液压传动齿轮泵齿轮的设计与校核.docx

齿轮泵的设计-、齿轮泵齿轮的设计与校核（一） 、主要技术参数根据任务要求，此型齿轮油泵的主要技术参数确定为：理论排量：500ml/r额定压力：2.5MPa额定转速：413r/min容积效率：N90%（二） 、设计计算的内容1. 齿轮参数的确定及几何要素的计算由于本设计所给的工作介质的粘度为220mm2/s，由表1.进行插补可得此设 计最大节圆线速度为2.6m/s节圆线速度V：兀-D - nV = 1000 x 60式中D—节圆直径（mm）n一转速表1.齿轮泵节圆极限速度和油的粘度关系液体粘度V (mm2 / s)124576152300520760线速度u (m / s)max543.732.21.61.25流量与排量关系式为：Q0= P0nQ0 一流量P0 —理论排量（ml/r）2. 齿数Z的确定，应根据液压泵的设计要求从流量、压力脉动、机械效率等 各方面综合考虑从泵的流量方面来看，在齿轮分度圆不变的情况下，齿数越少， 模数越大，泵的流量就越大从泵的性能看，齿数减少后，对改善困油及提高机 械效率有利，但使泵的流量及压力脉动增加目前齿轮泵的齿数Z 一般为6-19对于低压齿轮泵，由于应用在机床方面 较多，要求流量脉动小，因此低压齿轮泵齿数Z一般为13-19。

齿数14-17的低 压齿轮泵，由于根切较小，一般不进行修正3. 确定齿宽齿轮泵的流量与齿宽成正比增加齿宽可以相应地增加流量 而齿轮与泵体及盖板间的摩擦损失及容积损失的总和与齿宽并不成比例地增加， 因此，齿宽较大时，液压泵的总效率较高.一般来说，齿宽与齿顶圆尺寸之比的 选取范围为0.2〜0.8，即：B= (0.2 〜0.8)Da„ 1000qB = 0—6.66 Zm2Da 齿顶圆尺寸（mm）4. 确定齿轮模数对于低压齿轮泵来说，确定模数主要不是从强度方面着眼， 而是从泵的流量、压力脉动、噪声以及结构尺寸大小等方面表2.齿轮对比表VZmB转速n齿顶圆直径比值50013890.23477.461200.751950014883.79443.361280.654650015878.20413.801360.575050016873.31387.941440.509150017860.00365.121520.453950018865.17344.841600.4072通过对不同模数、不同齿数的齿轮油泵进行方案分析、比较结果，由表2. 确定此型齿轮油泵的齿轮参数如下：(1) 模数m = 8(2) 齿数Z = 16(3) 齿宽b = 74(4) 理论中心距：A = D = mz = 16 x 8 = 128 mm(5) 实际中心距：A = D = mz = 16x8 = 128mm(6) 齿顶圆直径D = m(Z + 2)= 8x(16 + 2) =144 mm(7) 基圆直径：D = mz cos a = 8 x 16 x cos 20o = 120.28mm(8) 基圆节距：c =(0.01 - 0.08m =(0.01 - 0.08)x 8 = 0.08 〜0.64(9) 齿侧间隙：t =nm cos a =nx 8 x cos20° = 23.62(10) 啮合角：a= cosa = 20(11) 齿顶高：h = 1 x m = 1 x8 = 8(12) 齿根高：h = 1.25m = 1.25 x 8 = 10/(13) 全齿 高 h = 2.25m = 2.25 x 8 = 18(14) 齿根圆直径：D = D -2h = 108(15) 径向间隙：c m = A~~2^一? = 2(16)齿顶压力角：a = arccos— = arccos(七 cos a ) = 33.35。

R z + 2 ne(17) 分度圆弧齿厚：s =坐-一$— = 12.226 ~ 12.524/ 2 2 cos an(18) 齿厚：s =号=12.566(19) 齿轮啮合的重叠系数：£ = Z'an口厂以)a 1.50n(20)公法线跨齿数：n = Z 土180+ 0.5 a 2 (n按四舍五入圆整为整数)图一.齿轮(21)公法线长度(此处按侧隙 c〃 = 0 计算)：L = m cos 20[1.5708(2n -1)zinv20] = 8 x [1.4761(2n -1) + 0.014z] = 37.225. 油泵输入功率:p x q x n m 八、2.5 x 106 x 500 x 10-6 x 400=9.25( kw)岩'10-3(kW)= 6^ m式中：N -驱动功率（kw）p -工作压力（MPa）q -理论排量（mL/r）n -转速（r/min）门-机械效率，计算时可取0.9三）、校核此设计中齿轮材料选为40气，调质后表面淬火1. 使用系数ka表示齿轮的工作环境（主要是振动情况）对造成的影响，使用系数K的确定：a表3.使用系数原动机工作特性工作机工作特性均匀平稳轻微振动中等振动强烈振动均匀平稳1.001.251.501.75轻微振动1.101.351.601.85中等振动1.251.501.752.0强烈振动1.501.752.02.25液压装置一般属于轻微振动的机械系统所以按上表中可查得Ka可取为1.35。

