圓弧轉(zhuǎn)子泵畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著人們對(duì)轉(zhuǎn)子泵逐漸了解與認(rèn)識(shí)，其應(yīng)用領(lǐng)域也在逐漸的擴(kuò)大。隨著對(duì)轉(zhuǎn)子泵的應(yīng)用的增多，也開(kāi)始了對(duì)轉(zhuǎn)子泵更多的相關(guān)研究。根據(jù)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)理論、圓弧轉(zhuǎn)子泵的工作原理和工作過(guò)程，確立共軛理論為型線設(shè)計(jì)的原則，推導(dǎo)了適合于圓弧轉(zhuǎn)子泵的三葉圓弧擺線的端面理論型線參數(shù)方程和實(shí)際型線參數(shù)方程。加之目前國(guó)內(nèi)外的眾多設(shè)計(jì)、分析軟件的發(fā)展，繪圖

2、軟件已經(jīng)有強(qiáng)大的二維、三維功能，現(xiàn)代化的智能機(jī)柔性加工的發(fā)展，為轉(zhuǎn)子泵的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提供了保證。本文著重在轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)及參數(shù)化方面做了一些探索研究。應(yīng)用CAD技術(shù)在solidworks軟件中進(jìn)行轉(zhuǎn)子泵零件的整體建模和裝配.</p><p>　　[關(guān)鍵詞]：轉(zhuǎn)子泵，轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子型線，參數(shù)化設(shè)計(jì)，solidworks裝配</p><p><b>　　Abstract</b>

3、;</p><p>　　With the gradual understanding of the rotor pump, its application is gradually expanded With the increase of the application of the rotor pump, it also began to study the rotor pump more. Accordin

4、g to the working principle and the working process of the existing rotor type line design theory, circular arc rotor pump, the establishment of theory of conjugate profile design principle is suitable for circular arc ro

5、tor pump trefoil arc cycloidal end theory type line equation parameters and the actu</p><p>　　Key word：Rotor pump，Rotor，Rotor type line，Parametric design， solidworks assembly</p><p><b>　　目

6、錄</b></p><p>　　中文摘要 ……………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　Abstract ……………………………………………………………………………Ⅱ</p><p>　　第一章 前言…………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 轉(zhuǎn)子泵

7、簡(jiǎn)介…………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 轉(zhuǎn)子泵的主要用途…………………………………………………………1</p><p>　　1.3 轉(zhuǎn)子泵及轉(zhuǎn)子型線的國(guó)內(nèi)外研究狀況 …………………………………1</p><p>　　1.4 本文的研究?jī)?nèi)容及意義 …………………………………………………2</p><p

8、>　　1.5 本章小結(jié)……………………………………………………………………2</p><p>　　第二章 泵的結(jié)構(gòu)及原理………………………………………………………3</p><p>　　2.1 轉(zhuǎn)子泵的工作原理…………………………………………………………3</p><p>　　2.2 轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)………………………………………………………………3</p&

9、gt;<p>　　2.2.1泵的組成……………………………………………………………3</p><p>　　2.2.2轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)形式…………………………………………………3</p><p>　　2.3 轉(zhuǎn)子泵的零件材料…………………………………………………………4</p><p>　　2.4 轉(zhuǎn)子泵的傳動(dòng)方式…………………………………………………………

10、5</p><p>　　2.5 轉(zhuǎn)子泵的潤(rùn)滑方式…………………………………………………………5</p><p>　　2.6 轉(zhuǎn)子泵的工作特點(diǎn)…………………………………………………………5</p><p>　　2.7 轉(zhuǎn)子泵的排量及流量………………………………………………………5</p><p>　　2.7.1 轉(zhuǎn)子泵的排量…………………………

11、……………………………6</p><p>　　2.7.1 轉(zhuǎn)子泵的流量…………………………………………………………6</p><p>　　2.8本章小結(jié)……………………………………………………………………7第三章 轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子型線方程…………………………………………………8</p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子型線…………………………………………………………8&

12、lt;/p><p>　　3.2 基本尺寸關(guān)系………………………………………………………………9</p><p>　　3.3 圓弧型線方程………………………………………………………………10</p><p>　　3.4 徑距比的選取………………………………………………………………13</p><p>　　3.5 本章小結(jié)……………………………………

13、………………………………16 第四章 轉(zhuǎn)子泵的零件校核………………………………………………………17</p><p>　　4.1齒輪的校核…………………………………………………………………17</p><p>　　4.2 軸的校核……………………………………………………………………22</p><p>　　4.3 本章小結(jié)……………………………………………

14、………………………25第五章 轉(zhuǎn)子泵的三維設(shè)計(jì)………………………………………………………26</p><p>　　5.1 solidwors簡(jiǎn)介……………………………………………………………26</p><p>　　5.2 轉(zhuǎn)子泵設(shè)計(jì)…………………………………………………………………26</p><p>　　5.3 本章小結(jié)………………………………………………………

15、……………34</p><p>　　第六章 總結(jié)…………………………………………………………………………35</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………33</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………34</p><p><b>　　第一章

16、前言</b></p><p>　　1.1 轉(zhuǎn)子泵簡(jiǎn)介 </p><p>　　轉(zhuǎn)子泵是通過(guò)一對(duì)傳動(dòng)比為 1 的齒輪嚙合傳動(dòng)來(lái)帶動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)同步反向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在進(jìn)口處產(chǎn)生真空度，從而吸入所要輸送的液體的一種容積式泵。通常也稱做非接觸式轉(zhuǎn)子泵。其原理是泵體內(nèi)兩轉(zhuǎn)子由兩同步齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，完成吸液與排液。兩轉(zhuǎn)子葉面互不接觸，因此適用的介質(zhì)粘度很寬，可由低粘度到半固態(tài)及含顆粒的介質(zhì)

17、。</p><p>　　轉(zhuǎn)子泵的工作原理決定了在改善過(guò)泵介質(zhì)在高壓、高溫、高剪切下粘度降低，穩(wěn)定質(zhì)量，及剪切敏感介質(zhì)安全性等方面具有較高的可靠性。轉(zhuǎn)子泵具有工作原理簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、成本低、密封安全、無(wú)污染等特點(diǎn)，不僅適用于油液介質(zhì)輸送，在日用化工、石油、醫(yī)藥、食品等行業(yè)也有廣泛潛在的市場(chǎng)[1]。因此轉(zhuǎn)子泵在部分場(chǎng)合可完美替代螺桿泵及離心泵。 </p><p>　　1.2 轉(zhuǎn)子泵的主要

18、用途 </p><p>　　依據(jù)轉(zhuǎn)子泵的工作原理，其用途相當(dāng)廣泛，可輸送多種介質(zhì)，如固液、液氣以及膠體等多種介質(zhì)。因此轉(zhuǎn)子泵可在石油、化工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)廣泛的應(yīng)用，可以輸送蜂蜜、奶油、潤(rùn)滑油等大粘度介質(zhì)，也可輸送煤漿及原油等的多相介質(zhì)[2]</p><p>　　1.3 轉(zhuǎn)子泵及轉(zhuǎn)子型線的國(guó)內(nèi)外研究狀況 </p><p>　　轉(zhuǎn)子泵技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)相當(dāng)成熟，產(chǎn)品設(shè)計(jì)

