齿轮泵工作原理分析

齿轮泵工作原理分析（精选6篇）

1.齿轮泵工作原理分析 篇一

螺旋齿轮传动原理课件

1.阿基米德螺旋齿轮和圆柱形齿轮（Archimedean spiral gear and Spur gear）

输入：螺旋齿轮1启动（Z1）

输出：圆柱形齿轮18启动（Z2）

螺旋齿轮的轴必须放置在圆柱形齿轮的正面。

圆柱形齿轮的螺旋角必须与螺旋齿轮的螺旋方向一致。

输入的1启动对应输出的1/18启动（Z1/Z2）。

启动的次数可以增加。

2.阿基米德螺旋齿轮和销齿轮1（Archimedean spiral gear and Pin gear 1）

输入：螺旋齿轮1启动（Z1）

输出：销齿轮40销（Z2）

输入的1启对应输出的1/40启

启动的次数可以增加。

3.阿基米德螺旋齿轮和销齿轮2（Archimedean spiral gear and Pin gear 2）

输入：螺旋齿轮的1启动（Z1）

输出：销齿轮30销（Z2）

输入的1启对应输出的1/30启（Z1/Z2）

齿轮的两轴并不平行。

启动的次数可以增加。

4.阿基米德传动1a（Archimedean drive 1a）

阿基米德机制中绿色和橙色凸轮是相同的。

绿色凸轮输入。

两个凸轮以相同速度向相反方向旋转，类似于两个相同齿轮的齿轮传动。

如果阿基米德的凸轮有不同的齿距（P1和P2），那么传动比 = P1/P2

阿基米德机制的齿距必须足够大以防止发生故障。

一个螺旋弹簧可以代替图中的重力。

5.阿基米德传动1b（Archimedean drive 1b）

阿基米德机制中绿色和橙色凸轮是相同的。

绿色凸轮输入。

两个凸轮以相同速度向相同方向旋转，类似于两个滑轮在皮带传动中运动。

如果阿基米德的凸轮有不同的齿距（P1和P2），那么传动比 = P1/P2

阿基米德机制的`齿距必须足够大以防止发生故障。

一个螺旋弹簧可以代替图中的重力。

6.阿基米德传动1c（Archimedean drive 1c）

阿基米德机制中绿色凸轮和橙色凸轮的齿距不同（P1和P2，P1=2*P2）

绿色凸轮输入。

两个凸轮以不同的速度向不同方向旋转，类似于两个不同齿数的齿轮传动。

传动比 = 1/2。

阿基米德机制的齿距必须足够大以防止发生故障。

一个螺旋弹簧可以代替图中的重力。

7.阿基米德传动1d（Archimedean drive 1d）

阿基米德机制中绿色凸轮和橙色凸轮的齿距不同（P1和P2，P1=P2/2）

绿色凸轮输入。

两个凸轮以不同的速度向相同方向旋转，类似于两个不同的滑轮在皮带传动中运动。

传动比 = 2。

阿基米德机制的齿距必须足够大以防止发生故障。

一个螺旋弹簧可以代替图中的重力。

8.阿基米德传动2a（Archimedean drive 2a）

阿基米德槽中的绿色和橙色轮是相同的。

绿色轮输入。

两个槽之间的粉色滑块在一个固定杆的直槽中。

当粉色滑块运动到固定杆直槽中间时，两轮将以相同的速度反向旋转，类似于两个相同齿轮的齿轮传动。

如果粉色滑块不处于中间位置，那么橙色输出轮不规律旋转。

9.阿基米德传动2c（Archimedean drive 2c）

阿基米德槽中的绿色和橙色轮是相同的。

绿色轮输入。

两个槽之间的粉色滑块在一个固定杆的直槽中。

10.阿基米德螺旋齿轮和蜗杆1（Archimedean spiral gear and Worm 1）

输入：螺旋齿轮1启动

输出：蜗杆1启动

传动比：1

启动次数可以增加

11.阿基米德螺旋齿轮和蜗杆2（Archimedean spiral gear and Worm 2）

输入：螺旋齿轮2启动（Z1）

输出：蜗杆1启动（Z2）

输入的1启对应输出的2启（Z1/Z2）

 

