新型内啮合高压齿轮流量计Cosmosmotion运动仿真分析

　　1　流量计仿真模型及其参数设置

　　(1)三型内齿轮流量计的仿真模型

　　三维实体建模后装配得到内齿轮流量计的三维实体模型如图 1 所示，细部结构如图 2 爆炸图所示。

　　2　外啮合齿轮运动仿真分析

　　一对外啮合齿轮， 其角速度之比与齿数成反比。 当中心轮的角速度一定时，径向轮的转速也为一定值。 齿轮流量计中，齿轮转速与流体流量成正比，因此齿轮角速度的脉动率(也即转速不均匀性)会影响齿轮流量计中流量的脉动。

　　(1)异齿数外啮合运动仿真

　　选择模数为 3，齿宽为 30 的齿轮副进行仿真分析，固定中心齿轮齿数 z1=19，径向齿轮 z2的齿数由小到大变化。 按径向轮线速度相同的原则设定主动轮(选取中心轮 z1为主动轮)转速，设定径向轮 z2=20 齿时的中心轮 z1角速度 ω1=7 200 °/s ( 即 ω1=1200 r/min)，则当径向轮为其他齿数时 ，其中心轮 z1的角速度 ω1′=20ω1，具体数据如表 1 所示。　从径向轮 z2的角速度 ω2的曲线中，取出最大值ω2max和最小值 ω2min，计算出其差值(ω2max-ω2min)和平均值 ω2m=(ω2max+ω2min)/2, 根据 δω=(ωmax-ωmin)/ωm计算出角速度 ω2　　的脉动值 δω如表 1 所示。

　　研究可知，相互啮合的一对齿轮，当固定中心轮齿数 z1时， 径向齿轮的角速度 ω2脉动值 δω随径向轮 z2齿数的增加而减小。

　　(2)同齿数的外啮合齿轮运动仿真

　　齿轮齿数 z1=z2，且齿数由小到大变化。 类似于异齿数啮合的情况，设定参数后进行仿真，得到外啮合齿轮运动相关数据。

　　根据计算所得的径向轮角速度脉动值，绘制脉动曲线如图 5 所示.

　　由曲线可知，当相互啮合的一对齿轮的齿数相等时，径向齿轮的角速度脉动率随齿轮齿数的增加而减小，这与理论计算的结果相一致。

　　3　内啮合齿轮运动仿真分析

　　与外啮合分析方法类似，选择模数为 3，齿宽为30 的齿轮副进行仿真分析。

　　(1)固定内齿轮齿数 z3=43，径向轮 z2的齿数变化时运动仿真设 定 内 齿 轮 z3为 主 动 轮 (设 定 角 速 度 ω2=7 200 °/s) 应用类似于外啮合的情况方法研究径向轮 z2的角速度 ω2的脉动情况。

　　根据所得的径向轮角速度脉动值，绘制脉动曲线如图 6 所示。

　　由曲线可知，当内齿轮的齿数固定时，齿轮流量计的径向齿轮角速度脉动率随径向齿轮的齿数的增加而减小。