为了明晰齿轮泵/齿轮马达输出量的脉动机理及其差异性,基于由性能到参数的逆向设计方法和渐开线齿廓的无根切特点,以最能反映输出脉动与困油等性能的重合度和轻量化效果的齿数为渐开线齿廓的构造变量,重点推导出无量纲节法线长度等齿廓参数式;据此,重构出齿轮泵输出流量和齿轮马达输出转速的脉动系数式;由许可脉动系数下的轻量化设计方法,确定出相应的最小重合度及其最少齿数。结果表明,重合度是影响脉动系数的关键参数,齿轮马达的转速脉动系数大于齿轮泵的流量脉动系数,重合度越大,脉动系数越小,脉动差异性越小,但困油负荷越大;重合度和齿数是影响轻量化效果的两个关键参数,重合度越大或齿数越少,轻量化效果越好;最小重合度由许可脉动系数唯一确定,最少齿数由最小重合度、许可齿顶压力角和许可齿顶圆心角等共同确定,从而完善...

为解决齿轮泵现有另置困油缓冲槽所存在的问题,提出了一种具有两种重合度的轴向两段式齿轮泵,重合度大于1的齿轮段的困油负荷流量,由重合度为1的齿轮段的困油缓冲流量来平衡,从而实现困油现象的充分缓解。重点给出了重合度为1的齿轮段脱开缝隙的3D特征测量方法;由困油负荷流量等于困油缓冲流量,建立了困油压力式。最后,进行了实例演示和PumpLinx软件验证。结果表明,两段式齿宽比的灵活调整,弥补了现有另置缓冲槽不可调缓冲能力的不足,工况适用性强;考虑气穴压力的困油压力式,修正了困油膨胀时的负压情况,适用于任何结构下的困油压力计算。得出了该泵能有效缓解困油现象,而无需另置缓冲槽,且结构简单、加工方便的重要结论。

为提高航天器用齿轮微泵的高调速协同性能和降低自身重量的发射成本目的,提出一种基于流量品质的轻量化设计方法,并由所推导出的流量脉动系数公式,构建单一与混合的轻量化模型,最后实例运算与结果分析。结果表明:脉动单一最小化下的齿轮具有0.4044的小宽径比构造,流量品质最好,轻量化程度最差;体积单一最小化下的齿轮具有1.0978的大宽径比构造,轻量化程度最好,流量品质最差;统一最小化下的齿轮具有1.1649更大的宽径比构造,流量品质好,轻量化程度好,抗困油性能好。研究结果对高质量航天器用微泵进一步的研究与开发,具有重要的理论和实践意义。

为实现航天超低黏度齿轮微泵困油下无级调速的高使役性能,依序从齿轮微泵的困油啮合过程、瞬时流量及卸荷流量的3个方面,逐步建立出对应的流量均值和脉动系数式,并就困油压力和齿形参数对流量均值和脉动系数的影响,进行实例分析。结果表明:双卸荷槽对称布置下,单纯通过增加卸荷面积来缓解困油压力,对流量脉动的品质几乎无影响;轴向缝隙是影响困油压力和流量脉动的最大因素;轴向的阶梯缝隙能满足困油卸荷与降低轴向泄漏的不同需求。齿形参数的影响各异,尤其小模数与大齿数的组合能实现均值提高与脉动改善的双重目的。研究成果为高品质齿轮微泵的进一步研究与开发,提供一定的理论依据。