多齿差摆线齿轮泵的设计开题报告

毕业设计(论文)题目    多齿差摆线齿轮泵的设计
一、课题的目的和意义：
   多齿差摆线齿轮泵（也称为少齿摆线泵）是一种输送流体的新型摆线内啮合齿轮泵,它的齿廓曲线是短外摆线的等距曲线。多齿差摆线齿轮泵具有体积小、结构紧凑、单位体积排量大、流量脉动小、容积效率高、运转平稳等优点,并且受介质污染的影响小，因此，在石油化工、冶金、纺织及食品等领域的机械设备上受到广泛使用。
    我国机械行业发展起步晚，目前国内的机械生产水平与国外水平相比还比较低，且国内外还未形成完整的理论体系，加上摆线轮加工成本高、生产效率低而导致的产品价格偏高等原因，使得国内多齿差摆线齿轮泵的生产研究和制造技术的水平较低，限制了多齿差摆线齿轮泵的使用。此外，对摆线齿轮的研究，长期以来集中于摆线针轮的啮合和传动上，鲜有对摆线齿轮泵的研究，导致了理论体系的不完善、不系统。且由于多齿差摆线齿轮泵在结构、设计参数的选择上有其独特之处，因而，国内至今未形成对多齿差摆线齿轮泵的完整的理论研究和制造体系。研究多齿差摆线齿轮泵的基本参数、齿廓曲线、泄露特性和流量特性等，目的在于，解决制约我国机械行业中齿轮泵的进一步发展的难题之一，有益于提高我国多齿差摆线齿轮泵的生产和制造水平，有利于提高国内产品在国际市场上的竞争力，具有较大的经济利益和实用价值。

    本次毕业设计，通过对理论的学习，以摆线齿轮泵的啮合原理和系统动力学的研究为基础，结合三维建模等方式，分析并计算流量脉动系数、啮合角、重合角等基本参数，讨论齿廓干涉现象，进行合理的总体结构设计，以期设计出合格的多齿差摆线齿轮泵。

二、课题研究的主要内容：
  本次课题根据给出的齿数比、中心距和排量等参数的要求，查阅与多齿差摆线泵相关的书刊论文等，收集有关材料，从而设计出合格的多齿差摆线齿轮泵，通过学习多齿差摆线齿轮泵的设计理论和方法的知识，研究泵的流量特性，进行多齿差摆线的结构的设计：
（1）    进行多齿差摆线齿轮泵的齿轮齿廓线设计：取去掉顶部和根部的短幅外摆线的等距曲线作为齿廓曲线。建立坐标系，求解摆线泵齿廓曲线方程。
（2）    选择基本参数、设计和计算几何尺寸：根据给定的条件，选择模数、创成系数、弧径系数、顶径系数和根径系数等基本参数并检验。根据齿轮啮合原理和几何关系，计算节圆半径、齿根圆半径、齿顶圆半径、齿厚和齿槽宽等。
（3）    总体结构设计：研究多齿差摆线泵的结构构造及工作原理，完成总体的结构设计。 [来源：http://www.doc163.com]
（4）    进行多齿差摆线齿轮泵的内外转子及齿轮的设计计算。
（5）    进行多齿差摆线齿轮泵中轴的设计计算，并完成对其的强度校核。
（6）    进行进、排油腔的设计计算，计算容积效率等。
（7）    修正多齿差摆线齿轮泵的齿形：根据多齿差摆线齿轮泵的啮合和加工原理，对摆线轮和圆弧齿轮齿廓两者都采用转角修正法进行修正。


三、文献检索及参考文献目录：
[1] 银金光，王洪. 机械设计课程设计[M]. 北京：中国林业出版社；北京希望电子出版社，2006,3.
[2] 曹岩，赵汝嘉. SolidWorks 2007 基础篇[M]. 北京：化学工业出版社，2007,8.
[3] 濮良贵，纪名刚. 机械设计第八版[M]. 高等教育出版社，2006,12.
[4] 成大先. 机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2004.
[5] 张锦明. 机械设计基础课程设计指导书. 东南大学出版社，2009，1.
[6] 孙恒   机械原理    高等教育出版社
[7] 机械设计手册编委会  机械设计手册  机械工业出版社
[8] 徐学忠. 摆线泵几何参数选择及齿廓不产生根切的条件 [J] .机床与液压, 2004(12):203-205.

[资料来源：https://www.doc163.com]