19、、生產(chǎn)已經(jīng)系列化。產(chǎn)品早已應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、泥漿輸送、河道排砂、煤礦排水及原油開(kāi)采等方面[2]。即使造價(jià)較高但由于壽命和維修等方面的優(yōu)勢(shì)，整個(gè)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低。國(guó)外對(duì)轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子型線的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且研究還在不斷加深，在進(jìn)行轉(zhuǎn)子型線優(yōu)化的同時(shí)并研究新的型線。其主要立題方向集中在低粘度、剪切敏感介質(zhì)在泵內(nèi)的恒定穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，以保證過(guò)泵介質(zhì)的質(zhì)量不變。并且據(jù)資料顯示國(guó)外關(guān)于扭葉式轉(zhuǎn)子泵的研究已經(jīng)開(kāi)始起步。 非接觸式轉(zhuǎn)子泵目前在國(guó)內(nèi)主要用作風(fēng)機(jī)和

20、真空泵，在介質(zhì)輸送領(lǐng)域的應(yīng)用還較少。多數(shù)生產(chǎn)廠家是定購(gòu)到國(guó)外產(chǎn)品后進(jìn)行測(cè)繪、生產(chǎn)，基本沒(méi)有對(duì)轉(zhuǎn)子型線進(jìn)行深入的研究，產(chǎn)品性能和國(guó)外差距較大。相應(yīng)理論就更少了。由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)、加工困難，也是導(dǎo)致國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家少的一個(gè)原因。目前轉(zhuǎn)子泵的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)使用單位和技術(shù)人員的認(rèn)識(shí)，一些學(xué)校和科研單位也已經(jīng)開(kāi)始了轉(zhuǎn)子泵在國(guó)內(nèi)的發(fā)展與研究，但與國(guó)外水平仍然相差甚遠(yuǎn)。國(guó)內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)子泵的研究，尤其是轉(zhuǎn)子型線的研究尚無(wú)一套完整的理論體系，缺乏理論性的研究。轉(zhuǎn)子型

21、線的設(shè)計(jì)方法大多采用測(cè)繪的方式，或者采用確定中心距，模擬轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)軌跡的方法來(lái)描繪</p><p>　　1.4 本文的研究?jī)?nèi)容及意義 </p><p>　　本課題主要針對(duì)目前國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子型線設(shè)計(jì)理論較少的情況，著重對(duì)轉(zhuǎn)子型線進(jìn)行理論研究。 </p><p>　　1.根據(jù)轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)要求和形成原理，主要研究了目前常見(jiàn)的擺線型線和圓弧型線的理論方程以及實(shí)際方程，及

22、其徑距比和面積利用系數(shù)。 </p><p>　　2.探討轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)方法。探討轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)的選取，如間隙、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的選取。介紹轉(zhuǎn)子泵主要部件的設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.以中心距為100 為例，對(duì)轉(zhuǎn)子泵的進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了三葉圓弧型線轉(zhuǎn)子泵，并且利用 SolidWorks 軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)子泵三維模型的建立</p><p><b>　　1.5 本

23、章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了凸輪泵的簡(jiǎn)介,并介紹本課題的背景和研究意義以及當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,最后提出了課題研究的目的及研究的主要內(nèi)容,根據(jù)幾何原理和嚙合特性建立凸輪泵轉(zhuǎn)子型線數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用相關(guān)的建模軟件建立凸輪泵的二維、三維模型,并對(duì)其模擬計(jì)算。</p><p>　　第 2 章 轉(zhuǎn)子泵結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　2.1 轉(zhuǎn)子泵

24、的工作原理</p><p>　　如圖2.1所示，當(dāng)兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，泵的吸入口相通的工作腔不斷增大，此時(shí)進(jìn)行吸入過(guò)程；當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)形成密閉腔，吸入結(jié)束；轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，密閉腔與泵的出口相通，密閉腔的介質(zhì)便從出口排出；與此同時(shí)轉(zhuǎn)子的另一側(cè)又處于容積增大的過(guò)程，進(jìn)行吸入。如此轉(zhuǎn)子連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，交替完成吸入和排出的過(guò)程，完成轉(zhuǎn)子泵的工作。兩葉轉(zhuǎn)子泵每轉(zhuǎn)一周，完成兩次吸入和排出工作。同理單葉轉(zhuǎn)子泵每轉(zhuǎn)一周，完成兩次吸入和排出工

25、作；三葉轉(zhuǎn)子泵每轉(zhuǎn)一周，完成三次吸入和排出工作[3][4] 。理論上三葉轉(zhuǎn)子泵具有更高的效率。</p><p>　　圖 2.1三葉轉(zhuǎn)子泵工作原理圖</p><p>　　2.2 轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.1轉(zhuǎn)子泵的組成 </p><p>　　轉(zhuǎn)子泵主要由轉(zhuǎn)子、一對(duì)同步嚙合齒輪、機(jī)械密封、泵體、泵體端蓋、傳動(dòng)箱、過(guò)渡盤(pán)、兩傳動(dòng)軸、

26、法蘭、聯(lián)軸器等零件組成。驅(qū)動(dòng)方式采用變速電機(jī)或定比減速電機(jī)或用戶依據(jù)自己需要對(duì)配套裝置進(jìn)行選擇，從而在較大范圍內(nèi)平穩(wěn)地調(diào)節(jié)輸出流量。轉(zhuǎn)子軸安裝在一對(duì)可以承受軸向負(fù)載的圓錐滾子軸承上。齒輪副安裝在一個(gè)帶油池的齒輪箱中。齒輪箱與泵體是彼此分離的，并相距一定距離，齒輪箱的油不會(huì)與泵體的介質(zhì)混合。轉(zhuǎn)子的加工精度要求較高，依據(jù)傳動(dòng)介質(zhì)而采用不同材料，如鑄鐵和不銹鋼。泵體處軸封采用精密的平衡或非平衡式機(jī)械密封。同步齒輪和箱體一般分別采用結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵

27、。傳動(dòng)軸采用中碳鋼[1][6]</p><p>　　2.2.2 轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)形式 </p><p>　　轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了轉(zhuǎn)子泵的形式，目前國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)形式大致有兩種：立式和臥式。立式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子軸線呈水平布置，兩軸線所構(gòu)成的平面與水平面垂直，轉(zhuǎn)子泵占地面積相對(duì)較小。進(jìn)出口呈水平方向設(shè)置，裝配和接管都比較方便。臥式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子軸線呈水平布置，兩軸線所構(gòu)成的平面平行于水平面，接管比較方

28、便。臥式相對(duì)于立式，重心較低，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性較好。</p><p>　　圖2.2轉(zhuǎn)子泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　2.3轉(zhuǎn)子泵零件的材料</p><p>　　2.3.1.殼體轉(zhuǎn)子泵的殼體材料是根據(jù)工作環(huán)境的外部條件做調(diào)整的。一般環(huán)境下,殼體材料是耐磨損耐腐燭的鑄鐵;在特殊的環(huán)境中,可選用特別硬化的球磨鑄鐵、高耐腐蝕的不銹鋼等。</p><p>

