卵形齒輪變速器驅(qū)動的卵形齒輪泵的制作方法
【專利摘要】卵形齒輪變速器驅(qū)動的卵形齒輪泵，主要包括電機、變速器和卵形齒輪泵。其中，電機與卵形齒輪泵之間設(shè)有卵形齒輪變速器，電機通過聯(lián)軸器A與卵形齒輪變速器相連，卵形齒輪變速器通過聯(lián)軸器B與卵形齒輪泵相連。本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，制造成本低，而且流量更加均勻；脈動平抑效果顯著提高。
【專利說明】
卵形齒輪變速器驅(qū)動的卵形齒輪泵
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于流體傳動領(lǐng)域，具體涉及一種大排量低脈動的卵形齒輪栗。
【背景技術(shù)】
[0002] 卵形齒輪栗采用一對共輒的卵形齒輪作為轉(zhuǎn)子，當栗內(nèi)腔半徑一定時，卵形齒輪 栗相對普通圓齒輪栗的排量，可以增大4倍以上，因此是一種大排量輕質(zhì)量的高性能栗。但 卵形齒輪栗在排量增大的同時流量脈動也隨之增大，導致其振動和噪聲大幅提高，無法正 常應(yīng)用，因此有效的平抑流量脈動成為制約卵形齒輪栗實用化的關(guān)鍵問題。
[0003] 譚偉明等采用三個橢圓齒輪轉(zhuǎn)子串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，通過兩個排油腔流量互補，使總輸 出流量脈動減??；另外，他還提出將兩個卵形齒輪栗并聯(lián)的方案，其本質(zhì)也是通過流量互補 實現(xiàn)平抑效果，這兩種方法在降低脈動的同時還可增大排量，對橢圓齒輪栗的性能提升具 有積極的意義，但引入新轉(zhuǎn)子后，栗結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，制造難度加大，整體重量也隨之上升。
[0004] 林超等提出了高階橢圓錐齒輪栗，通過對比發(fā)現(xiàn)該栗相對于圓柱齒輪栗和非圓柱 齒輪栗的排量最大，但并沒有對其流量脈動進行平抑。
[0005] 除此之外，人們針對普通圓齒輪栗，提出通過改變齒數(shù)、壓力角、齒高等幾何參數(shù) 或采用弧齒、斜齒及非對稱齒等特殊齒形的方法來減小齒輪栗的流量脈動，但卵形齒輪栗 的脈動主要來源于卵形轉(zhuǎn)子的節(jié)曲線形狀，這些方法的效果將十分有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種卵形齒輪變速器驅(qū)動的卵形齒輪栗，在不改變栗體結(jié)構(gòu) 的前提下，大幅平抑卵形齒輪栗的瞬時流量脈動，實現(xiàn)大排量穩(wěn)定輸出，進而有效抑制栗體 的振動及噪聲。
[0007] 本發(fā)明主要包括電機、變速器和卵形齒輪栗。其中，電機與卵形齒輪栗之間設(shè)有卵 形齒輪變速器，電機通過聯(lián)軸器A與卵形齒輪變速器相連，卵形齒輪變速器通過聯(lián)軸器B與 卵形齒輪栗相連。電機的輸出軸與聯(lián)軸器A的一端相連，聯(lián)軸器A的另一端與卵形齒輪變速 器的輸入軸相連，卵形齒輪變速器的輸入軸與主動卵形齒輪通過鍵相連，主動卵形齒輪與 從動卵形齒輪相互嚙合，主動卵形齒輪與從動卵形齒輪置于變速器殼體的內(nèi)部，從動卵形 齒輪通過鍵與卵形齒輪變速器的輸出軸相連，卵形齒輪變速器的輸入軸、卵形齒輪變速器 的輸出軸、主動卵形齒輪、從動卵形齒輪和變速器殼體組成變速器。卵形齒輪變速器的輸出 軸與聯(lián)軸器B的一端相連，聯(lián)軸器B的另一端與齒輪栗的輸入軸相連，齒輪栗的輸入軸與在 主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子通過鍵連接，主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子相互嚙合，主動卵 形齒輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子置于齒輪栗的殼體內(nèi)部。卵形齒輪栗的輸入軸、主動卵形 齒輪轉(zhuǎn)子、從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子和卵形齒輪栗殼體組成卵形齒輪栗。
[0008] 卵形齒輪栗中的主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子，其節(jié)曲線方程為：
[0009]
(!)