[9] 任红英  机械设计教程   北京理工大学出版社 2007.8
[10] 王树伟 SolidWorks机械设计与典型范例 电子工业出版社 2007.1
[11] 侯东海,司春华等. 少齿差摆线齿轮泵啮合原理及几何参数选择[J].机械传动,1995,19(3):24-27
[12] 王沫然. MATLAB 5.X与科学计算[M]. 北京:清华大学出版社.2000.5.
[13] 程 新.圆弧摆线啮合及其应用 [J]. 机械设计与制造, 1990(3).
[14] 刘学厚,黎巨泉. 行星传动设计 [M] .北京工业学院出版社, 1988.
[15] 徐学忠,汤文成. 多齿差摆线齿轮泵的齿廓重迭干涉 [J]. 制造技术与机床,2004(9):70～72.
[16]毛永华，李国祥，胡云萍等. 摆线转子泵进、排油腔的设计计算[J].山东大学学报（工学版），2005，35（5）：19-23.
[17]徐学忠. 摆线泵基本参数的优化设计[J]. 粉末冶金技术， 2003（12）：6-7.
[18]李玉龙，刘焜，彭骏华，转子泵设计与建模的参数化集成[J]. 农业机械学报，2006，37（12）：109-113.
[19]徐秀生. 多齿差圆弧摆线式内啮合齿轮泵的设计[J]. 水泵技术，
1996（3）：26-31.
四、课题研究的基础、现状与趋势：
齿轮泵是容积式回转泵的一种，在液压传动系统中应用广泛。齿轮泵按齿廓曲线的差异来区分，可分为渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵等。摆线齿轮有磨损较小、作用力传递情况较好等优点。摆线啮合和数控技术的发展为摆线齿轮泵摆线、圆弧齿轮复杂曲线啮合齿廓的加工提供技术支持的同时，也为摆线泵的应用和发展提供了广阔的市场前景，从而在很大程度上拓展了摆线泵的使用。因此，现在国内外对摆线泵的研究越来越多。 [版权所有：http://DOC163.com]
多齿差摆线齿轮泵（也称为少齿摆线泵）是80年代国内外开发的一种新型摆线齿轮油泵，它采用削去顶部的非完整的短幅外摆线的等距曲线作摆线轮（小齿轮）的齿廓。与之相共轭的齿轮采用相邻圆弧交叉后削去齿根部和齿顶部的一段圆弧作齿廓。目前，有二齿差、三齿差两种摆线齿轮泵。与普通摆线泵相比，它具有流量脉动小、排量大、运转平稳、不易产生“气穴”、容积效率较高等优点，目前广泛应用在矿山、石油化工、冶金、食品等行业的机械设备上。多齿差摆线泵在齿廓的构成上和普通内啮合齿轮油泵十分相似，比方说，在齿廓曲线方程、设计参数的选择方面运用的规律相似。多齿差摆线啮合主要用于液压系统中的液压泵、液压马达和行星传动等方面。
对多齿差摆线泵的研究尚未见国外的专门文献研究的报道，其理论研究可归纳到摆线-圆弧齿轮啮合中，对它的实际应用研究未见有关文献。国内近几十年的研究文献主要是讨论齿廓曲线、齿形、参数的计算公式等：
（1）齿轮齿廓啮合理论方面：侯东海[11]对摆线泵的啮合理论进行了系统的分析，深入研究其啮合角、摆线轮切齿干涉、摆线轮齿廓交叉、圆弧轮齿顶变尖等方面，对其啮合角、大轮齿顶变尖、小轮切齿干涉、小轮齿廓交叉、重合度的计算进行了推导，并探讨了几个重要参数如短幅系数、弧径系数的选择；徐学忠[8]对内转子理论廓线的曲率半径进行了求解，且在此基础上总结出了摆线齿廓不产生顶切的条件。
（2）结构设计与优化方面：徐秀生[19]主要介绍了如何计算泵的结构及相关参数；毛永华，李国祥，胡云萍等[16]在对摆线泵进、排油腔进行了设计计算的基础上，得出平行线式和夹角式油槽开启和关闭的几何尺寸计算公式，并对两种油槽的截面积进行了计算，可用于判定双侧进油方式的采用与否。
（3）在优化参数方面：徐学忠[17]以泵的排量与体积的最大比值作为目标函数，以对廓交叉点、齿顶变尖、压力角、齿廓重叠干涉条件等的限制为约束条件，以创成系数k、弧径系数h，齿顶系数kα、齿根系数kf作为设计变量，建立优化模型进行参数优化。李玉龙，刘焜，彭骏华[18]利用UG优化设计模块对多约束条件下的摆线泵参数的最优化配置进行了分析，实现了在不同的压力和流量设计要求下自动生成摆线泵三维模型。
目前国内的研究尚滞留于理论研究方面，我国也有企业开始生产多齿差摆线齿轮泵，但大多数是为满足设备维修的需要而仿制国外的同类产品。以致于摆线泵的理论研究很难应用于摆线泵实际设计中。因为对于齿轮泵的泄漏计算、受力分析和强度计算方法都未进行深入研究，且国内产品大都仿制国外，缺少自主性。所以，多齿差摆线齿轮泵的研究依然任重而道远。


五、本课题解决思路或实验方法
阅读机械设计的相关书籍，尤其是与摆线齿轮泵有关的文献。查阅相关设计资料，了解设计过程。熟悉齿轮各种配合方式和参数的计算，熟练运用AutoCAD,Solidworks软件，做出机械装配图和零件图。通过与同学探讨、向老师请教和上网查找相关资料等方式，解决在毕业设计过程中遇到的困难。最后整理并完善资料，完成毕业论文。

六、工作计划或时间安排
起止日期    毕业设计工作进度
2.25~2.27    课题介绍，收集有关资料，查阅报刊文献等。
2.28~3.1    进行外文文献翻译。
3.2~3.6    完成开题报告。
3.7~3.20    进行多齿差摆线齿轮泵的设计计算。
3.21~4.9    绘制多齿差摆线齿轮泵的装配图。
4.10~4.15    绘制多齿差摆线齿轮泵的零件图。
4.16~4.30    完成整理编写毕业设计说明书。
5.1~5.15    准备毕业答辩。