29、;　　2.3.2.轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子常見(jiàn)的材料有HT200和不銹鋼。有些轉(zhuǎn)子材料在HT200基礎(chǔ)上,選用一些特定的橡膠把整個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行完全包裹,使金屬芯不與材料接觸,這種轉(zhuǎn)子可以輸送腐蝕性的介質(zhì)。運(yùn)輸高腐蝕性的介質(zhì),如化學(xué)產(chǎn)品等,轉(zhuǎn)子可以選用不銹鋼材料或者是不銹鋼與聚四氟乙稀(PTFE)結(jié)合體,材料聚四氟乙烯安裝在凸輪栗的葉峰處。當(dāng)轉(zhuǎn)子磨損較為嚴(yán)重時(shí),不需要換整個(gè)轉(zhuǎn)子,只需要換葉峰部分即可,節(jié)省成本。</p><p>　

30、　2.3.3.軸承密封轉(zhuǎn)子泵中的軸承密封一般是機(jī)械密封,材料可以選用鑄鐵或者桂碳化合物等;選用填料密封時(shí),多用橡膠或合成材料。</p><p>　　2.3.4.其他零件轉(zhuǎn)子泵工作中,兩個(gè)傳動(dòng)軸傳遞扭矩不是很大,可以選用45號(hào)鋼。齒輪箱、端蓋等零件材料一般選用灰鑄鐵。</p><p>　　2.4 轉(zhuǎn)子泵的傳動(dòng)方式 </p><p>　　轉(zhuǎn)子泵的兩個(gè)轉(zhuǎn)子是通過(guò)一對(duì)高精度

31、的齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)兩轉(zhuǎn)子相對(duì)同步運(yùn)轉(zhuǎn)的。主動(dòng)軸一般通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)聯(lián)接。主動(dòng)軸傳遞的扭矩較大，軸要有足夠的強(qiáng)度和剛度，軸與轉(zhuǎn)子要固定牢靠，否則會(huì)造成轉(zhuǎn)子間隙發(fā)生變化，使泵非正常運(yùn)轉(zhuǎn)，輕則造成容積效率下降，重則會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子之間發(fā)生碰撞，使泵損毀。 </p><p>　　2.5 轉(zhuǎn)子泵的潤(rùn)滑方式 </p><p>　　齒輪和軸承的潤(rùn)滑方式，分為油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑兩大類。其中，油潤(rùn)滑又有滴油潤(rùn)滑、油環(huán)潤(rùn)滑、

32、飛濺潤(rùn)滑和壓力循環(huán)潤(rùn)滑等幾種方式。由于油潤(rùn)滑比脂潤(rùn)滑的散熱性好，因此，齒輪及軸承通常采用油潤(rùn)滑。</p><p>　　2.6 轉(zhuǎn)子泵的工作特點(diǎn)</p><p>　　轉(zhuǎn)子泵屬于回轉(zhuǎn)式容積泵，常用于輸送高粘度液體或多相流體，其性能、設(shè)計(jì)、及運(yùn)行與所輸送的介質(zhì)密切相關(guān)。介質(zhì)的流動(dòng)性質(zhì)決定了對(duì)泵的設(shè)計(jì)要求。泵在輸送高粘度液體時(shí)，要求工作可靠，性能穩(wěn)定，吸入性能好，不能斷流。泵的輸送介質(zhì)通常都有一定

33、的化學(xué)腐蝕性，有些介質(zhì)還屬于常溫下為固態(tài)，泵送狀態(tài)是在超過(guò)其熔點(diǎn)溫度的液態(tài)，泵內(nèi)又都存在由相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成的間隙，為使泵能保持高效運(yùn)行，并延長(zhǎng)使用壽命，泵的過(guò)流部件材質(zhì)需耐高溫，耐腐蝕，耐磨損。泵的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單以便于拆裝、清洗和維修[7-14]。 </p><p>　　轉(zhuǎn)子泵由于其工作原理及結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性表現(xiàn)為以下幾方面工作特點(diǎn)[8-11]： </p><p>　　1.輸送的液體介質(zhì)粘度范圍大

34、。從幾百厘泊到幾十萬(wàn)厘泊，從低粘度到半固體狀態(tài)的流體。 </p><p>　　2.泵內(nèi)過(guò)流面積大，過(guò)流平穩(wěn)，輸送過(guò)程中其流速不易使介質(zhì)發(fā)生破乳。 </p><p>　　3.泵內(nèi)吸入阻力小，轉(zhuǎn)子泵具有自吸能力。 </p><p>　　4.轉(zhuǎn)子泵無(wú)內(nèi)壓縮過(guò)程。在轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部，液體壓力并非由于容積縮小而提高，而是借助出液口的較高壓力使液體回流，以提高泵體容積中的液體壓力，即

35、所謂的等容積壓縮。故它比有內(nèi)壓縮要多消耗壓縮功，效率通常比有內(nèi)壓縮的各種泵低。這是其主要缺點(diǎn)。 </p><p>　　5.由于轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與殼體之間實(shí)際上是有一定的間隙，所以除軸承及同步齒輪外，轉(zhuǎn)子泵不存在其它的摩擦運(yùn)動(dòng)，這就使得這種機(jī)型具有基礎(chǔ)小、無(wú)振動(dòng)、壽命長(zhǎng)、械效率高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也無(wú)需對(duì)轉(zhuǎn)子及泵體進(jìn)行潤(rùn)滑，免使輸送的介質(zhì)含油。當(dāng)然，正是轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與殼體之間的的間隙存在，造成液體泄漏，從而影響轉(zhuǎn)子泵高

36、壓力、高效率的發(fā)展。 </p><p>　　6.可以輸送含有氣體的介質(zhì)。經(jīng)過(guò)特殊改進(jìn)葉型，如在葉面上掛上橡膠涂層，也可輸送帶有細(xì)微粒子的介質(zhì)。 </p><p>　　7.效率在 70%左右，高效區(qū)域?qū)挕?</p><p>　　8.性能可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自吸性好、重量輕，體積小，維修、清理方便。 </p><p>　　9.具有計(jì)量功能，與往復(fù)

37、泵一樣，具有正排量特性，可使用于計(jì)量場(chǎng)合。</p><p>　　2.7轉(zhuǎn)子泵的排量及流量</p><p>　　2.7.1轉(zhuǎn)子泵的排量</p><p>　　轉(zhuǎn)子泵的排量是指轉(zhuǎn)子泵中兩個(gè)傳動(dòng)軸帶動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周所輸出介質(zhì)的體積,常用單位有ml/r、L/r等。轉(zhuǎn)子泵的排量決定于其內(nèi)部封閉腔的幾何體積,不同轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸不同,排量也有所差別。計(jì)算公式為:<

38、/p><p>　　式中: V-----轉(zhuǎn)子泵的排量,ml/r;</p><p>　　B-----轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子的寬度,mm。</p><p>　　2.7.2轉(zhuǎn)子泵的流量</p><p>　　2.7.2.1.理論流量</p><p>　　理論流量是指轉(zhuǎn)子泵在工作過(guò)程中,不考慮泄漏損失的情況下,在單位時(shí)間內(nèi)輸送介質(zhì)的體積,常用單

