專利名稱：具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泵送裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有漸開線曲面和圓弧 曲面共同形成的非對稱齒形的高壓齒輪泵。
背景技術(shù)：
齒輪的重疊系數(shù)是指在齒輪傳動過程中，同時嚙合齒輪的對數(shù)，也就是說同時有 幾個齒嚙合在一起，重疊系數(shù)大說明傳動越平穩(wěn)，每個齒所承受的載荷越??；齒輪的壓力角 α是指在兩齒輪節(jié)圓相切點處，兩齒廓曲線的公法線與兩節(jié)圓的公切線所夾的銳角，也稱 嚙合角，小壓力角齒輪的齒強(qiáng)度小，承載能力較小；而大壓力角齒輪，齒輪的齒強(qiáng)度較大，承 載能力較高，齒輪的重疊系數(shù)也較大，傳動較平穩(wěn)。傳統(tǒng)的齒輪泵兩側(cè)齒面的壓力角相同， 壓力角一般為20°左右，單次泵送量較小，且在齒輪嚙合處由于齒隙容積率變化過大，導(dǎo)致 泵體劇烈震動而發(fā)出較大噪音。針對此缺陷，中國專利局2006年11月8日公開的一份CN2835652Y號專利申請， 名稱為《液壓齒輪泵》，該液壓齒輪泵包括主動齒輪、從動齒輪、滾針軸承、安裝在齒輪兩側(cè) 面的側(cè)板，泵體和前蓋通過定位銷和螺栓螺母連接固定的泵體，齒輪采用雙模數(shù)雙壓力角 漸開線非對稱齒形，在齒輪兩側(cè)同軸上依次套裝兩片浮動側(cè)板和固定側(cè)板，在固定側(cè)板貼 近浮動側(cè)板的端面上的密封溝槽內(nèi)嵌裝W形橡膠密封條和密封支承條；在浮動側(cè)板上有兩 道卸荷槽；卸荷槽的一端與困油容積相通，另一端分別和壓油腔和吸油腔相通；在油泵體 內(nèi)腔低壓區(qū)一側(cè)2-3個齒長度內(nèi)泵體內(nèi)孔壁掃削0. 05-0. 10mm。這種液壓齒輪泵由于齒輪 在非工作面采用一般根切技術(shù)，造成局部應(yīng)力集中，經(jīng)常因出現(xiàn)崩齒而損壞；還由于這種液 壓齒輪泵的齒輪配置事先沒有預(yù)設(shè)偏置量，工作時，齒輪泵出口側(cè)的高壓液體推動齒輪向 低壓的進(jìn)口側(cè)方向偏移，造成泵腔掃膛現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種具有非對稱組合曲面 齒形的齒輪泵，既保證了齒輪嚙合處齒隙容積率相對穩(wěn)定，又克服了崩齒、掃膛等現(xiàn)象的發(fā) 生。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)存在問題的技術(shù)方案是一種具有非對稱組合曲面齒形的 齒輪泵，包括中空的泵體，泵體內(nèi)設(shè)有相互嚙合的主動齒輪和從動齒輪，主動齒輪和從動齒 輪相互接觸受力的一側(cè)齒面為工作面，另一側(cè)齒面為非工作面，工作面壓力角為20.5° 22.8°，所述非工作面壓力角為14° 19°，非工作面由漸開線曲面和圓弧曲面平滑過渡 形成。由于工作面壓力角為20. 5° 22. 8°，比傳統(tǒng)的壓力角為大，不僅提高齒輪的承受 載荷能力，同時使齒輪的重疊系數(shù)加大，使得傳動較為平穩(wěn)，降低了齒輪傳動時發(fā)出的噪 聲；由于非工作面的壓力角對齒輪的重疊系數(shù)影響較小，減少非工作面的壓力角能提高齒 輪泵的單次泵送量，在同等排量下，該齒輪泵與傳統(tǒng)齒輪泵相比，結(jié)構(gòu)更為小巧，故非工作 面壓力角的角度設(shè)在14° 19° ；由于主動齒輪和從動齒輪的非工作面由漸開線曲面和圓弧曲面平滑過渡形成，使得非工作面不會產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低了崩齒現(xiàn)象的發(fā)生；非工作面 根部部分由圓弧曲面形成根切槽，使得齒間的間隙增大，增大了單次泵送量，降低了嚙合處 齒隙容積率的變化幅度，降低噪音。