2.齿轮泵工作原理分析 篇二

在这里, 我们重新设计了实验过程和方法, 用任务驱动的方式展开教学, 使这部分内容的学习更加生动、具体化, 有利于学生对这部分内容的学习和掌握。

课程的任务设计为三个:1、加工齿轮 (模型) , 2、测量齿轮参数, 3、绘制齿轮零件图。课程设计如下:

1 用绘图法演示齿廓的渐开线属性

课程的开始, 可展示一齿轮实物, 并提出问题:齿轮中每个齿廓线的形状是什么?让学生带着这个问题, 开始学习齿轮的基本知识。首先向学生展示范成仪的结构如图1:

1—托盘;2—轮坯分度圆;3—滑架;4—支座;5—齿条 (刀具) ;

6—调节螺旋;7、9—螺钉;8—刀架;10—压环

由于学生是第一次接触齿轮传动, 可针对范成仪的基本机构, 齿轮传动等做一个简单介绍。做基本介绍后, 指导学生做基本齿坯, 并按照标准加工位置将齿条、齿坯都固定完成, 由于学生没有齿轮参数计算的知识, 故具体参数都由教师指定。随后指导学生完成部分齿廓曲线如图2。

由齿轮啮合原理可知, 齿条廓线的垂线, 可视作渐开线发生线, 齿坯圆的转动可视作发生线的相对反方向转动。延长每条过齿廓线上一点的垂线, 观察齿廓形成时, 相对的基圆的形状, 指出齿廓的形成, 是直线绕基圆做纯滚动的结果, 从而了解所谓的渐开线特点, 以及渐开线中的一部分所形成的齿廓曲线。

这里要做出垂线, 分析一组线段的公共内切圆, 是为基圆。要注意, 将齿廓线做得稀疏一些, 方便寻找到正确的垂线。这个过程是先有齿廓线, 再分析它的特点, 引出对渐开线的介绍, 可适当引用课件动画, 使其与实际描绘过程结合, 帮助学生更好地理解渐开线形成。

2 做出连续多个齿廓, 观察啮合点迹线

讲解渐开线形成及其特点后, 将一透明胶片覆盖于已经做出的齿形之上, 从头开始再转动范成仪。此时, 胶片固定不动, 齿条与绘制出的齿轮廓线啮合传动, 指导学生在胶片上, 逐次描出啮合点, 并观察啮合轨迹。根据传动原理, 逐次描绘出的啮合点, 应形成一条直线。可在此展开讲解为什么啮合轨迹是一条直线, 分析由此带来的齿轮传动特点, 传动比的大小与中心距的关系, 讲解压力角的概念, 介绍标准压力角值等有关传动的基本原理。

这部分学生的啮合点描绘是关键, 教师可先做一示范, 再辅助使用教学课件讲解齿轮啮合基本定律。

3 做出完整的齿轮模型, 理解齿轮加工方法

在上述分析讲解的基础上, 进一步要求学生理解齿轮加工方法, 转动齿坯, 尽可能准确地将整周的齿轮齿形完整做出来。在这个过程中, 要以托盘中心为转动中心, 转动齿坯, 才能连续完整做出齿轮模型。如果转动中发生中心偏移, 则可能出现齿形较大的偏差, 甚至最终不能合围成完整齿轮的情况。对此, 可预先将整个圆周等分, 在各等份中分别加工齿形, 以修正可能出现的误差。

4 剪出齿轮模型, 测量齿轮各几何参数

将已经描好的齿轮模型仔细剪出齿形, 做出完整的齿轮。用直尺测量齿顶圆直径、齿根圆直径, 分析齿厚、齿槽宽, 讲解模数的概念, 介绍齿轮的基本参数及其计算公式。

这部分模数的讲解是关键, 要结合实物和理论, 分析模数这个概念的提出, 国家对这个重要参数的相关规定。

5 利用大模数齿条模板, 加工有根切齿轮

最后, 利用大模数齿条模板, 加工出有根切的齿轮。之后, 在同一个齿坯圆上的另外一边, 移动齿条位置, 加工出正变位齿轮, 观察根切情况的减轻, 讲解分析变位系数的概念, 及变位后引起的齿轮形状、特性的改变。