39、位有。理論流量與排量之間的關(guān)系如下:</p><p>　　式中： -----轉(zhuǎn)子泵的理論流量, ;</p><p>　　N -----轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,r/min。</p><p>　　2.7.2.2.實(shí)際流量</p><p>　　實(shí)際流量時(shí)指轉(zhuǎn)子泵在工作過(guò)程中考慮到泄漏損失,即凸輪菜在單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際輸送介質(zhì)的體積。由于產(chǎn)生泄漏損失的原因,所以實(shí)

40、際流量一定小于理論流量,關(guān)系為:</p><p>　　式中： q-----轉(zhuǎn)子泵的實(shí)際流量, ;</p><p>　　—工作過(guò)程中泄漏量, ;</p><p>　　—轉(zhuǎn)子泵的容積效率,一般取0.8-0.9。</p><p>　　2.7.2.3.額定流量</p><p>　　額定流量時(shí)指在額定的轉(zhuǎn)速和額定的壓力情況下,轉(zhuǎn)

41、子泵實(shí)際輸送的介質(zhì)體積。在各種泵的產(chǎn)品樣本上或者銘牌都標(biāo)出的是額定流量。</p><p><b>　　2.8 本章小結(jié) </b></p><p>　?。?）分析了轉(zhuǎn)子泵的工作原理、組成結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)。其主要優(yōu)點(diǎn)有： </p><p>　　1.結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、自吸性好、對(duì)污染不敏感、維修、清理方便； </p><p&

42、gt;　　2.輸送介質(zhì)粘度范圍寬廣，能夠輸送高粘度的介質(zhì)，輸送過(guò)程中不易發(fā)生介質(zhì)破乳。 </p><p>　　3.轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與泵腔之間不直接接觸而留有間隙，所以基本無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)、震動(dòng)小、機(jī)械效率高。 </p><p>　　4.安全可靠，能夠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。 </p><p>　?。?）介紹了轉(zhuǎn)子泵具有廣泛應(yīng)用的原因所在，介紹了轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子的多種形式以及應(yīng)用場(chǎng)合

43、。簡(jiǎn)單介紹了理論型線和實(shí)際型線，以及轉(zhuǎn)子的各種術(shù)語(yǔ)。并且提出了轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　（3）圓弧型線和擺線型轉(zhuǎn)子,工業(yè)泵中應(yīng)用較多，可用來(lái)輸送各種流體、流體與固體混合物、顆粒狀固體，甚至活性體(如魚(yú)蝦等)，適用于農(nóng)業(yè)、污水處理業(yè)、食品加工業(yè)、飲料釀制業(yè)、鑿井業(yè)、化學(xué)工業(yè)、建筑業(yè)、造紙業(yè)、資源回收業(yè)、原油開(kāi)采業(yè)等各行業(yè)的有關(guān)流質(zhì)輸送場(chǎng)合。本文著重對(duì)圓弧型線和擺線型線進(jìn)行研究。</p>

44、;<p>　　第 3 章 轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子型線方程</p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子型線 </p><p>　　轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)子泵的核心部件，轉(zhuǎn)子型線決定轉(zhuǎn)子泵的性能指標(biāo)。轉(zhuǎn)子型線是指轉(zhuǎn)子橫斷面的外輪廓線。轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子有理論型線和實(shí)際型線。兩轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中相互嚙合而沒(méi)有間隙的型線稱為理論型線。將理論型線進(jìn)行修正，以保證裝配后的實(shí)際間隙數(shù)值能滿足使用要求，則修正的型線即為實(shí)際型線[

45、1]。實(shí)際生產(chǎn)的轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子使用的都是實(shí)際型線。 </p><p>　　轉(zhuǎn)子泵工作時(shí)，兩轉(zhuǎn)子在等速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，任一瞬時(shí)，轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子理論型線必須滿足以下兩個(gè)基本條件：（1）兩轉(zhuǎn)子有唯一的接觸點(diǎn)；（2）兩轉(zhuǎn)子接觸點(diǎn)處的速度矢量在接觸點(diǎn)公法線方向上投影為零[3]。所以兩轉(zhuǎn)子的理論型線必須是共軛曲線。 </p><p>　　轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子型線有橢圓形、凸輪形、圓弧形、擺線形、漸開(kāi)線形、蝶形等多種，葉數(shù)

46、多為 2～3 葉，部分產(chǎn)品也有 4～5 葉（凸輪及蝶形可為 1 葉） [3]。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉數(shù)為3 葉或 3 葉以上時(shí)轉(zhuǎn)子可以做成螺旋式。高粘度介質(zhì)的輸送多采用雙葉轉(zhuǎn)子形式；當(dāng)輸送液體粘度較低并且要求排出壓力較大時(shí)，可以采用三葉轉(zhuǎn)子形式。增加轉(zhuǎn)子葉數(shù)或選用螺旋式，能改善流質(zhì)輸送的不均勻性[15][16]。 </p><p>　　漸開(kāi)線型的轉(zhuǎn)子腔容積利用系數(shù)較高，在鼓風(fēng)機(jī)中應(yīng)用較多；而圓弧型線和擺線型轉(zhuǎn)子,工業(yè)泵中應(yīng)用較

47、多，可用來(lái)輸送各種流體、流體與固體混合物、顆粒狀固體，甚至活性體(如魚(yú)蝦等)，適用于農(nóng)業(yè)、污水處理業(yè)、食品加工業(yè)、飲料釀制業(yè)、鑿井業(yè)、化學(xué)工業(yè)、建筑業(yè)、造紙業(yè)、資源回收業(yè)、原油開(kāi)采業(yè)等各行業(yè)的有關(guān)流質(zhì)輸送場(chǎng)合 [17] 。 </p><p>　　因?yàn)橛型烬X輪的驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)子泵的兩轉(zhuǎn)子間可以保持一定的間隙，這樣既有利于高粘度液體的輸送，又使轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子無(wú)須潤(rùn)滑就能工作。這樣既解決了潤(rùn)滑問(wèn)題，又可以不污染轉(zhuǎn)子泵所輸送的

48、介質(zhì)。</p><p>　　在轉(zhuǎn)子橫斷面圖形上，凸起的部分稱為葉峰，凹入的部分稱為葉谷。在理論曲線下，兩轉(zhuǎn)子相互對(duì)滾時(shí)，一個(gè)轉(zhuǎn)子的葉峰與另一個(gè)轉(zhuǎn)子的葉谷相嚙合，相當(dāng)于有兩個(gè)半徑相等的圓相互作純滾動(dòng)。這樣的圓稱為節(jié)圓，兩節(jié)圓的切點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。過(guò)葉峰最凸點(diǎn)所作的圓稱為葉頂圓，過(guò)葉谷最凹點(diǎn)所作的圓稱為葉根圓。葉峰的對(duì)稱線稱為長(zhǎng)軸，葉谷的對(duì)稱軸稱為短軸 [18][19]。 </p><p>　　在對(duì)

