计可以达到降低噪声的目的，不同形式的卸荷槽，对消除困油现象的效果是不同的。
（一）对称型卸荷槽
这种卸荷槽的优点是形状简单、容易加工，能基本满足使用要求。
缺点是泄油不完全，转速较高时困油造成的周期性附加高压不能完全消除。
（二）非对称非矩形卸荷槽
为了更好的消除困油现象，只在排油腔侧盖开设偏向中心线的卸荷槽，使封闭腔存在期间始终与排油腔卸荷槽相通，当封闭腔与吸油腔相通时正好脱离卸荷槽。
这种非对称卸荷槽是齿轮泵噪声更低，对容积效率影响并不大。
缺点是不允许反转使用。
三、齿轮啮合的冲击噪声
齿轮副在工作中，承受一定的载荷，导致互相啮合的齿轮产生弹性变形。
在两齿脱离啮合的过程中，载荷突然减小，使齿轮的弹性变形恢复，这一瞬间使齿轮产生切向加速度，引起啮合齿轮不能按照理论齿廓平稳运转而发生碰撞，形成“啮合冲击”，从而使齿轮产生振动发出噪声。
在理论上要解决齿轮啮合的冲击噪声有两个措施：
（一）采取齿廓修形的方法降低齿轮啮入啮出时因瞬间冲击产生的噪声；
（二）有意识地对齿形进行鼓形修整，这样在啮合时，轮齿接触部位处于中部，减小了由于接触精度不高造成的噪声。
由于齿轮在正常工作状态下是处于一种不断磨损的过程，所以，理论上的修理齿形也不能彻底解决啮合冲击产生的噪声。
四、结束语
引起齿轮泵异常噪声的原因很多，由于齿轮泵自身的特点，其流量、压力脉动性大，噪声也较大；此外由于困油、齿轮的制造和安装误差等诸多因素的影响，都会产生振动和噪声；在使用中，由于液压泵零件磨损、间隙过大、流量不足、压力波动，同样也会引起噪声等。
有设计方面的原因、加工方面的原因、安装方面的原因，这要在实际工作环境中具体分析，做出正确的判断，提出有针对性的解决措施。
参考文献：
（1）曾祥荣.液压噪声控制【M】.哈尔滨工业出版社.1998.
（2）章宏甲.黄谊.液压与气压传动【M】.机械工业出版社.2001.。