上述过程完成之后, 简单复习《工程制图》中, 关于齿轮零件图画法的规定, 布置作业, 要求学生绘制齿轮零件图, 并提出思考问题:齿轮的精度是如何规定的, 做为下次课程的准备。

3.防夹玻璃升降器工作原理分析 篇三

关键词：防夹玻璃升降机 自复位 非防夹区 前言

现代轿车门窗玻璃的升降基本已经抛弃了摇把式的手动升降方式，普遍采用按钮式的电动升降方式。随着人们对舒适性、安全性要求的提高，原本仅在高档轿车上装配的电动防夹玻璃升降器，也逐渐被更多的中低档车所采用，成为未来玻璃升降器发展的一种趋势。所谓防夹玻璃升降器，是指当玻璃上升时，如果在上升区域内有人体某部位或物件时会立即反转一段距离后停止，以防止夹伤乘客。

目前，流行的防夹玻璃升降器从防夹功能上分主要有两类：接触式和非接触式。接触式指当电动车窗机构感触到有异物在玻璃上，才会自动停止玻璃上升工作；非接触是指通过一套光学控制系统来检测有无异物在电动车窗移动范围内，从而控制玻璃移动，无需异物直接接触到玻璃。这个光学控制系统主要元件是光学传感器，它由红外线发射器和接收器组成，安装在车窗的内饰件上，能连续精确地扫描指定的区域。

防夹玻璃升降器是未来玻璃升降器的发展趋势，因此深入了解防夹玻璃升降器的工作原理，对设计、开发、检测、维修都有重要意义。本文结合新开发的xx2号车驾驶员侧防夹玻璃升降器，通过拆解、分析、测试等手段较详细的阐述了防夹玻璃升降器的工作原理，自复位原理；并以此为依据，结合工作中的实际情况，分析了常见故障的现象、产生原因、排除方法；提出了防夹功能方面的故障排查的一般程序及防夹玻璃升降器对装配及检验的要求，以避免由于装配操作不当造成的故障。

2  防夹玻璃升降器工作结构及原理

本文主要以驾驶员侧防夹玻璃升降器为例，对接触式防夹玻璃升降器的结构、防夹原理进行阐述。

2.1 防夹玻璃升降器基本结构

防夹玻璃升降器总成分两部分，升降机部分，电机部分。图1为玻璃升降器。2.1.1 升降机部分

升降机部分又可分为绳轮式（包含单臂式和双臂式）、齿轮臂式 软轴式等。xx车玻璃升降器的升降机部分是典型的单臂绳轮式，其主要包含：RAIL, CARRIER, CABLE ,GUIDE ,BRAKET等，这与一般电动升降机相似。2.1.2 电机部分

一般电动玻璃升降器结构的关键是电机（内置减速器），其中电机采用可逆性永磁直流电机，电动机内有两组绕向不同的磁场线圈，通过开关的控制可做正转和反转来实现升降。

而防夹电机是在一般电机的基础上，电机中增加传感器，开关控制部分中添加处理元件来实现防夹功能。通常是在电动机中埋植磁环，感应电机转速，在电子模块中埋植霍尔元件，感应电流，并通过电子模块控制对电动机的过流、过压及过热保护，而且当玻璃上升途中遇到人力障碍时会自动识别而反向运行，防止乘员夹伤。

防夹电机部分主要包含直流电机（内置减速器）和感应器两部分

一、直流电机：

直流电机的质量直接关系到电动玻璃升降器的正常工作，它一定要具有体积小、重量轻、防护等级高、噪声低、电磁干扰小、运行可靠等特点，并要求有良好的耐久性、水密性、耐热、耐腐蚀、耐振动、阻燃等性能。xx2号车防夹玻璃升降器电机的基本参数如表1所表示。

二、感应器：

为了保证玻璃升降机具有防夹功能，要求Power Window Swich中的ECU必须包含两种功能。判定玻璃是在防夹区还是非防夹区； 2 判定玻璃是否遇到障碍物。

如果ECU判定玻璃处在非防夹区，并且玻璃遇到障碍物，则ECU将发出指令，给电机两端输出反向的电源，促使电机反转，并在反转一段时间内停止。为了能实现ECU的这两种功能，则电机的感应器必须具备以下功能，（1）采集并输出玻璃所处区域的信号；（2）采集并输出电机转速的脉冲信号。因此一般感应器包含两部分，位置感应器和转速感应器