[0010] 式中，ei為卵形齒輪轉(zhuǎn)子的偏心率，&1為卵形齒輪轉(zhuǎn)子節(jié)曲線的基軸肩為主動卵 形齒輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角，n、r 2分別為主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子和從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子的節(jié)曲線向徑，主 動卵形齒輪安裝在卵形齒輪栗的輸入軸上。
[0011] 變速器中的主動卵形齒輪與從動卵形齒輪，其節(jié)曲線方程為：
[0012]
(2)
[0013] 式中，e2為卵形齒輪的偏心率，a2為卵形齒輪節(jié)曲線的基軸，_為主動卵形齒輪的 轉(zhuǎn)角，r 3、r4分別為主動卵形齒輪和從動卵形齒輪的節(jié)曲線向徑。
[0014] 主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子的長軸與從動卵形齒輪的長軸相互平行;偏心率e2取值范圍為 0.4ei~0.6ei〇
[0015] 在一些實施方式中，卵形齒輪變速器中的卵形齒輪與一對圓齒輪副串聯(lián)，圓齒輪 副中的從動齒輪與卵形齒輪固定在一根軸上，圓齒輪副中的主動齒輪固定在變速器的輸入 軸上。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0017] 本發(fā)明在不改變栗體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過一對外置卵形齒輪機構(gòu)驅(qū)動卵形齒輪轉(zhuǎn) 子變速轉(zhuǎn)動實現(xiàn)流量脈動平抑，與將兩個卵形齒輪栗并聯(lián)的方式，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方 便，制造成本低，而且流量更加均勻；與改變卵形齒輪轉(zhuǎn)子的幾何參數(shù)或齒形等方法相比， 本發(fā)明的脈動平抑效果顯著提高。
【附圖說明】
[0018] 圖1是卵形齒輪變速器驅(qū)動的卵形齒輪栗機構(gòu)簡圖；
[0019] 圖2卵形齒輪栗的剖視圖
[0020] 圖3變速器和齒輪栗中卵形齒輪的節(jié)曲線
[0021]圖4是齒輪栗轉(zhuǎn)子偏心率ei = 0.2時的瞬時流量曲線
[0022]附圖標號：1_主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子;2-從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子;3-主動卵形齒輪;4-從動 卵形齒輪;5-卵形齒輪栗;6-變速器;7-聯(lián)軸器A; 8-電機;9-聯(lián)軸器B; 10-卵形齒輪變速器的 輸入軸;11 -卵形齒輪變速器的輸出軸;12-齒輪栗的輸入軸。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0024]卵形齒輪變速器驅(qū)動的卵形齒輪栗具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，電機8與卵形齒輪栗之間 設(shè)有卵形齒輪變速器，電機通過聯(lián)軸器A7與卵形齒輪變速器相連，卵形齒輪變速器通過聯(lián) 軸器B9與卵形齒輪栗相連。電機的輸出軸與聯(lián)軸器A的一端相連，聯(lián)軸器A的另一端與卵形 齒輪變速器的輸入軸10相連，卵形齒輪變速器的輸入軸與主動卵形齒輪3通過鍵相連，主動 卵形齒輪與從動卵形齒輪4相互嚙合，主動卵形齒輪與從動卵形齒輪置于變速器殼體的內(nèi) 部，從動卵形齒輪通過鍵與卵形齒輪變速器的輸出軸11相連，卵形齒輪變速器的輸入軸、卵 形齒輪變速器的輸出軸、主動卵形齒輪、從動卵形齒輪和變速器殼體組成變速器6。