为满足齿轮泵高速下的困油卸荷需要,提出一种新的卸荷面积更大、加工更简单的端楔主环形的新卸荷槽。基于齿轮泵的小侧隙困油卸荷原理,给出该槽的结构与尺寸;由三维模型的面积测量方法,测出一个困油周期内若干啮合位置处的卸荷面积;由所建立且被验证的困油压力模型,计算新槽、矩/圆形旧槽在3 000 r/min常速下及新槽在6 000 r/min高速、9 000 r/min超高速下的困油压力。结果表明:新槽的全程卸荷能力强,其中,主环形段的最大卸荷面积较矩、圆形卸荷槽分别增加31%、165%,端楔段的卸荷面积具有近似的直线特征,符合困油流量的线性卸荷要求;新槽常速、高速、超高速下的困油压力峰值使得出口压力分别增加2%、7.7%、14%,困油冲击小;困油压力谷值分别为0.03、-0.22、-0.61 MPa,高速下能避免气穴现象的发生,超高速下须结合较大的侧隙卸荷,方能满足气穴性能的要求...

为挖掘压力角对齿轮泵整体性能的综合影响及分析,以20°标准压力角及25°大压力角和大侧隙齿轮副为例,在分析压力角对齿轮副传动平稳性、泵内密封、输出流量特性、泵轻量化效果等性能的基础上,重点分析大压力角对重迭系数和卸荷面积及其困油压力的综合影响。结果表明:相对于20°的标准压力角,25°时虽然重迭系数下降9.64%,流量脉动系数下降7.33%,单位排量泵体积下降0.37%,最大困油流量下降49.14%,但齿顶压力角增大10.58%,顶齿厚角下降16.36%,卸荷面积大幅下

从分析直齿外啮合齿轮泵的困油现象入手，采用扫过面积的方法，以主动齿轮的啮合长度为变量，建立异齿数下齿轮泵卸荷面积及其变化率的理论公式，为后续计算困油压力仿真做好先期准备工作。最后，实例分析异齿数对卸荷面积和困油面积的影响，并得出一些重要的结论。

为利于后续困油现象的定量分析，基于泵齿轮传动的几何关系及它与卸荷槽的空间位置关系的解析和过渡曲线的适当简化，以啮合点与节点之间的距离为变量，建立了困油面积的计算公式和卸荷面积的拟合公式。并对计算结果与由精确的虚拟模型获得的测量结果进行了对比。研究表明：困油面积和卸荷面积均可采用不同指数的抛物线线型表示，过渡曲线的简化是可行的，提供的拟合常数可直接使用。得出的两面积计算公式正确可靠，可直接用于后续困油压力的预测。

为获得与困油压力仿真模型实现无缝连接的卸荷面积计算方法,依据齿轮泵的困油原理和卸荷线的分割面积法,计算出分割点随转角的变化规律,结合展开法生成的过渡曲线代替圆弧过渡,给出了卸荷面积与卸荷槽宽度之间的精确关系和一个困油周期内卸荷面积及困油面积的精确结果。实例仿真说明卸荷面积及困油面积的变化为抛物线型,结果数据与现有文献提供的非常一致,说明了所建模型的正确性。得出卸荷面积以及困油面积计算的精确性,为后续困油压力仿真的可靠性提供了保证以及计算方法的通用性。

以小侧隙、矩形卸荷槽下的困油膨胀过程为例,依据扫过面积法的生成原理,通过啮合点和卸荷槽线与齿廓交点的动态计算,给出了卸荷面积计算的参数化精确模型。对计算结果进行虚拟验证,并分析了泵基本设计参数对卸荷面积的影响。结果表明:计算结果与虚拟测量值非常吻合,案例误差控制在3.86%左右,基于扫过面积法的卸荷面积计算方法正确;模数越大、齿数和变位系数越小,卸荷面积越大等,扫过面积法适用于任意侧隙值下的卸荷面积计算,且精确高效。

研究了解决齿轮泵高速化下困油压力缓解的优化设计。以模数、齿数和变位系数为优化变量,通过对最大困油流量和最大卸荷面积的分析,建立困油缓解的两大目标函数;结合泵现有针对流量脉动率和单位排量体积与径向力方面的要求,采用SUMT技术构建优化模型;就优化前后的不同结果,分别进行困油压力的仿真分析与验证。结果表明,模数越大,齿数和变位系数越小,最大卸荷面积越大,有利于困油现象的缓解;但齿数和变位系数越小,最大困油流量却越大,不利困油现象的缓解,存在一个优化的问题;案例优化前的仿真结果与测试结果比较吻合,误差控制在4.9%左右,说明了困油模型的可靠性;最大困油压力优化前后降低了65.41%,缓解效果明显。

为满足渐开线外啮合齿轮泵困油卸荷之需要,提出了一种具有更大卸荷面积、易加工的双斜型卸荷槽。基于常用的矩形卸荷槽,针对双齿啮合区与单齿啮合区之间不同的困油特点和卸荷措施,首先给出了双斜型卸荷槽的结构和形位设计;其次,由三维模型旋转面积的测量方法,得到一个困油周期内的卸荷面积,最后通过所建立的困油模型,进行双斜型、矩形卸荷槽下两类区域内的困油压力仿真。结果表明:双斜型较矩形能大幅提升卸荷面积,其中,双区的最大卸荷面积提升1.17倍,单区提升11.7倍;最大困油压力峰值,双区降低46.2%,对排油压力仅增加4.3%;单区则降低60.2%和仅增加1.6%,可视为无困油现象;双斜型两侧的型线轮廓,均由5个直线段和3个?2.0mm圆弧段组成,结构简单、易加工等。为卸荷槽创新提供一种新的途径。

为进一步提升高速齿轮泵困油的卸荷能力，提出了门形顶隙与牙形槽的新组合结构及各自的形位尺寸，并就传统的直顶隙与矩形槽的旧组合结构，进行卸荷面积和困油压力的实例比对。结果表明：新组合结构下的最大卸荷面积增加了140%，有效克服了最小困油容积附近的卸荷能力不足问题，且新组合的结构简单，加工容易。6000r/min转速下困油压力的峰值增加率仅为4.3%，卸荷能力强，可视为无困油现象；而旧组合结构的峰值增加率高达40.3%，卸荷能力弱。