2．2防夹功能原理

2.2.1玻璃所处区域的信号采集 关闭玻璃的过程中，可能遇到障碍物，同时玻璃关闭时最终必然会接触到上侧门框上的玻璃导轨胶条。为了既能实现防夹功能，又可以最终关闭玻璃。一般的在玻璃上升的区间内即从玻璃的上死点到下死点范围内划分为两个区间：

一、非防夹区：从玻璃上死点到以下某一范围（一般玻璃升降机的非防夹区为玻璃上死点到以下10mm左右）。该区域内即便玻璃上升时遇到障碍物，电机也不会反转，以保证玻璃遇到上侧门框上的玻璃导轨胶条时会停止而不是反转。

二、防夹区：非防夹区以外的区域。该区域内，玻璃上升时遇到障碍物，电机会反转一段距离后（如120-150mm）停止。以确保不会夹伤人体的某部位如手、手臂等。同时也起到自保护作用，不会因过载而损伤电机。

三、防夹区和非防夹区的识别及玻璃所处区域信号采集：

如图4电机旋转，带动1-拨叉齿轮，又通过3-从动齿轮带动2-内齿圈；其传动比位为 36：19，起到减速的作用。5-调整钢圈为开口的钢丝环，两端伸出3mm左右的一段钢丝。调整钢圈套在2-内齿圈外侧，内齿圈旋转时靠与调整钢圈间的摩擦力带动调整钢圈同步转动，调整钢圈两端伸出钢丝又带动定位环套同步旋转；定位环套上部有止动块，下部有突出结构，其作用在于当至动块在接触6-基板限位块前的一段距离内（11.5±2.5mm）触发常闭状态的限位开关断开；这样就可以采集并输出了玻璃已经上升到非防夹区内的信号。

（1-拨叉齿轮；2-内齿圈；3-从动齿轮；4-定位环套；5-调整钢圈；6-基板限位块；7-限位开关）2.2.2障碍物的信号采集

障碍物及信号采集及输出是通过固化到电机内部的传感器来实现的。电机顺时针旋转，玻璃上升，此时会在感应器的输出端产生脉冲信号，当玻璃上升过程中遇到障碍物时，电机的转速会变慢，从而改变了感应器输出的脉冲信号，ECU对脉冲信号判断，如果脉冲信号的频率f满足以下条件：

则ECU判定玻璃遇到障碍物。

2.2.3上死点的自修正

当升降机与电机装配成玻璃升降器时会预先设定一个上死点称为假上死点，假上死点通常设定在与车门装配的实际上死点的下方某一位置，如图6所示。如果假上死点在实际上死点的下方，则在玻璃升降器与车门装配后，通过玻璃升降器作动，假上死点会自动调整到实际上死点的位置。其原理如下：

如图3所表示首先电机顺时针作动，玻璃上升，同时4-定位环套转动，当玻璃进入非防夹区（距离假上死点下方10mm左右）定位环套下部的突出结构会触发常闭状态的限位开关，使之断开；电机继续作动较短的时间后，定位环套上部的止动块会接触到基座，此时，玻璃上升到假上死点，由于初始设定的假上死点位于实际上死点下方。故，虽然玻璃上升到假上死点，但距离上方的玻璃导轨胶条还存在一定距离，因此玻璃会继续上升，由于定位环套的止动块已经接触到基座，无法继续转动，而内齿圈在电机的带动下与调整钢圈发生相对滑动，直至玻璃上升到上方的玻璃导轨胶条而停止。这样装配后的玻璃上死点与电机的定位环套的止动块的位置实现了一致。

3．常见故障分析及故障排查的一般程序 3．1假上死点上偏移的故障现象及修正

所谓假上死点上偏移式指防夹玻璃升降器在安装到门上以前的假上死点高于实际的玻璃上死点的现象。由于防夹电机与升夹机组装不当或者在玻璃升降器安装到门上以前对电机通电操作都可能发生假上死点上偏移的问题。假上死点上偏移可分为两种情况:一是假上死点上偏移量较大，实际上死点处于电机设定防夹区内；二是假上死点上偏移量较小，实际上死点仍处于电机设定非防夹区内。