卵形齒 輪變速器的輸出軸與聯(lián)軸器B9的一端相連，聯(lián)軸器B的另一端與齒輪栗的輸入軸12相連，卵 形齒輪栗的輸入軸與在主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子1通過鍵連接，主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒 輪轉(zhuǎn)子2相互嚙合，主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子置于卵形齒輪栗的殼體內(nèi)部。卵 形齒輪栗的輸入軸、主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子、從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子和齒輪栗殼體組成卵形齒輪栗 5〇
[0025] 卵形齒輪栗中的主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子，其剖視圖如圖2所示，卵 形齒輪的節(jié)曲線方程為
[0026]
P)
[0027] 式中，ei為卵形齒輪轉(zhuǎn)子的偏心率，&1為卵形齒輪轉(zhuǎn)子節(jié)曲線的基軸，釣為主動卵 形齒輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角，n、r 2分別為主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子和從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子的節(jié)曲線向徑，主 動卵形齒輪安裝在齒輪栗的輸入軸上。本實施例中，齒輪栗中卵形齒輪轉(zhuǎn)子的參數(shù)為： [0028]表1卵形齒輪栗轉(zhuǎn)子參數(shù)
[0029]
[0030] 根據(jù)表1和公式3可計算出本實施例中卵形齒輪轉(zhuǎn)子1、2節(jié)曲線上的數(shù)據(jù)，如表2所 示，以此得到卵形齒輪轉(zhuǎn)子節(jié)曲線如圖3中的虛線所示。
[0031] 表2輪栗中卵形齒輪節(jié)曲線數(shù)據(jù)
[0032]
[0033] 變速器中的主動卵形齒輪與從動卵形齒輪，其節(jié)曲線方程為
[0034]
(4)：
[0035] 式中，e2為卵形齒輪的偏心率，a2為卵形齒輪節(jié)曲線的基軸，為主動卵形齒輪的 轉(zhuǎn)角，r 3、r4分別為主動卵形齒輪和從動卵形齒輪的節(jié)曲線向徑。
[0036] 本實施例中，變速器6中卵形齒輪的參數(shù)為：
[0037] 表3卵形齒輪變速器中卵形齒輪參數(shù)
[0038]
[0039] 根據(jù)表2和公式4可計算出本實施例中卵形齒輪3、4節(jié)曲線上的數(shù)據(jù)，如表4所示， 以此得到卵形齒輪3、4節(jié)曲線如圖3中的虛線所示。
[0040] 表4變速器中卵形齒輪的節(jié)曲線數(shù)據(jù)
[0041]
[0042] 為了使變速器對齒輪栗的平抑效果最好，卵形齒輪轉(zhuǎn)子和卵形齒輪在安裝時，要 保證二者的節(jié)曲線長軸相互平行，此時卵形齒輪泵的瞬時流量方程為
[0043]
(5)
[0044] 式中，qi為有變速器時卵形齒輪栗的瞬時流量，B為卵形齒輪轉(zhuǎn)子的寬度，ω3為電 機轉(zhuǎn)速，ri為主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子的節(jié)曲線向徑，?為主動卵形齒輪的節(jié)曲線向徑，R為卵形齒 輪栗內(nèi)腔半徑，ai為卵形齒輪轉(zhuǎn)子節(jié)曲線的基軸，a2為卵形齒輪節(jié)曲線的基軸。
[0045] 無卵形齒輪變速器時，電機直接驅(qū)動卵形齒輪栗的瞬時流量公式為
[0046]
(6)
[0047] 式中，q2為無變速器時卵形齒輪栗的瞬時流量，B為卵形齒輪轉(zhuǎn)子的寬度，ω3為電 機轉(zhuǎn)速，ri為主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子的節(jié)曲線向徑，R為卵形齒輪栗內(nèi)腔半徑，ai為卵形齒輪轉(zhuǎn)子 節(jié)曲線的基軸。