49、轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定轉(zhuǎn)子型線時(shí)，還必須考慮一下幾個(gè)要求： </p><p>　　1.轉(zhuǎn)子泵應(yīng)該有優(yōu)良的工作性能指標(biāo)，轉(zhuǎn)子泵泵腔的利用率要盡可能的高，及轉(zhuǎn)子所占的體積要盡可能的小。 </p><p>　　2.轉(zhuǎn)子型線要有良好的幾何對(duì)稱性，以保證轉(zhuǎn)子泵的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，盡可能的減小噪音。 </p><p>　　3.轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)要盡可能的系列化，具有優(yōu)良的互換性，以減少設(shè)計(jì)

50、和生產(chǎn)成本，方便產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)、成產(chǎn)。 </p><p>　　4.轉(zhuǎn)子的葉鋒、葉谷要具有足夠的強(qiáng)度。 </p><p>　　5.轉(zhuǎn)子要容易制造，易得到較高的精度。</p><p>　　3.2基本尺寸關(guān)系 </p><p>　　圓弧轉(zhuǎn)子型線的葉峰為圓弧線，葉谷為圓弧包絡(luò)線。葉峰位于節(jié)圓以外，葉谷位于節(jié)圓以內(nèi)，兩者在節(jié)圓處相接。圓弧型線的葉峰圓弧

51、的圓心位于長(zhǎng)軸之上。圓弧型線示意圖.見(jiàn)圖 3.1</p><p>　　圖3.1三葉圓弧型線示意圖</p><p>　　設(shè)轉(zhuǎn)子的葉數(shù)為z，轉(zhuǎn)子葉頂圓半徑為，轉(zhuǎn)子葉峰圓半徑r ，兩轉(zhuǎn)子中心距2a，轉(zhuǎn)子葉峰圓弧的圓心到轉(zhuǎn)子中心距離為b 。這些參數(shù)之間的關(guān)系是：</p><p><b>　?。?-1） </b></p><p>

52、　　聯(lián)立以上兩式，可得：</p><p>　　設(shè)節(jié)圓半徑為，葉根圓半徑為，則有：</p><p>　　3.3 圓弧型線方程 </p><p>　　3.2.1 理論型線方程 </p><p>　　1. 葉峰理論型線方程。如圖 3.1所示，在坐標(biāo)系中，葉峰的理論型線的參數(shù)方程為：</p><p><b>　　(

53、3-2)</b></p><p><b>　　式中: </b></p><p>　　2. 葉谷理論型線方程。</p><p>　　如圖 3.2 所示，以轉(zhuǎn)子為參照物建立坐標(biāo)系，當(dāng)轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)角度α ，轉(zhuǎn)繞軸心沿逆時(shí)針?lè)较蜃赞D(zhuǎn)角度α 。</p><p>　　葉峰與葉谷相互嚙合，設(shè)嚙合點(diǎn)為。兩共軛曲線在

54、點(diǎn)的公法線必定通過(guò)節(jié)點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)葉峰的圓心 ，因此三點(diǎn)落在同一條直線上。葉峰與葉谷相互嚙合，設(shè)嚙合點(diǎn)為。兩共軛曲線在點(diǎn)的公法線必定通過(guò)節(jié)點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)葉峰的圓心 ，因此三點(diǎn)落在同一條直線上。</p><p>　　圖3.2圓弧型線轉(zhuǎn)子嚙合示意圖</p><p>　　葉峰與葉谷相互嚙合，設(shè)嚙合點(diǎn)為。兩共軛曲線在點(diǎn)的公法線必定通過(guò)節(jié)點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)葉峰的圓心 ，因此三點(diǎn)落在同一條直線上。 </p>

55、;<p>　　過(guò)點(diǎn)做的平行線交的延長(zhǎng)線于點(diǎn) M ，與軸成夾角β 。過(guò)點(diǎn)做 軸的平行線，交軸于點(diǎn)D。過(guò)點(diǎn)做軸的平行線，交于點(diǎn)Q。過(guò)點(diǎn)M 做 軸的平行線交的延長(zhǎng)線于點(diǎn)E ，做軸的垂直線MF 。過(guò)點(diǎn)G 做軸的平行線，交的反向延長(zhǎng)線于點(diǎn)N 。點(diǎn)P 是線段的中點(diǎn)，可以寫(xiě)出：</p><p><b>　　所以有:</b></p><p><b>　?。?-

56、3） </b></p><p>　　因?yàn)橛?，所?，嚙合點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為：</p><p><b>　　（3-4）</b></p><p>　　嚙合點(diǎn)在坐標(biāo)系 中的坐標(biāo)軌跡即為葉谷理論型線的參數(shù)方程，其中標(biāo)軌跡即為</p><p>　　3.2.2 實(shí)際型線方程</p><p>　　

57、如圖 3.3 所示，設(shè)兩轉(zhuǎn)子之間的間隙為δ ，葉峰的實(shí)際半徑為，形成葉谷實(shí)際型線的共軛圓弧半徑為，則有：</p><p>　　圖3.3圓弧型線轉(zhuǎn)子的實(shí)際線性</p><p>　　參照式（3-2），可得出葉峰的實(shí)際型線方程：</p><p>　　參照式（3-4），可以得出葉谷實(shí)際型線方程：</p><p>　　3.4 徑距比的選取 </p

58、><p>　　轉(zhuǎn)子葉頂圓直徑D和兩轉(zhuǎn)子中心距 2a之比，稱為徑距比</p><p>　　3.3.1 葉谷曲率半徑</p><p>　　圖3.4圓弧型線轉(zhuǎn)子速度分析圖</p><p>　　如圖 3.12 所示，以轉(zhuǎn)子 為參考系，當(dāng)兩轉(zhuǎn)子中線繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn) P 在轉(zhuǎn)子的節(jié)圓上運(yùn)動(dòng)。過(guò)轉(zhuǎn)子 的葉峰圓圓心和節(jié)點(diǎn) P 作直線 L ，交以為圓心，長(zhǎng)度b 為

59、半徑的圓于點(diǎn)為，所以有。 當(dāng)線段以角速度ω 繞點(diǎn)1O 旋轉(zhuǎn)時(shí)，線段 以角速度 2ω 繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，直線 L 上P 點(diǎn)和 S 點(diǎn)的線速度分別為：</p><p>　　從點(diǎn)引直線 L 的垂線并與之交于點(diǎn) H ，令 在與 L 垂直方向上的分量為：</p><p><b>　　故:</b></p><p>　　設(shè)直線L與轉(zhuǎn)子的葉谷交于 G 點(diǎn)，則 L 為

60、葉谷在 G 點(diǎn)的法線，且。此時(shí)，直線L的瞬時(shí)旋中心 ，也就是該葉谷在 G 點(diǎn)的曲率中心，應(yīng)為直線 L 在兩個(gè)無(wú)限接近位置上的交點(diǎn)。點(diǎn)P 和點(diǎn)S 的線速度分量又可寫(xiě)為：</p><p><b>　　故有: </b></p><p>　　聯(lián)立上述兩個(gè)等式，得到: </p><p>　　轉(zhuǎn)子的葉谷在 G 點(diǎn)的曲率半徑為：</p><

61、;p><b>　　在中, </b></p><p><b>　　即: </b></p><p><b>　　故: </b></p><p>　　3.3.2 拐點(diǎn)和駐點(diǎn)存在的條件 </p><p>　　型線上曲率半徑無(wú)窮大（ ρ =∞）的點(diǎn)稱為拐點(diǎn)，曲率半徑為零（ ρ =0