第一种情况下，玻璃升降器与车门装配后，使用AUTO档连续升起玻璃，玻璃将无法关闭，在接触到上方的玻璃导轨胶条后会自动反转一段距离（100mm左右）后停止。

造成以上故障的原因在于实际的上死点在防夹区内，玻璃接触到上方的玻璃导轨胶条后，限位开关没有被触发，依就处于导通状态。因此电机接触到玻璃导轨胶条后由于速度减慢导致输出的脉冲信号发生变化。ECU在同时到接受限位开关导通和脉冲信号变化的信号后，将发出指令使电机端子电源电极互换而反转。对于以上故障，可以通过调节复为开关（如图7所示）来消除。具体操作如下： 1）利用Power Window Swich按钮的寸动档按闭和玻璃； 2）按住复位开关后，再使玻璃降下。

重复1）-2）步骤1到3次，可以实现电机设定的假上死点与实际上死点的重合。其原理也是通过利用了调整钢圈与定位环套的相对滑动类实现的： 首先利用寸动的操作闭合玻璃，此时定位环套的止动块与基板的限位块的距离最短，设其相对转角为α，此时按下后面的复位开关在降下玻璃时，定位环套及调整钢圈在复位开关的作用下不再随内齿圈转动，即调整钢圈与内齿圈发生相对转动。如此反复几次，会导致定位环套与内齿圈的相对滑动的转角β>α，即造成在玻璃接触到导轨胶条前，定位环套的止动块就已经到达基板的限位块位置，这样电机继续转动直到玻璃接触到导轨胶条停止。从而实现了玻璃的上死点与定位环套的止动块的一致。

4.齿轮泵工作原理分析 篇四

作者：钠离子树脂 日期：2012-10-12 8:30:25 热度：39

Tag:钠离子树脂,阴阳离子交换树脂

将离子性官能基结合在树脂（有机高分子）上的材料，称之为 “离子交换树脂”。

树脂表面带有磺酸(sulfonic acid)者，称为阳离子交换树脂，而带有四级氨离子的，则为阴离子交换树脂。由於离子交换树脂可以有效去除水中阴阳离子，所以经常使用於纯水、超纯水的制造程序中。

离子交换树脂上的官能基虽可去除原水(Feed water)中的离子，但随著使用一段时间之后,因官能基的饱和而导致去离子效率的降低，引发水质劣化的缺点。

此外，离子交换树脂本身也是有机物质，使用中会受到氧化分解、机械性破裂、担体流出而造成有机物质的溶出。带有电荷的有机物质也会受到离子交换树脂的吸附，使离子交换树脂很容易受到有机物质的污染(Fouling)。而有些微生物由於菌体表面带著负电，也会被阳离子交换树脂所吸附，树脂表面因而成为微生物的繁殖场地，造成纯水的污染。

5.齿轮泵工作原理分析 篇五

概要：椭圆齿轮机构的一个突出的传动特点是当主动齿轮以一定的速度旋转时，被动齿轮将会根据一定的规则以变化的速度旋转，这能满足一些特定的要求，而一般常见的机构是无法满足的。这是一种非常重要的特殊机构的设计。在这篇文献中，我们将分析椭圆齿轮机构的传动特点以及它的设计方法。另外，我们将设计椭圆齿轮在带槽齿轮机构的应用以及证实它的实用性。

关键词：椭圆齿轮机构、传动设计

1、介绍

大家都知道，齿轮传动在机械传动装置和有固定传动比的圆柱齿轮领域内是一种非常实用的驱动方式。但对于一些特殊的机构，这种传统的圆柱齿轮因为它的固定传动比而无法满足要求，特别是在某些需要变化传动比的自动机构上。但是，非圆柱齿轮机构因为特殊的运动性和几何形状能够满足以上要求，因此非圆柱齿轮机构的应用在齿轮传动领域越来越受到人们的重视。