[0048] 根據(jù)表1，表2中的參數(shù)和公式(5)-(6)，可得卵形齒輪栗的瞬時流量數(shù)據(jù)，如表5所 示，以此得到有、無變速器時的卵形齒輪栗流量曲線，分別如圖4中的曲線a和曲線b所示。
[0049] 表5卵形齒輪栗轉(zhuǎn)子61 = 0.2時的瞬時流量(L/min)
[0050]
[0052]從圖4中的對比可以看出，通過卵形齒輪變速器驅(qū)動卵形齒輪栗后，其瞬時流量脈 動情況得到了明顯的改善，從流體機械的根源上解決流量脈動的原因，降低了脈動沖擊與 噪音，有利于機械系統(tǒng)的穩(wěn)定。
【主權(quán)項】
1. 卵形齒輪變速器驅(qū)動的卵形齒輪栗，主要包括電機、變速器和卵形齒輪栗，卵形齒輪 栗的輸入軸與在主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子通過鍵連接，主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子相 互嚙合，主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子置于卵形齒輪栗的殼體內(nèi)部，卵形齒輪栗 的輸入軸、主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子、從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子和齒輪栗殼體組成卵形齒輪栗，卵形齒輪 栗中的主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子，其節(jié)曲線方程為：(1) 式中，ei為卵形齒輪轉(zhuǎn)子的偏心率，&1為卵形齒輪轉(zhuǎn)子節(jié)曲線的基軸，約為主動卵形齒 輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角，n、r2分別為主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子和從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子的節(jié)曲線向徑，主動卵 形齒輪安裝在卵形齒輪栗的輸入軸上，其特征在于：電機與卵形齒輪栗之間設(shè)有卵形齒輪 變速器，電機通過聯(lián)軸器A與卵形齒輪變速器相連，卵形齒輪變速器通過聯(lián)軸器B與卵形齒 輪栗相連，電機的輸出軸與聯(lián)軸器A的一端相連，聯(lián)軸器A的另一端與卵形齒輪變速器的輸 入軸相連，卵形齒輪變速器的輸入軸與主動卵形齒輪通過鍵相連，主動卵形齒輪與從動卵 形齒輪相互嚙合，主動卵形齒輪與從動卵形齒輪置于變速器殼體的內(nèi)部，從動卵形齒輪通 過鍵與卵形齒輪變速器的輸出軸相連，卵形齒輪變速器的輸入軸、卵形齒輪變速器的輸出 軸、主動卵形齒輪、從動卵形齒輪和變速器殼體組成變速器，卵形齒輪變速器的輸出軸與聯(lián) 軸器B的一端相連，聯(lián)軸器B的另一端與齒輪栗的輸入軸相連，卵形齒輪栗中的主動卵形齒 輪轉(zhuǎn)子與從動卵形齒輪轉(zhuǎn)子，節(jié)曲線方程為：(2) 式中，e2為卵形齒輪的偏心率，a2為卵形齒輪節(jié)曲線的基軸，約為主動卵形齒輪的轉(zhuǎn)角， r3、r4分別為主動卵形齒輪和從動卵形齒輪的節(jié)曲線向徑;主動卵形齒輪轉(zhuǎn)子的長軸與從動 卵形齒輪的長軸相互平行;偏心率e2取值范圍為0.4ei~0.6ei。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的卵形齒輪變速器驅(qū)動的卵形齒輪栗，其特征在于:卵形齒輪變 速器中的卵形齒輪與一對圓齒輪副串聯(lián)，圓齒輪副中的從動齒輪與卵形齒輪固定在一根軸 上，圓齒輪副中的主動齒輪固定在變速器的輸入軸上。
【文檔編號】F04C18/14GK105864040SQ201610288803
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】劉大偉, 楊文華
【申請人】燕山大學