[发明专利]一种巴斯噶非圆齿轮驱动的四叶片差速泵

权利要求书

1.一种巴斯噶非圆齿轮驱动的四叶片差速泵，包括驱动部件和差速泵部件，其特征在于：

所述的驱动部件包括驱动齿轮箱、输入轴、输出轴、第一巴斯噶非圆齿轮、第二巴斯噶非圆齿轮、第一共轭巴斯噶非圆齿轮、第二共轭巴斯噶非圆齿轮和轴套；电机通过联轴器与输入轴连接，输入轴通过两个轴承支撑在驱动齿轮箱的两侧壁；所述的第一巴斯噶非圆齿轮和第二巴斯噶非圆齿轮均固定安装在输入轴上；输出轴的两端分别通过轴承支撑在驱动齿轮箱和泵壳的箱壁上，第一共轭巴斯噶非圆齿轮安装在输出轴上，并与第一巴斯噶非圆齿轮啮合；第二共轭巴斯噶非圆齿轮和第二叶轮都固结在轴套上，轴套活套在输出轴上，第二共轭巴斯噶非圆齿轮与第二巴斯噶非圆齿轮啮合；

所述的差速泵部件包括泵壳、第一叶轮、第二叶轮和单向泄压阀；所述的泵壳沿圆周方向依次开设有第一排液口、第一吸液口、第二排液口和第二吸液口；第一叶轮固定在输出轴上；所述的第一叶轮和第二叶轮均对称设置有两片叶片，每片叶片的外弧面与泵壳的内壁贴合；沿圆周方向，第一叶轮的叶片与第二叶轮的叶片相间设置；所有叶片内部均安装一个单向泄压阀，所有单向泄压阀方向与叶轮转动方向一致；

根据泵的结构，给定第一巴斯噶非圆齿轮与第一共轭巴斯噶非圆齿轮的中心距初值a₀，再根据节曲线封闭条件和啮合条件，采用进退法搜索获得中心距a的精确值；具体计算如下：

根据巴斯噶蜗线的生成原理，第一巴斯噶非圆齿轮的节曲线表达式为：

其中，b为巴斯噶蜗线的发生圆直径，l为展长，n₁为第一巴斯噶非圆齿轮的阶数，取值为2；为第一巴斯噶非圆齿轮的转角，为第一巴斯噶非圆齿轮对应转角的向径；

根据非圆齿轮啮合原理，第一巴斯噶非圆齿轮旋转360°时，第一共轭巴斯噶非圆齿轮的角位移：

第一巴斯噶非圆齿轮和第一共轭巴斯噶非圆齿轮均为二阶非圆齿轮，因此，第一巴斯噶非圆齿轮旋转360°时，第一共轭巴斯噶非圆齿轮也旋转360°，可得计算中心距a的迭代式：

取中心距初值a₀采用进退法搜索算出中心距a的精确值。

2.根据权利要求1所述的一种巴斯噶非圆齿轮驱动的四叶片差速泵，其特征在于：所述的第一排液口与第二排液口对称设置，第一吸液口与第二吸液口对称设置。

3.根据权利要求1所述的一种巴斯噶非圆齿轮驱动的四叶片差速泵，其特征在于：所述的第一巴斯噶非圆齿轮和第二巴斯噶非圆齿轮的参数和结构完全一致，第一共轭巴斯噶非圆齿轮和第二共轭巴斯噶非圆齿轮的参数和结构完全一致，第一巴斯噶非圆齿轮、第二巴斯噶非圆齿轮、第一共轭巴斯噶非圆齿轮和第二共轭巴斯噶非圆齿轮均为二阶非圆齿轮；第一巴斯噶非圆齿轮与第二巴斯噶非圆齿轮的初始安装相位差、第一共轭巴斯噶非圆齿轮与第二共轭巴斯噶非圆齿轮的初始安装相位差均为90°。

4.根据权利要求1所述的一种巴斯噶非圆齿轮驱动的四叶片差速泵，其特征在于：第一巴斯噶非圆齿轮与第一共轭巴斯噶非圆齿轮的传动比为：

第二巴斯噶非圆齿轮与第二共轭巴斯噶非圆齿轮的传动比为：

其中，θ为第一巴斯噶非圆齿轮与第二巴斯噶非圆齿轮的初始安装相位差，取值为90°；

令第一巴斯噶非圆齿轮与第一共轭巴斯噶非圆齿轮的传动比i₂₁等于第二巴斯噶非圆齿轮与第二共轭巴斯噶非圆齿轮的传动比i₄₃，可求得四个不同的转角转角取最小值时，第一巴斯噶非圆齿轮的角位移为第二巴斯噶非圆齿轮的角位移为第一叶轮和第二叶轮的转角分别为：

第一叶轮及第二叶轮的叶片角θ_叶的取值均为40°～45°；第一排液口、第一吸液口、第二排液口和第二吸液口的圆心角大小相等，且比叶片的叶片角θ_叶小2～5°；泵壳的第一排液口中心位置角第一吸液口中心位置角第二排液口中心位置角ψ_排2=ψ_排1+π、第二吸液口中心位置角ψ_吸2=ψ_吸1+π；

相邻两叶片最小张角此时该封闭腔为最小容积：

Vmin=Δψmin2(R2-r2)×h×10-6]]>

其中，R为叶片半径，r为叶轮轴半径，h为叶片厚度；

相邻两叶片最大张角此时该封闭腔为最大容积：

Vmax=Δψmax2(R2-r2)×h×10-6]]>

四叶片差速泵的排量计算表达式：

Q＝4×(V_max-V_min)＝2(Δψ_max-Δψ_min)(R²-r²)×h×10^-6

四叶片差速泵的瞬时流量计算表达式：

q=dVdt=2h(R2-r2)|dψ1dt-dψ2dt|=2hω(R2-r2)|i21-i43|]]>

其中，V为排液腔容积；ω为第一巴斯噶非圆齿轮及第二巴斯噶非圆齿轮的角速度，其计算式为

四叶片差速泵的最小容积、最大容积困液压力变化计算表达式：

dp1dt=KVmin×q=KΔψmin(R2-r2)×2hω(R2-r2)|i21-i43|]]>

dp2dt=KVmax×q=KΔψmax(R2-r2)×2hω(R2-r2)|i21-i43|]]>

其中K为液体的弹性模量。