椭圆齿轮就是一种非圆柱齿轮，并且它的传动比是可以根据需要进行设计。因为椭圆齿轮的接触节点是在两个椭圆齿轮中心的连线上，它的法向节距线不是一条圆形弧线，因此在一对齿轮副中，当主动轮以一定的速度旋转时，被动轮将会根据特殊规则以变化的速度的旋转。所以，椭圆齿轮可以应用在一些特定要求的机构中，而传统的齿轮机构、连杆机构、凸轮机构则无法做到。另外，椭圆齿轮在结构上更加紧凑，运动更加可靠，运力平衡能更容易实现。

椭圆齿轮在非圆柱齿轮中普遍使用，而且为使设计和制造更加方便，经常使用两个相同大小的椭圆齿轮。根据不同程度的偏心度，不同传动比的曲线可以满足不同运动的要求。目前，这种椭圆齿轮已广泛使用在冶金、纺织、造纸、包装等领域。随着计算机仿真技术的发展，更多的椭圆齿轮机构将会被开发出来，并应用到工程领域。

2、椭圆齿轮机构的运动特性

2.1

椭圆齿轮的传动比函数

图1是一个椭圆齿轮的传动副，由两个相同大小的椭圆齿轮构成。图1

椭圆的长半轴长是a，短半轴长是b，半焦距是c，两个椭圆的回转中心是O1和O2，P是啮合点，r1和r2分别是椭圆的长短半径。对于O1P1F1，根据余弦定理可以得到，（）

(1)

椭圆的偏心度，所以可得两个椭圆齿轮的啮合半径分别为

(2)

传动比公式为

(3)

根据公式(2)可知，当=0°或者360°时，最大传动比，最小传动比。可变传动比根据主动轮的偏转角度而变化，变化情况如图2

图2

当主动轮的旋转速度一定时，被动轮的最大旋转速度与最小速度的比值为

(4)

因此，τ随着椭圆的偏心度的增大而增大。一般设计中，运动也比较平滑。

2.2椭圆齿轮机构的位置函数

当主动轮以的旋转速度旋转过d角度，而被动轮则以的速度旋转过d角度，两轮旋转过的弧长是相等的，即，可得

和

并可得到位置函数，(5)

3、椭圆齿轮机构的设计过程

椭圆齿轮机构的设计过程大致可以分为以下三个步骤：

（1）

根据速度变化的需要，决定椭圆的偏心度e

（2）

根据齿轮的强度和物理尺寸需要，决定齿轮的模数和齿数

（3）

计算结点曲线的基本尺寸

结点曲线的基本尺寸为

(6)

这里，是椭圆齿轮函数的参数，可以写为

(7)

E是椭圆齿轮函数中的参数，取值参照表1。

表1

注：

因为结点曲线的基本尺寸的周长是齿轮槽宽的整数倍，所以长半轴长可以写为

(8)

因此可得到半焦距以及短半轴长

4、匀速椭圆齿轮与滑轮机构的应用

4.1

机构分析

图3为滑轮机构。

图3

当主动滑盘1以一定的速度旋转，被动滑盘将以变化的速度间歇运动。为满足技术要求及提高运动质量，非圆柱齿轮可以应用到这个机构中，用椭圆齿轮来驱动滑盘使滑盘以近似一定的速度运动。

如图4所示，被动滑盘5的速度为

(9)

当=0°时，被动滑盘5的速度为，在这种情况下，椭圆齿轮1的最小角速度应在左边水平位置处与椭圆齿轮2的最大角速度相对应，即。当主动盘垂直向上或是垂直向下，即°时，被动滑盘5的速度为，这种情况下，椭圆齿轮1的最大角速度应在左边水平位置处与椭圆齿轮2的最小角速度对应，即。可以看到，当主动盘旋转90°，椭圆齿轮应该旋转180°。为了实现上述机构，在椭圆齿轮和带凹槽的传动轮机构中应采用直齿圆柱齿轮结构

图4

如图4所示，椭圆齿轮的传动函数和位置函数分别为

(10)

根据传动比关系，可得

(11)

将公式(10)(11)代入到(9)中，可以得到

(12)

4.2椭圆齿轮的设计计算

（1）椭圆齿轮的偏心度确定

公式(12)的变换

(13)

从公式(13)可以看出，当椭圆齿轮的偏心度确定后，主动盘的速度就是主椭圆齿轮1转角的函数，且的相对误差为

(14)

