为齿轮构建了适用于任意齿廓类型的轮端面积统一计算模型。首先,基于完全相同的两齿轮间的共轭关系,分析出轮端面积由节圆面积加上共轭面积减去最小顶隙面积三方面的计算组成;其次,依据共轭齿廓的几何关系,重点给出共轭面积最简单的无误差计算式和最小顶隙面积采用部分滚刀面积的简化计算方法;最后,对渐开线直齿轮进行实例计算与分析。结果表明,节圆面积远大于共轭面积和最小顶隙面积,但最小顶隙面积的计算方法决定了轮端面积的计算精度;计算误差仅为0.24%,可用于渐开线齿轮端面积的高精度计算;得出共轭面积公式可无误差地适用于任何类型的啮合齿廓和泵容积利用系数精确计算的重要结论。

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...

为提高罗茨泵的容积利用率和容积效率,提出一种具有更高形状系数的密封凸顶和偏心圆弧的转子型线。基于普通的圆弧转子型线,通过偏心设计形成偏心圆弧转子型线,实现形状系数和容积利用率的提高;再由密封用凸顶圆弧的设计,进一步大幅提高形状系数和容积利用率;并就这三种圆弧转子的2叶形状系数和容积利用率,进行实例运算。结果表明,偏心转子的形状系数和容积利用率,较普通转子分别增效1.42%和2.24%;2叶凸顶转子凸顶半角1°~8°间的形状系数和容积利用率,较普通转子分别增效1.95%~7.26%和3.58%~11.84%,效果明显;且凸顶结构简单、易加工。为罗茨泵其他型线的增效设计提供了一种创新途径和方法。