62、）的點(diǎn)稱為駐點(diǎn)。 1. 拐點(diǎn)存在的條件。設(shè)時(shí) ρ =∞，則 ，即。 在 中，當(dāng) α =0（點(diǎn) G 位于連線之上）時(shí)， 達(dá)到 g 的最小值；當(dāng)（G 點(diǎn)與P點(diǎn)重合）時(shí)， 達(dá)到 g 的最大值 。 由于 應(yīng)滿足，即的關(guān)系，因此拐點(diǎn)存在的條件是：</p><p>　　由式（3-1）可知，前者為恒成立的不等式。后一個(gè)不等式可以化為：</p><p>　　2.駐點(diǎn)的存在條件。設(shè)</p>

63、<p><b>　　令</b></p><p><b>　　得</b></p><p>　　分析式（3-24），有三種情況： </p><p>　　（1）當(dāng)時(shí)， ρ >0，葉谷上沒(méi)有駐點(diǎn)； </p><p>　?。?）當(dāng)時(shí)， ρ =0，半個(gè)葉谷上有一個(gè)駐點(diǎn)；</p>&

64、lt;p>　　3）當(dāng)時(shí)，存在兩個(gè) g 值（不等于 ），是，即 ρ =0。此時(shí)半個(gè)葉谷上有兩個(gè)駐點(diǎn)。</p><p>　　所以駐點(diǎn)存在（ ρ =0）的條件為：</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　故有：</b></p><p>　　即：（z=3時(shí)，=0.9669

65、）</p><p>　　3.3.3 徑距比的適用范圍 </p><p>　　圖 3.12 中，當(dāng)曲率中心 位于型線（ G 點(diǎn)）左側(cè)時(shí)， ρ >0，葉谷呈凸形；當(dāng)位于G 點(diǎn)右側(cè)時(shí)， ρ <0，葉谷呈凹形。若G 點(diǎn)位置變化時(shí)，ρ 改變符號(hào)，則葉谷凹凸并存。而ρ 要改變符號(hào)，必須經(jīng)過(guò) ρ =∞（拐點(diǎn)）或 ρ =0(駐點(diǎn))來(lái)實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　1.當(dāng)時(shí)

66、，葉谷呈凸形，當(dāng) 時(shí)，雖然葉谷與葉根半徑交點(diǎn)處的曲率半徑 ρ =∞,但此處并非凹凸并存，而是雙邊凸形的。這樣的葉型密封狀況差，面積利用系數(shù)小，一般很少采用。</p><p>　　2.當(dāng)時(shí)，葉谷型線上有拐點(diǎn)，沒(méi)有駐點(diǎn)，并且凹凸并存，可以和葉峰型線光滑連接。轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉谷凹面與另一葉峰相互嚙合，密封區(qū)域較長(zhǎng)。葉型面積</p><p>　　利用系數(shù)也比較大，因此實(shí)際應(yīng)用較廣。 </p&g

67、t;<p>　　3.當(dāng)時(shí)，葉谷上有拐點(diǎn)和駐點(diǎn)存在，型線凹凸并存。但圓弧包絡(luò)線成交叉狀，其中 為包絡(luò)線上 ρ =0的兩個(gè)駐點(diǎn)，線段與的交點(diǎn)為 。葉谷實(shí)際型線是，在處呈尖角狀（稱之為角點(diǎn)），嚙合時(shí)密封性能很差。這樣的葉型面積利用系數(shù)較大，如果采用，必須對(duì)角點(diǎn)部分進(jìn)行修正。 </p><p>　　4.當(dāng)時(shí)，角點(diǎn)會(huì)顯得非常突出，這樣的葉型不能使用。 可見(jiàn)，的適用范圍為。在適用范圍內(nèi)葉谷凹凸并存，沒(méi)有角點(diǎn)。&

68、lt;/p><p><b>　　3.5本章小結(jié)</b></p><p>　　對(duì)圓弧葉型就行了理論分析，得出了和圓弧葉型的理論型線、實(shí)際型線以及面積利用系數(shù)。圓弧葉型的面積利用系數(shù)和徑距比有關(guān)，隨著選取徑距比的增大，面積利用系數(shù)增大，但徑距比不能一味的增大，也不能過(guò)小，必須控制在一定的范圍內(nèi)，否則設(shè)計(jì)出的型線無(wú)法使用。并且兩葉和三葉的面積利用系數(shù)相差不大。所以，圓弧葉型適合

69、設(shè)計(jì)成和三葉的。</p><p>　　第四章主要零部件校核</p><p><b>　　4.1齒輪校核</b></p><p>　　4.1.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>　　1>按傳動(dòng)方案：選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。壓力角取20°</p><p>　　2>

70、轉(zhuǎn)子泵為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。</p><p>　　3>材料選擇：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》191頁(yè)表10-1選擇齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度240 HBS。</p><p>　　4>齒數(shù)選擇：Z=30 </p><p>　　4.1.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版設(shè)計(jì)

71、計(jì)算公式（10-11）進(jìn)行試算齒輪分度圓直徑，即</p><p>　　4.1.3確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p>　?。?）試選載荷系數(shù)。</p><p>　?。?）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版圖10-20選取區(qū)域系數(shù)。</p><p>　　（3）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版圖10-26查得。</p><p>　?。?）計(jì)算小齒

72、輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　（5）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表10-7 選取齒寬系數(shù)</p><p>　　（6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)</p><p>　?。?）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版圖10-25d按齒面硬度查得齒輪1的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ；齒輪2的接觸疲勞強(qiáng)度極限。</p><p>　　(8)

73、由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版式（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。</p><p>　　（9）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù); 。</p><p>　?。?0）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。</p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版式（10-14）得</p><p>　?。?1）許用接觸應(yīng)力取二者較小者作

74、為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　4.1.4試算小齒輪分度圓直徑</p><p>　　（1）試算小齒輪分度圓直徑</p><p><b>　　==68.763</b></p><p><b>　?。?）計(jì)算圓周速度</b></p><p><b>　

75、?。?）計(jì)算齒寬</b></p><p>　　（4）計(jì)算載荷系數(shù)K。</p><p>　　已知使用系數(shù)根據(jù)v= 3.45 m/s,7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)</p><p><b>　　齒輪的圓周力：</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表10-4查得的值與齒輪的相同，故

76、</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表10-3查得.故載荷系數(shù)</p><p>　　11.111.41.42=1.191</p><p>　?。?）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-12）得</p><p><b>　　（6）計(jì)算模數(shù)</b></p><p>　　4.1.5按

77、齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版由式（10-7）</p><p>　　4.1.6確定計(jì)算參數(shù)</p><p>　　（1）計(jì)算載荷系數(shù)。</p><p><b>　　試選</b></p><p>　　（2）從《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版根據(jù)縱向重合 </p><p

78、><b>　　（3）查齒形系數(shù)。</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版圖10-17查得</p><p>　?。?）查取應(yīng)力校正系數(shù)。</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版圖10-18查得</p><p>　?。?）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版圖10-24c查得齒輪1的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；齒輪2的彎曲強(qiáng)度極

