齿轮泵齿轮参数的可视化计算

　　液压泵是液压系统的动力元件.齿轮泵是结构较为简单的一种容积式液压泵,广泛用于各种液压机械.齿轮泵工作性能好坏直接影响到整个机械设备的工作效率,其结构设计显得非常重要.设计齿轮泵时,按常规算法,经常要计算很多参数,工作量大,易出差错.本文开发了一种“齿轮泵齿轮参数可视化计算软件”,利用VisualC++ 6.0语言编程实现参数计算可视化,让繁琐的计算过程由计算机自动完成,设计人员可集中精力用于齿轮泵创新设计.

　　1　修正齿形的原因和方法

　　齿轮泵体结构设计时,一般都希望减少泵的外形尺寸.减少齿轮齿数就可减少其外形尺寸.齿数太少,导致流量脉动严重,齿轮啮合的重迭系数E<1,产生根切现象,其后果是:(1)破坏传动的连续性,产生撞击和噪声;(2)会时而出现不连续传动的瞬时,使其高压区的油液流回低压区,容积效率下降;(3)削弱齿根强度.

　　为了避免根切,应对齿轮齿形进行修正.修正方法有好几种,其中一种是保持刀具角An为标准值,改变刀具与齿坯之间的距离.齿轮泵齿轮采用正移距修正法来修正齿形.加工正移距修正齿轮时,让刀具离开齿坯一段距离即可.按此方法所求得的中心距A和齿顶圆直径De往往是非标准值,不是整数,不利于泵体尺寸标准化和标准量具的使用.目前国内外广泛采用“增—齿修正法”来修正齿轮泵的齿轮.对相同两齿轮而言,用这种方法计算齿轮的中心距和齿顶圆直径De时,将标准齿轮中心距和顶圆直径的计算公式中的Z以“Z+1”代入,以达到正移距的目的.按此方法计算出的中心距和齿顶圆直径是标准值,是整数,有利于泵体尺寸标准化及标准量具的使用.

　　2　增—齿修正齿轮基本参数可视化计算

　　齿轮参数是决定齿轮泵排量和体积等性能指标的关键因素.改变齿轮参数,就会改变齿轮泵的排量和体积等性能指标.按常规方法计算齿轮参数,计算过程繁琐,工作量大,易出差错.利用可视化计算可以快速、可靠地完成齿轮参数设计.

　　2.1　编程思路

　　按齿轮泵两个齿轮具有相同的参数来设计.采用标准刀具an=20°,齿顶高系数f0=1;齿数的选取:一般齿轮泵齿轮的齿数Z=6～30;泵的设计排量和压力均按国家标准规定系列选取,根据排量计算模数m并取其标准值.在轮齿啮合过程中,总会存在间隙,若按无间隙来设计,由于加工、装配误差以及在工作中液压油粘力、粘度、温度的影响,不可能保证Cn=0,因此必须考虑一定的齿侧间隙,正确选取齿侧间隙系数,从而达到有一定的间隙值,它们的关系是Cn=Cn1×m.

　　2.2　齿轮参数计算

　　模数m=齿宽b=wm(Z+c);分度圆直径df=mZ;节圆直径d=m(Z+1);中心距分离系数l=1;顶圆直径de=m(Z+3);基圆直径dj=mZcosan;基圆节距tj=Pmcosan;啮合移距系数齿顶缩短系数k=s-0.5;齿顶高h1=1.5m;齿根高h2=1.25 m;根圆直径di=De-2h;径向间隙c0m=(0.75～3)m;齿顶压力角