采用一维最优法，椭圆齿轮的最优偏心度使取到最小值

表2

被动滑盘的速度（）

如表2所示，当并且，一组的值如表所列，的相对误差为

（2）椭圆齿轮的主要尺寸

当，从表1中得到，因此得到E=1.5638

取模数m=3mm，齿数，所以，椭圆齿轮的长半轴长

椭圆齿轮的短半轴长

半焦距

5、总结

从椭圆齿轮的设计应用到带槽滑轮机构，可以总结出一些结论：

（1）

在椭圆齿轮机构中，通常采用两个相同大小的椭圆齿轮，以方便设计和制造。根据偏心度的变化，不同传动比的曲线可以满足不同速度传动的要求。

（2）

椭圆齿轮机构可以应用在一些特殊运动的结构中，而传统的齿轮传动、连杆机构、凸轮机构是无法达到的。

（3）

在带槽滑轮机构中，椭圆齿轮可以驱动被动滑盘，从而实现被动滑盘的近似匀速运动，并提高运动质量。

6.齿轮泵工作原理分析 篇六

楔横轧作为一种轴类零件成形工艺,以其独特的优点被认为是目前轴类件生产的最佳工艺。其生产效率高、材料利用率高,产品质量好,所需设备吨位小,模具寿命高,噪声小,易于实现机械化、自动化等,在技术和经济两方面均显示出特有的优越性,受到塑性加工工程界的高度重视。

1 楔横轧技术的发展

楔横轧技术最早出现于二十世纪初,但限于当时的技术和生产水平,一直未能得到实际生产应用。直到六十年代初,捷克将楔横轧技术应用于小型汽车零件制作中,从而得到广泛重视,发展成为轴类零件塑性成形的新工艺、新技术。

我国最早在二十世纪六十年代开始对楔横轧技术进行探讨和实验,经过几十年的研究和实践,我国的楔横轧技术在设备、工艺方面均取得极大进步,已位列国际领先地位,并成为世界上研发和投产楔横轧技术最多的国家之一,为我国在节能、节材,高效生产等领域发挥了重要作用。

楔横轧技术在汽车行业应用最为广泛。汽车变速箱的传动轴,汽车半轴,发动机的凸轮轴,油泵上的齿轮轴等,得益于楔横轧工艺的高效、高质、节材等优点,实际生产中逐渐替代了传统的冲压锻造和车削工艺。如火车车轴每年需求量达30万根,目前国内的主要加工方法是自由锻和精锻,耗材高、质量低、产品缺陷多。采用楔横轧技术则可以很好地解决上述问题。

2 楔横轧轧制直齿圆柱齿轮技术

2.1 研究意义

首先,由于轧制过程中轧件发生的是挤压塑性变形,齿形的金属纤维没有被切断,只是被拉伸或挤压,因此与通过金属切削加工方式加工出的齿形相比,轧制齿形的弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度能得到较大提高。

其次,楔横轧工艺符合节材、高效的要求。与传统的切削工艺相比,楔横轧工艺有如下优点:①生产效率高。楔横轧每分钟可生产8~24件,是切削方法的3~10倍;②节约材料。楔横轧的材料利用率一般为80%~95%,切削为去除加工,零件形状不同材料利用率也不同,一般为50~70%,材料利用率平均提高30%;③零件机械性能高。轧制后的零件晶粒得到细化,且金属流线保持连续并沿零件外形分布,零件的静强度与疲劳强度都有大幅度增加;④模具寿命长。一副模具一般能生产几十万件产品以上。

2.2 工艺参数研究现状

模具设计是楔横轧工艺的核心之一,主要有上、下模具设计和挡板设计。其中成形角α、展宽角β和断面收缩率φ是模具设计的主要工艺参数。楔横轧模具设计应能够保证轧件正常旋转,这是实现楔横轧轧制的前提条件。其工艺参数选择一般满足以下关系:

式中:dk为轧件的滚动直径;d1为轧制成形后的直径;D1为轧辊模具的滚动直径。

由上式可得,增大摩擦系数,可大大改善轧件的旋转,同时也受断面收缩率的影响。因此,为保证轧件正常旋转,在楔面上刻画平行于轴线的条纹,来增加模具的摩擦系数,还要考虑断面收缩率的取值。