79、限 ；</p><p>　?。?）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，；</p><p>　?。?）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（10-12）得</p><p>　?。?）計(jì)算齒輪的 并加以比較。</p><p><b>

80、;　　=</b></p><p>　　由此可知齒輪2的數(shù)值大于齒輪1的數(shù)值，故取齒輪2的數(shù)值。</p><p><b>　　4.1.7設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 大于由齒面齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的法面模數(shù)，取1.5，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞

81、強(qiáng)度得的分度圓直徑100.677mm 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。</p><p><b>　　取 ，則 </b></p><p>　　4.1.8幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　4.1.8.1計(jì)算齒輪的分度圓直徑</p><p>　　4.1.8.2計(jì)算中心距</p><p><b>

82、　　a=</b></p><p>　　將中以距圓整為100mm.</p><p>　　4.1.8.3計(jì)算齒輪寬度</p><p>　　考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒輪2和節(jié)省材料一般將小齒輪略微加寬（5-10mm）但本設(shè)計(jì)是共軛齒輪 不比考慮.故</p><p>　　4.1.9按圓整中心距后的校核強(qiáng)度</p>

83、<p>　　4.1.9.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核</p><p>　　按前述做法，先計(jì)算式（10-10）中參數(shù)，計(jì)算結(jié)果如下：</p><p>　　11.111.41.42=1.191==68.763</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　代入下式：</

84、b></p><p>　　齒面接觸疲勞滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降</p><p>　　4.1.9.2齒根彎曲疲勞校核強(qiáng)度</p><p>　　按前述做法先計(jì)算式（10-6）中的各參數(shù) </p><p>　　齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　4.1.10主要設(shè)計(jì)結(jié)論</p>

85、;<p>　　齒數(shù) 模數(shù) 齒寬</p><p><b>　　中心距a=</b></p><p>　　齒輪選用40Cr（調(diào)制）齒輪按7及精度設(shè)計(jì) 齒寬 </p><p><b>　　4.2軸的校核</b></p><p><b>　　4.2.1主動(dòng)軸</b

86、></p><p>　　4.2.1.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　若取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)的效率,則</p><p>　　4.2.1.2求作用在齒輪上的力</p><p>　　因已知齒輪的分度圓直徑為</p><p>　　圓周力 ,徑向力 及軸向力 的</p><p>　

87、　4.2.1.3初步確定軸的最小直徑</p><p>　　先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-3,取 ,于是得</p><p>　　輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).</p><p>　　聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩, 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故

88、取 ,則:</p><p>　　按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003或手冊(cè),選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為2500000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=112mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度.</p><p>　　4.2.2從動(dòng)軸與主動(dòng)軸相似故設(shè)計(jì)相同</p><p>　　4.2.2.1求輸出軸上

89、的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　若取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)的效率,則</p><p>　　4.2.2.2求作用在齒輪上的力</p><p>　　因已知齒輪1的分度圓直徑為</p><p>　　圓周力 ,徑向力 及軸向力 的</p><p>　　4.2.2.3初步確定軸的最小直徑</p><p>

90、;　　先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表15-3,取 ,于是得</p><p>　　4.2.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p>　　1)根據(jù)聯(lián)軸器為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸

91、端直徑取擋圈直徑D=35mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取.</p><p>　　2)初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為dDT=32mm75mm20mm，故 ；而。

92、因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為dDT=40mm79mm26mm，故 ；而。</p><p>　　3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑 ；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為40mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。

93、齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，故取h=5mm ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，取。</p><p>　?。?）軸上零件的周向定位</p><p>　　齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=8mm12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平

94、鍵為6mm9mm17mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。</p><p><b>　　4.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　主要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子泵的主要零件軸和齒輪的尺寸、校核的轉(zhuǎn)子泵的主要零件軸和齒輪的強(qiáng)度.</p><p>　　第 5章 轉(zhuǎn)子泵三維設(shè)計(jì)</p>&

95、lt;p>　　5.1 SolidWorks 簡(jiǎn)介 </p><p>　　SolidWorks 軟件是世界上第一個(gè)基于 Windows 開(kāi)發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)，并且SolidWorks 件功能強(qiáng)大，組件繁多。SolidWorks 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新SolidWorks 的三大點(diǎn)，使得 SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方

96、案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)SolidWorks 對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 </p><p>　　除了進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)外，SolidWorks 還集成了強(qiáng)大的輔助功能，可以對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行三維瀏覽、運(yùn)動(dòng)模擬、碰撞和運(yùn)動(dòng)分析、受力分析等。 </p><p>　　SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。使用 S

97、olidWorks，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。 </p><p>　　采用 SolidWorks 對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)而言，突出體現(xiàn)以下幾大優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　1、縮短新產(chǎn)品的研制周期，有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代和技術(shù)改進(jìn)、改型； </p><p>　　2、提高產(chǎn)品的質(zhì)量； </p><p>　

98、　3、提高設(shè)計(jì)人員的工作效率； </p><p>　　4、降低生產(chǎn)成本； </p><p>　　5、增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力； </p><p>　　6、提高企業(yè)的整體技術(shù)水平。 </p><p>　　在 SolidWorks 中，當(dāng)生成新零件時(shí)，可以直接參考其他零件并保存這種參考關(guān)系。在裝配的環(huán)境里可以方便地設(shè)計(jì)和修改零件。在裝配體中可以動(dòng)態(tài)

99、地看裝配體的所有運(yùn)動(dòng)，并且可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查和間隙檢測(cè)。</p><p><b>　　5.2轉(zhuǎn)子泵設(shè)計(jì)</b></p><p>　　慮到轉(zhuǎn)子泵所輸送介質(zhì)的種類，以及衛(wèi)生防腐等的需求，轉(zhuǎn)子材料宜選用不銹鋼材料。如有防腐要求，也可選用其他材料，并對(duì)轉(zhuǎn)子表面進(jìn)行處理，如鍍或覆蓋防腐材料</p><p>　　圖5.1三葉圓弧轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)圖

100、</p><p>　　轉(zhuǎn)子泵泵蓋、泵殼體造型結(jié)構(gòu)要求比較復(fù)雜，必須考慮其腐蝕、衛(wèi)生以及封等要求。泵腔要求正好能夠容納轉(zhuǎn)子并要留合適的間隙，間隙的選取可參考轉(zhuǎn)子間隙章節(jié)。泵殼的進(jìn)出口的連接方式要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)子泵泵蓋、泵殼一般選用不銹鋼材料。</p><p><b>　　圖5.2轉(zhuǎn)子泵泵殼</b></p><p>　　圖5.3轉(zhuǎn)子泵泵殼

101、端蓋</p><p>　　轉(zhuǎn)子泵齒輪箱與轉(zhuǎn)子泵泵殼體是分開(kāi)的，內(nèi)部齒輪采用飛濺潤(rùn)滑，鑄造成型，灰口鑄鐵鑄造，采用 HT200 材料。</p><p>　　圖5.4轉(zhuǎn)子泵齒輪箱</p><p>　　圖5.5轉(zhuǎn)子泵車輪箱端蓋(主動(dòng)軸) 圖5.6轉(zhuǎn)子泵車輪箱端蓋(從動(dòng)軸)</p><p>　　圖5.7轉(zhuǎn)子泵軸承支撐件</p><

