内啮合齿轮泵的优化设计分析

摘要

内啮合齿轮泵是一种可以输送液体的正向位移泵，它因其结构简单、工作可靠等优点而在各个行业得到广泛应用。本文针对内啮合齿轮泵的结构参数进行了优化设计分析，旨在提高其性能和效率。首先利用Solidworks三维软件对内啮合齿轮泵进行三维建模，并进行了优化设计。其次对内啮合齿轮泵进行结构以及受力分析。分析结果表明出油槽的宽度、深度以及出油口的锥度影响泵体的受力情况，通过对内齿圈外表面油膜厚度进行计算得出本设计的油膜厚度大于许用最小油膜厚度，故本设计符合使用要求。有限元软件分析内啮合齿轮泵，着重考察出油槽、内齿圈和螺栓等部分。出油槽在泵体中扮演重要角色，其结构和壁面面积对泵性能有影响，可优化设计并降低噪音、能耗。内齿圈和螺栓分析可提高泵的耐久性和可靠性。出油槽结构复杂，其中圆角半径的大小影响着出油口与出油槽壁面的连接，通过对出油槽进行有限元分析发现，当出油槽与两壁面之间连接处无圆角时对出油口的影响是最小的。内齿圈出油口大小和螺栓孔直径等设计细节对齿轮泵性能有重要影响。经过分析，内齿圈出油口半径为4时，内齿圈的应力、应变和位移变化最小。同时，通过研究螺栓直径是否满足受力来确定螺栓孔的最小直径，可得出螺栓公称直径为20时，泵体性能达到最佳状态。优化设计方案经过验证证明其可行性和有效性，优化后的内啮合齿轮泵具有更高的流量、更稳定的压力和更高的效率，能够满足在实际工程中的要求。这些优化设计方案不仅加强了泵体的性能和可靠性，同时也减少了泵体的噪音和能耗，有助于节约能源和降低环境污染。

本研究为内啮合齿轮泵的优化设计提供了一种有效的方法和工具，对于提高泵的效率、降低成本、改善安全性具有一定的参考意义。同时，这项分析为改进内啮合齿轮泵的制造提供了思路和指导，对类似问题的研究提供了借鉴价值。

关键词：内啮合齿轮泵；三维建模；出油槽；有限元分析；油膜厚度；

目录

第一章绪论1

1.1齿轮泵的背景和发展1

1.2内啮合齿轮泵的研究现状2

1.2.1内啮合齿轮泵的工作原理2

1.2.2内啮合齿轮泵的主要性能参数3

1.2.3内啮合齿轮泵国内外研究现状5

1.3本课题研究的意义、主要内容6

1.3.1研究的意义6

1.3.2研究的主要内容7

第2章内啮合齿轮泵的优化设计9

2.1内啮合齿轮泵的主要结构件三维模型的建立9

2.2齿轮几何形状优化13

2.2.1齿轮压力角13

2.2.2齿根圆弧度14

2.2.3齿顶圆弧度15

2.3内啮合齿轮泵泵体物理性能的优化15

2.3.1泵体强度与硬度15

2.3.2泵体刚度16

2.3.3泵体热稳定性16

2.4小结16

第3章内啮合齿轮泵的结构与受力分析18

3.1齿轮传动的主要特点18

3.2内啮合齿轮传动的优点18

3.3内啮合齿轮泵泵体的受力分析19

3.3.1出油槽壁面20

3.3.2出油槽宽度21

3.3.3出油槽深度22

3.3.4出油口锥度22

3.3.5泵体内腔23

3.4内齿圈受力分析23

3.5内齿圈外表面最小油膜厚度24

3.6小结26

第4章内啮合齿轮泵的有限元分析27

4.1有限元分析软件介绍27

4.2出油槽的有限元分析28

4.2.1应力分析28

4.2.2应变分析29

4.2.3位移分析30

4.3出油槽壁面分析32

4.3.1应力分析32

4.3.2应变分析32

4.3.3位移分析32

4.4内齿圈的有限元分析33

4.4.1应力分析33

4.4.2应变分析34

4.4.3位移分析36

4.5螺栓分析37

4.6小结38

第5章总结和展望39

5.1总结39

5.2展望40

参考文献41

致谢44