[發(fā)明專利]一種正弦非圓齒輪驅(qū)動的四葉片差速泵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410039546.8
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103758748A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 陳建能;章鵬華;徐高歡
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F04C2/077
• 分類號: F04C2/077
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種正弦非圓齒輪驅(qū)動的四葉片差速泵，包括驅(qū)動部件和差速泵部件，其特征在于：

所述的驅(qū)動部件包括驅(qū)動齒輪箱、輸入軸、輸出軸、第一正弦非圓齒輪、第二正弦非圓齒輪、第一共軛正弦非圓齒輪、第二共軛正弦非圓齒輪和軸套；電機驅(qū)動輸入軸轉(zhuǎn)動，輸入軸通過兩個軸承支撐在驅(qū)動齒輪箱的兩側(cè)壁；所述的第一正弦非圓齒輪和第二正弦非圓齒輪均固定安裝在輸入軸上；輸出軸的兩端分別通過軸承支撐在驅(qū)動齒輪箱和泵殼的箱壁上，第一共軛正弦非圓齒輪固定安裝在輸出軸上，并與第一正弦非圓齒輪嚙合；第二共軛正弦非圓齒輪和第二葉輪都固結(jié)在軸套上，軸套活套在輸出軸上；第二共軛正弦非圓齒輪與第二正弦非圓齒輪嚙合；

所述的差速泵部件包括泵殼、第一葉輪、第二葉輪和單向泄壓閥；所述的泵殼沿圓周方向依次開設有第一排液口、第一吸液口、第二排液口和第二吸液口；第一葉輪固定在輸出軸上；所述的第一葉輪和第二葉輪均對稱設置有兩片葉片；沿圓周方向，第一葉輪的葉片與第二葉輪的葉片相間設置；所有葉片內(nèi)部均安裝一個單向泄壓閥；

根據(jù)泵的結(jié)構(gòu)，給定第一正弦非圓齒輪與第一共軛正弦非圓齒輪的中心距初值a₀，再根據(jù)節(jié)曲線封閉條件和嚙合條件，采用進退法搜索獲得中心距a的精確值；具體計算如下：

根據(jù)正弦齒輪副的關系，第一正弦非圓齒輪的轉(zhuǎn)角與第一共軛正弦非圓齒輪的轉(zhuǎn)角₁滿足關系式：

其中，參數(shù)n₁為第一正弦非圓齒輪的階數(shù)，取值為2；n₂為第一共軛正弦非圓齒輪的階數(shù)，取值為2；

x₁和y₁滿足關系式：

其中，A為正弦曲線的幅值，取值范圍為0.001～0.01；參數(shù)正弦曲線周期l=2πn12+n22n1n1;]]>

第一正弦非圓齒輪的節(jié)曲線表達式為：

根據(jù)非圓齒輪嚙合原理，第一正弦非圓齒輪旋轉(zhuǎn)360°時，第一共軛正弦非圓齒輪的角位移：

第一正弦非圓齒輪和第一共軛正弦非圓齒輪均為二階非圓齒輪，因此，第一正弦非圓齒輪旋轉(zhuǎn)360°時，第一共軛正弦非圓齒輪也旋轉(zhuǎn)360°，可得計算中心距a的迭代式：

取中心距初值a₀采用進退法搜索算出中心距a的精確值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正弦非圓齒輪驅(qū)動的四葉片差速泵，其特征在于：所述的輸入軸和輸出軸分別設置在齒輪箱的兩端；所述輸入軸的一端頭部伸出驅(qū)動齒輪箱外通過聯(lián)軸器與電機連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正弦非圓齒輪驅(qū)動的四葉片差速泵，其特征在于：所述的第一排液口與第二排液口對稱設置，第一吸液口與第二吸液口對稱設置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正弦非圓齒輪驅(qū)動的四葉片差速泵，其特征在于：所有單向泄壓閥方向與葉片轉(zhuǎn)動方向一致。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正弦非圓齒輪驅(qū)動的四葉片差速泵，其特征在于：所述的第一正弦非圓齒輪和第二正弦非圓齒輪的結(jié)構(gòu)完全一致，第一共軛正弦非圓齒輪和第二共軛正弦非圓齒輪的結(jié)構(gòu)完全一致，第一正弦非圓齒輪、第二正弦非圓齒輪、第一共軛正弦非圓齒輪和第二共軛正弦非圓齒輪均為二階非圓齒輪；第一正弦非圓齒輪與第二正弦非圓齒輪的初始安裝相位差、第一共軛正弦非圓齒輪與第二共軛正弦非圓齒輪的初始安裝相位差均為90°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正弦非圓齒輪驅(qū)動的四葉片差速泵，其特征在于：第一正弦非圓齒輪與第一共軛正弦非圓齒輪的傳動比為：

i21=tan(β)+Abcos(bx1)1-Abtan(β)sin(bx1)]]>

第二正弦非圓齒輪與第二共軛正弦非圓齒輪的傳動比為：

i43=tan(β)+Abcos(bx2)1-Abtan(β)sin(bx2)]]>

其中，θ為第一正弦非圓齒輪與第二正弦非圓齒輪的初始安裝相位差，取值為90°；

令第一正弦非圓齒輪與第一共軛正弦非圓齒輪的傳動比i21等于第二正弦非圓齒輪與第二共軛正弦非圓齒輪的傳動比i₄₃，可求得四個不同的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角取最小值_min時，第一正弦非圓齒輪的角位移為₁=_min、第二正弦非圓齒輪的角位移為第一葉輪和第二葉輪的轉(zhuǎn)角分別為：

第一葉輪及第二葉輪的葉片角θ_葉的取值均為40°～45°；第一排液口、第一吸液口、第二排液口和第二吸液口的大小相等，且比葉片的葉片角θ_葉小2～5°；泵殼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；

相鄰兩葉片最小張角此時該封閉腔為最小容積：

Vmin=Δψmin2(R2-r2)×h×10-6]]>

其中，R為葉片半徑，r為葉輪軸半徑，h為葉片厚度；

相鄰兩葉片最大張角此時該封閉腔為最大容積Vmin=Δψmin2(R2-r2)×h×10-6;]]>

四葉片差速泵的排量計算表達式：

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

四葉片差速泵的瞬時流量計算表達式：

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

其中，V為排液腔容積；ω為第一正弦非圓齒輪及第二正弦非圓齒輪的角速度，其計算式為

四葉片差速泵的最小容積、最大容積困液壓力變化計算表達式：

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

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

其中K為液體的彈性模量。