102、p>　　軸為轉(zhuǎn)子泵的重要傳動(dòng)部件，轉(zhuǎn)子泵有兩根軸，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸。主動(dòng)軸通過(guò)連軸器連接動(dòng)力源，并將轉(zhuǎn)速與扭矩通過(guò)同步齒輪傳動(dòng)給從動(dòng)軸。主動(dòng)軸和從動(dòng)軸分別通過(guò)花鍵和轉(zhuǎn)子連接，將動(dòng)力傳動(dòng)給轉(zhuǎn)子。在軸的設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意花鍵和平鍵在徑向上的角度關(guān)系，使齒輪和轉(zhuǎn)子有合適的相對(duì)角度，以保證裝配后轉(zhuǎn)子在正常的工作位置上</p><p><b>　　圖5.8主動(dòng)軸</b></p><

103、;p>　　在 SolidWorks 中完成轉(zhuǎn)子泵零部件的三維建模后，即可在 SolidWorks 中進(jìn)行轉(zhuǎn)子泵裝配。首先插入泵殼進(jìn)行定位，其他零件的裝配均已泵殼為基準(zhǔn)。然后依次插入齒輪箱，泵蓋等部件添加配合。 為了便于裝配和減少裝配的工作量，建立多個(gè)裝配體，分別裝配兩個(gè)軸以及軸系零件和轉(zhuǎn)子。裝配的過(guò)程中，要按照預(yù)先設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子與軸、齒輪與軸的相對(duì)位置關(guān)系，以保證能夠正確的裝配，以免發(fā)生非設(shè)計(jì)性錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)子干涉。然后在將多個(gè)裝配體進(jìn)行裝配

104、。</p><p>　　采用這種方法可以實(shí)現(xiàn)同系列的產(chǎn)品，在只從新裝配轉(zhuǎn)子就可實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的裝配，可提高工作效率。 在裝配主裝配體的工作中，添加兩轉(zhuǎn)子的斷面重合。根據(jù)前面設(shè)計(jì)的同步齒輪，兩轉(zhuǎn)子間添加距離配合為100。裝配結(jié)束后，調(diào)整兩個(gè)轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，使兩轉(zhuǎn)子處以正常的相對(duì)位置，并也要保證同步齒輪基本處于嚙合狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)行后面的三維碰撞仿真時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)為良好的相切嚙合狀態(tài)。 裝配好轉(zhuǎn)子泵的三維裝配圖如圖 5.8 所

105、示。</p><p>　　圖5.8轉(zhuǎn)子泵裝配體</p><p><b>　　5.5 本章小結(jié) </b></p><p>　　針對(duì)前面章節(jié)所繪制的轉(zhuǎn)子型線，進(jìn)行了轉(zhuǎn)子三維模型建立。并設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子泵其他部件的三維模型，進(jìn)行了裝配。</p><p><b>　　第五章 總結(jié) </b></p>

106、<p>　　本文在分析了圓弧轉(zhuǎn)子泵的工作原理和內(nèi)、外轉(zhuǎn)子齒廓形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)圓弧轉(zhuǎn)子泵的關(guān)鍵部件——內(nèi)、外轉(zhuǎn)子進(jìn)行設(shè)計(jì)及深入研究，采用優(yōu)化方法對(duì)圓弧轉(zhuǎn)子泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)；基于 Solidworks 軟件開(kāi)發(fā)了內(nèi)、外轉(zhuǎn)子專用建模軟件；最后對(duì)所設(shè)計(jì)的圓弧轉(zhuǎn)子泵流場(chǎng)特性進(jìn)行了仿真分析，并與產(chǎn)品技術(shù)性能的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以驗(yàn)證仿真分析的正確性。通過(guò)對(duì)圓弧轉(zhuǎn)子泵的設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行基礎(chǔ)研究，獲得了如下結(jié)論： </p>

107、<p>　?、?基于包絡(luò)嚙合理論推導(dǎo)了內(nèi)轉(zhuǎn)子漸開(kāi)線齒廓方程，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究分析了圓弧轉(zhuǎn)子泵的基本參數(shù)選擇方法；研究了短幅外擺線齒廓曲率半徑對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)子廓形的影響，得到避免內(nèi)轉(zhuǎn)子齒形產(chǎn)生頂切的約束方法。 </p><p>　?、?通過(guò)優(yōu)化分析的方法獲取了創(chuàng)成系數(shù)和弧徑系數(shù)的最佳值，并采用優(yōu)化方法對(duì)原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，結(jié)果表明優(yōu)化方案在不突破原邊界尺寸的條件下可使圓弧轉(zhuǎn)子泵排量指標(biāo)獲得提升。

108、 </p><p>　?、?定性分析了進(jìn)、排油腔結(jié)構(gòu)對(duì)圓弧轉(zhuǎn)子泵容積效率的影響，提出了一種依次由漸開(kāi)轉(zhuǎn)子齒廓內(nèi)等距線、圓弧過(guò)渡線和外轉(zhuǎn)子圓弧齒廓內(nèi)等距線光順連接而成的新型封油曲線，有利于最大程度地利用進(jìn)油慣性從而提高圓弧轉(zhuǎn)子泵的容積效率。</p><p><b>　　致 謝 </b></p><p>　　感謝機(jī)械電子工程專業(yè)全體學(xué)生以及我

109、的舍友在學(xué)習(xí)和生活我的關(guān)心和幫助，使得我的研究生生活充滿了溫暖和歡樂(lè)。我非常珍視他們的友誼，祝福他們今后工作順利！生活幸福美滿！。 衷心感謝宋愛(ài)平教授對(duì)本論文細(xì)心的評(píng)閱和寶貴指導(dǎo)，對(duì)本文的稿提供了莫大的幫助。 感謝培育我的母校揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院，給我提供了良好的習(xí)環(huán)境和活條件。 感謝我的父母多年來(lái)對(duì)我的養(yǎng)育和艱辛付出，你們關(guān)懷和支持給了在遠(yuǎn)方學(xué)習(xí)的我以熱愛(ài)生活的理念和不斷前行的動(dòng)力。 感謝所有關(guān)心與支持我的人們。 </p>

110、<p>　　最后，向?qū)忛啽菊撐囊约皡⒓诱撐拇疝q的專家、老師們致以真誠(chéng)謝意！ </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 趙永東.螺旋式三葉羅茨泵設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)子 CAD 研究.哈爾濱工程大學(xué)，2001 </p><p>　　[2] 徐秀生，張維學(xué)，鄒云詳. 外環(huán)流高粘度轉(zhuǎn)子泵的研制. 石油化工設(shè)備技術(shù)

111、，2001,22</p><p><b>　　（3）：32~36</b></p><p>　　[3] 張鐵柱，張洪信，趙紅. 非接觸式轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子理論型線與實(shí)際型線設(shè)計(jì). 機(jī)械工程學(xué)</p><p>　　報(bào)，2002,38(11)：152~155 </p><p>　　[4] 林洪義. 回轉(zhuǎn)式容積泵理論與設(shè)計(jì).

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