在摆线齿轮泵中,其磨损率尤为显著。本文通过摆线齿轮泵的转子结构原理来推导出在无流体动力效应情况下的赫兹接触应力公式,并且通过有限元对其进行赫兹接触应力分析以验证公式的有效性;文中通过转子接触点的滑动速率与赫兹接触应力推算出齿轮泵的磨损率比例因子;再基于遗传算法来优化齿轮泵的磨损率,使磨损率比例因子达到最小值,迭代之后的齿廓参数便是最优解。

目前内摆线齿轮泵摆线轮齿廓参数的设计与优化大多采用二维几何理论,未能考虑其在流场中的几何特性。为此,采用COMSOL软件平台建立了绕流模型,经与前人的实验数据进行验证后,将该模型应用于内摆线柱体绕流特性的二维数值模拟;分析了齿廓周围的涡流分布规律以及压力系数、升力系数和阻力系数变化规律;进一步分析了齿廓参数对内摆线柱体绕流的流动稳定性的影响。结果表明:由于边界层分离随着齿宽的增大而逐步延迟,从而延缓涡的脱落;齿顶宽随着创成系数和弧径系数的增大而减小,造成抵抗逆压力梯度所消耗的能量增大,使得阻力系数减小。由于涡的脱落波动性,升力系数呈现周期性变化;创成系数为1.3、弧径系数为0.55时,齿顶和齿间凹槽对涡脱落有综合延缓作用,降低尾流旋涡的能量,使得卡门涡街脱落频率和剪切层不稳定频率最低,绕流流动稳定...

基于改进的运动学法,利用啮合不变矩阵建立公切线双圆弧柔轮齿廓弧长参数方程和理论啮合方程,可求得理论共轭啮合区以及刚轮齿廓参数。综合考虑真实表面粗糙度、载荷、轮齿几何接触、卷吸速度等,建立双圆弧齿廓谐波减速器柔轮与刚轮在共轭啮合区域的混合润滑数学模型。分析啮合区域不同齿廓参数对于谐波传动装置润滑性能的影响。研究结果表明在设计柔轮齿廓的时候,合理增加凸圆弧齿廓的半径有利于改善接触区域润滑状态。在工况不变的情况下特别是在中高速的工况下,加大柔轮凸圆弧齿廓半径可以增加接触区油膜厚度,增大膜厚比,且改善的效果随着转速的增加而增大,但当凸齿廓半径增大到很接近凹齿廓半径时,继续增加几乎不改善润滑条件。

在谐波齿轮传动中,空载啮合侧隙对其传动性能有显著影响。基于谐波传动共轭精确求解方法,研究了谐波齿轮传动共轭区间、刚轮理论共轭齿廓和侧隙随柔轮齿廓参数的变化规律。研究结果表明,柔轮齿廓参数对啮合共轭区间、刚轮理论共轭齿廓和侧隙具有决定性作用。减少凸齿廓圆弧半径有利于增加啮合共轭区间,但不利于减小侧隙;凹齿廓圆弧半径对共轭区间影响不明显,对侧隙影响较大;减小公切线倾角有利于增加共轭区间,也有利于减小侧隙值和改善侧隙分布;凸齿廓、凹齿廓圆弧半径对刚轮齿廓参数影响明显,公切线倾角对刚轮齿廓参数几乎无影响。合理选择柔轮齿廓参数能够获得更大的共轭区和更均匀的侧隙分布,从而提高承载能力和传动性能。

提出了一种保啮合性能的齿廓参数设计方法,建立了齿顶干涉判式,确定了干涉区域,基于共轭点和干涉区域齿顶点生成样本点,引导齿廓参数设计。该方法在已知一个齿廓设计另一个齿廓参数的过程中,既能避免齿顶干涉又保证共轭区间的啮合性能,省略了反复仿真分析、检验及修正过程。以一种谐波传动的齿廓设计为例,给定柔轮齿廓参数设计出刚轮齿廓参数;误差与侧隙分析表明,所设计的齿廓参数与共轭齿廓接近度好、侧隙分布理想,重合度及最大啮合深度得到保证;说明了该齿形参数设计方法是有效且能保证啮合性能的方法。

基于谐波齿轮传动共轭精确求解方法,提出三圆弧谐波齿轮传动齿廓设计方法,并研究了三圆弧柔轮齿廓参数对谐波传动共轭区间的影响。研究结果表明,三圆弧谐波齿轮传动较双圆弧谐波齿轮传动具有更宽的共轭区间和更小的共轭间隔区间;减少凸齿廓圆弧半径有利于增加谐波传动共轭区间,但不利于减少共轭间隔区间;减少中间圆弧半径、夹角δ1和δ2既利于增加谐波传动共轭区间,也利于减少共轭间隔区间;凹齿廓圆弧半径对实际共轭区间影响很小。合理选择柔轮齿廓参数可有效减少共轭间隔区间,增加共轭区,减少尖点啮合,增加齿间共轭接触,从而提高谐波齿轮传动精度和扭转刚度。