[发明专利]一种轻量化齿轮泵单位模数下的临界啮合齿轮副

说明书

本发明涉及一种轻量化齿轮泵单位模数下的临界啮合齿轮副，包括单位模数下一对同齿形参数的主、从动渐开线齿轮，其齿顶点的啮合位置为理论啮合线上的临界点，将齿轮泵轻量化现有的形状参数和尺寸参数的混合并行设计方法，改变为基于泵用齿轮副临界啮合和形状系数的灵敏度分析所确定出的齿数，齿顶高系数和顶隙系数的形状参数及计算出所对应的形状系数，由不引起气蚀的齿顶最大圆周速度所确定的模数上限及其标准化，确定出单一所需的最大模数，并最终确定出齿轮副的包括齿宽在内的实际尺寸的串行设计方法，且模数取其允许的最大值，利于提高齿轮的强度、刚度性能和降低占该泵总泄漏85%左右的轴向泄漏，可高质、高效地实现齿轮泵的轻量化设计要求。

技术领域

本发明涉及一种外啮合齿轮泵用齿轮副，尤其涉及到具有临界啮合位置的泵用单位模数齿轮副。

背景技术：

外啮合齿轮泵(简称为齿轮泵)是一种泵送工作介质的动力元件，因其结构简单、性能优良，应用非常广泛，目前在航天器的水处理、热控等系统中也得到运用。一对同参数的主、从齿轮是该泵的核心部件，其齿形参数的确定，直接影响着泵的性能、噪声和寿命等。其中，渐开线齿形应用最为普遍，国内外就这对同参数的泵用齿轮副，依据不同的应用场合，通过以轻量化、流量脉动、容积效率等为单(多)目标，展开了大量的(优化)设计。其中，轻量化为其最基本的(优化)设计，设计结果最终直接或间接地实现了齿轮副具有最佳的四大基本参数，即模数、齿数、变位系数和齿顶高系数。在这四大基本参数中，齿数、变位系数和齿顶高系数决定了齿轮副的形状参数，模数则决定了齿轮副的尺寸大小。优化设计技术对于一般工程技术人员，目前尚难于理解和接受。

为此，提出一款具有临界啮合的泵用单位模数齿轮副，设计者后续只需要依据由不引起气蚀的齿顶最大圆周速度所确定的模数上限及其国标所规定的模数标准化，确定出单一所需的最大模数，并最终确定齿轮副的包括齿宽的实际尺寸，即可高质、高效地实现泵轻量化的设计要求。注：模数之所以取其允许的最大值，在于模数越大，齿轮的强度、刚度性能越高，占该泵总泄漏85%左右的轴向泄漏越小。

发明内容

本发明针对背景技术中的问题，提出一种具有临界啮合的单位模数齿轮副，其目的在于：使齿轮泵后期的轻量化设计等价于单一最大模数的选择，过程更简单，效率更高，结果更好，且易于一般工程技术人员所接受。

为实现上述目的，本发明技术解决方案如下：

一种轻量化齿轮泵单位模数下的临界啮合齿轮副，包括单位模数下一对同齿形参数的主、从动渐开线齿轮，其齿顶点的啮合位置为理论啮合线上的临界点，所述齿轮副形状参数确定方法为：

步骤一、由齿轮泵的理论排量公式，得出齿轮泵的前期轻量化设计等价于齿轮形状系数的最大化；

步骤二、由齿顶点能在临界点啮合时齿轮的形状系数最大，建立该最大的形状系数与啮合角间的关系；

步骤三、由约束参量的灵敏度分析结果，优选出轻量化齿轮泵单位模数下的齿轮副形状参数并计算出相应的形状系数；

步骤四、由不引起气蚀的齿顶最大圆周速度所确定的模数上限及其标准化，确定出单一所需的最大模数，并最终确定出齿轮副的包括齿宽在内的实际尺寸。

作为本发明进一步方案，所述步骤一齿轮泵的理论排量公式为：