随着断面收缩率的增加,轧件发生颈缩和拉断的几率大大增加。为确定大断面收缩率对轧制工艺质量的加工极限,贾震[3]等对一次轧制大断面收缩率的轧件的心部质量进行了深入研究,得出了大断面收缩率的轧件的心部质量要优于一般断面收缩率轧件的轧制,并揭示了其原因:其在轧制过程中金属的瞬时轴向流动量大,心部剩余金属少,以致不能满足曲线的发展空间等。

在楔横轧的模具设计中,轧齐曲线是一个很重要的设计内容。设计人员经过多年的理论设计和实际生产积累了丰富的经验,并提出了很多轧齐曲线的算法和公式。胡发国等提出了一种计算螺旋锥体体积的新算法,得到的轧齐曲线形式简洁、便于实际应用,通过DEFORM软件进行了模拟仿真,验证了其正确性。

2.3 楔横轧轧制直齿圆柱齿轮技术的研究现状

韩国的J.C.Choi,Y.Choi等应用上限法分析了齿轮的锻造过程,提出了动可容速度场的概念;研究了齿轮的模数、齿数、变位系数和摩擦系数等因素对齿轮锻造的影响,得出了适合应用锻造成形的齿数为15~20的结论并应用Al-2024对分析结果进行了实验验证。英国曼彻斯特大学的N.R.Chitkara等对直齿圆柱齿轮的塑性成形作了数值模拟分析,并用能量法和上限法分析了镦锻齿轮变形的规律。韩国的Y.K.lee和S.R.lee基于刚塑性有限元数值模拟,应用对比试验的方法,研究了改进后模具对锻造的锥齿轮的质量影响。

2007年,上海大学的应富强提出了将楔横轧技术与齿轮齿条啮合运动原理相结合进行齿轮轴楔横轧成形的创新思想,对齿形模具给出了齿部轧制的进给设计、齿数的分度设计和齿形与楔形模具的组合设计方案;利用有限元数值模拟的方法分析了齿轮轴楔横轧过程中,应力应变场、温度场的分布及变化规律,模具填充和材料流动规律以及轧制力能参数的变化规律;比较分析了4个设计变量(轧制温度、齿数、进给方式、轧制速度)对轧制力能的影响并应用相似实验对部分结果进行了验证。为齿轮轴的进一步研究奠定了基础。

2009年,北京科技大学的胡正寰、闫华军和刘晋平等提出了应用楔横轧轧制螺旋齿形轴类件的设想并应用Deform-3D有限元数值模拟和实验验证相结合的方法进行探索。分析了模具齿顶高斜率对梯形螺旋齿形外形尺寸(齿高、螺距)的影响规律;不同工艺参数(温度、轧制速度和轧辊直径)对轧制力能的影响。为螺旋齿形轴类件楔横轧成形的深入研究和模具设计与优化奠定了基础。

由以上分析可知:楔横轧成形主要采用数值模拟的方法进行研究,研究对象从实心阶梯轴到空心阶梯轴再到齿轮轴的楔横轧成形,逐步从简单件向复杂件成形迈进。迄今为止,对渐开线直齿圆柱齿轮轴的齿形成形质量方面的研究较少,而齿形成形是齿轮轴成形的薄弱环节,是影响齿轮轴质量的重要因素。因此对其深入研究具有理论和工程应用价值。

3 结语

(1)随着楔横轧技术的不断发展,基于楔横轧原理的齿轮轧制技术越来越引起人们的注意,国内相关单位的联合攻关已取得一定进展,但要解决体积成形生产和应用中的各种问题,形成我国的专有技术和创新成果,尚有大量的技术工作有待深入进行。

(2)在研究直齿圆柱齿轮轧制工艺的同时,探讨各种金属(如铜、镍、钛等)的楔横轧加工中的思路,为它们的实际生产做技术、知识准备,具有研究的可行性和必要性。

摘要：介绍了楔横轧技术的发展,重点介绍了采用楔横轧技术轧制直齿圆柱齿轮的研究意义和研究现状。

关键词：楔横轧,直齿圆柱齿轮,轧制,现状

参考文献

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