2. 齿轮精度的确定齿轮精度此处取7表4.各种机器所用齿轮传动的精度等级范围机器名称精度等级机器名称精度等级汽轮机3 ~ 6拖拉机6 ~ 10金属切削机床3 ~ 8通用减速器6 ~ 9航空发动机4 ~ 8锻压机床6 ~ 9轻型汽车5 ~ 8起重机7 ~ 10载重汽车7 ~ 9农业机械8 ~ 113. 动载系数Kv表示由于齿轮制造及装配误差造成的不定常传动引起的动载 荷或冲击造成的影响动载系数的实用值应按实践要求确定，考虑到以上确定的 精度和轮齿速度，偏于安全考虑，此设计中%取为1.14. 齿向载荷分布系数K 是由于齿轮作不对称配置而添加的系数，此设计齿邱轮对称配置，故K 取1.26邱5. 一对相互啮合的齿轮当在啮合区有两对或以上齿同时工作时，载荷应分配 在这两对或多对齿上但载荷的分配并不平均，因此引进齿间载荷分配系数KHa以解决齿间载荷分配不均的问题对直齿轮及修形齿轮，取K =1Ha单位 MP 2a6. 弹性系数Z =，-E2E冗- - ■ I ■■■ ■ ■11111111£!<11111^!11£!1111此设计中齿轮材料选为40七，调质后表面淬火，由表5.可取:Ze = 189.8(MP-2)图二.弯曲疲劳寿命系数S-C1-C2. □1_ E齿轮材料弹性模量配对齿轮材料-灰铸铁球墨铸铁铸钢锻钢夹布塑料118000173000202000206007850锻钢162.0181.4188.9189.8铸钢161.4180.5188球墨铸铁156.6173.9灰铸铁143.7/"2表5.弹性模量弯曲疲劳寿命系数b =0.58 d7. 选取载荷系数K=1.38.齿宽系数中d的选择：中d齿面接触疲劳强度校核对一般的齿轮传动，因绝对尺寸，齿面粗糙度，圆周速度及润滑等对实际所 用齿轮的疲劳极限影响不大，通常不予以考虑，故只需考虑应力循环次数对疲劳 极限的影响即可。

齿轮的许用应力按下式计算:hLdSS—疲劳强度安全系数对解除疲劳强度计算，由于点蚀破坏发生后只引起 噪声，振动增大，并不立即导致不能继续工作的后果，故可取S =SH = 1但对 于弯曲疲劳强度来说，如果一旦发生断齿，就会引起严重事故，因此在进行齿根 弯曲疲劳强度计算时取S =SF= 1.25 ~1.5Kn——寿命系数弯曲疲劳寿命系数Kfn§图一循环次数N的计算方法 是：设n为齿轮的转速（单位是r/min）； j为齿轮每转一圈，同一齿面啮合次数； Lh为齿轮的工作寿命（单位为h），则齿轮的工作应力循环次数N按下式计算：N = 60njLh（1）设齿轮泵功率为P^，流量为工作压力为P，则P = P X106 X Q X10 -3/60 = 9.25( kw)(2) 计算齿轮传递的转矩9.55 x 106 xPT = w = 220843.75 N - mmn（3）74128=0.513⑷ Z = 189.8(MP ：)E a(5) 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限Q Hlim = 850MPa(6) 计算循环应力次数N = 60njLh= 60 x 1000 x 1 x(2 x 8 x 300 x 15)= 4.32 x 109（7） 由机设图P209图10-21（d）取接触疲劳寿命系数Khn= 0.9（8） 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为0.1，安全系数S=1Q ]= ―H；临=0.9 x 850MPa = 765MPa(9)计算接触疲劳强度：K =宵严耶K^^ = 1.84F = 2Z = 3067.27N t d 1，KF u +1 齿数比 u = 1 气=2.5Ze ：云•飞-=48&34 MPa v ［气］i齿根弯曲强度校核⑴由机械设计P208图10-20C查得齿轮的弯曲疲劳强度极限q 巽=650MPa⑵由图10-18取弯曲疲劳寿命系数Kfn = 0.85(3) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S = L4则：Q ]= Kfj^fe = 394.64MPa(4)载荷系数 K = KaKvKh, Kh(x T.8711(5) 查取齿形系数丫也=3.46应力校正系数丫弱=1.45(6) 计算齿根危险截面弯曲强度q = KFtYsaYFa = 57.12MPa

二、卸荷槽的计算此处按“有侧隙时的对称双矩形卸荷槽”计算…0.4 R2+1.3" .p(MpaR 2 — R 2 Sy e（1）两卸荷槽的间距a:= n82 *16 x cos2 20r 20.89136(2) 卸荷槽最佳长度c的确定：c = skmcos a ,1 — m、z' cos 2a = 12 .40min \ A 2(3) 卸荷槽深度：龙=0.8m = 0.8 x 8 = 6.4三、泵体的校核泵体材料选择球墨铸铁（QT600-02）由机械手册查得其屈服应力q为300〜S420MPa因为铸铁是脆性材料，因此其许用拉伸应力Q］的值应该取为屈服极限应力即Q］的值应为300〜420MPa泵体的强度计算可按厚薄壁圆筒粗略计算拉伸应力q计。