所述圓弧曲面的曲率半徑為Ilmm 13mm。在這個曲率半徑范圍的圓弧形成的根 切槽，既保證了較大的單次泵送量、齒隙容積率的相對穩(wěn)定，使得齒根部的又不會產(chǎn)生應(yīng)力 集中。所述圓弧曲面的曲率半徑為12. 2mm。由曲率半徑為12. 2mm的圓弧形成根切槽，使 得單次泵送量、齒隙容積變化率、齒根強(qiáng)度都處于較佳狀態(tài)。所述非工作面壓力角為14.5°。所述工作面壓力角為21. 5°。所述泵體內(nèi)設(shè)有第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔部分重疊形成8字 形，所述主動齒輪位于第一空腔內(nèi)，所述從動齒輪位于第二空腔內(nèi)，主動齒輪的中心軸線相 對于第一空腔中心軸線向泵體的出口側(cè)偏置，從動齒輪的中心軸線相對于第二空腔的中心 軸線向泵體的出口側(cè)偏置。主動齒輪與從動齒輪的齒頂圓直徑、齒形、齒寬相同，主動齒輪 和從動齒輪的中心軸線與第一空腔和第二空腔的中心軸線互相平行。齒輪泵工作時，泵腔 出口側(cè)的壓力往往高達(dá)幾百個大氣壓，而泵腔入口側(cè)的壓力則低于一個大氣壓，主動齒輪 和從動齒輪在出口側(cè)的高壓液體的推動下使齒輪軸向低壓的入口側(cè)方向做彈性變形，由于 齒輪泵的泵腔與齒輪之間的間隙很小，轉(zhuǎn)動著的齒輪就會刮擦到泵腔的側(cè)壁而出現(xiàn)掃膛現(xiàn) 象。主動齒輪和從動齒輪相對于第一空腔和第二空腔的偏置通過軸套內(nèi)圈中心軸線相對于 軸套外圈中心軸線向泵體的出口側(cè)偏置來實現(xiàn)，使得主動齒輪和從動齒輪可以獲得一個向 出口側(cè)預(yù)先偏置量，這樣齒輪泵在工作時，就可以避免掃膛現(xiàn)象的發(fā)生。所述主動齒輪的中心軸線相對于第一空腔中心軸線向泵體的出口側(cè)偏置距離與 從動齒輪的中心軸線相對于第二空腔的中心軸線向泵體的出口側(cè)偏置距離相等。所述主動齒輪和從動齒輪的中心軸線相對于第一空腔和第二空腔的中心軸線偏 置距離為0. 01 0. 05mm。所述主動齒輪和從動齒輪的中心軸線相對于第一空腔和第二空腔的中心軸線偏 置距離為0. 03mm。本發(fā)明采用了非對稱雙壓力角的齒形齒面結(jié)構(gòu)和根切槽圓弧面修正技術(shù)，既保證 了齒輪泵的單次泵送量，提高泵送效率，又消除了齒輪載荷產(chǎn)生的應(yīng)力集中，增強(qiáng)了齒輪的 強(qiáng)度；嚙合處齒隙容積率變化小，重疊系數(shù)大，傳動平穩(wěn)，噪音小；主動齒輪和從動齒輪的 中心軸線預(yù)偏置，從而避免掃膛現(xiàn)象的發(fā)生。


圖1是本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)主視示意圖。圖2是本發(fā)明齒輪嚙合示意圖。圖3是本發(fā)明齒面壓力角示意圖。圖4是齒形對比示意圖。圖5是本發(fā)明嚙合齒輪在非工作狀態(tài)時預(yù)偏置示意圖。圖6是本發(fā)明中的軸套示意圖。
圖中1 泵體，2 主動齒輪，3 軸套，31 軸套內(nèi)圈，32軸套外圈，4 從動齒輪，5 采用一般根切技術(shù)的齒形，6 采用圓弧曲面修正技術(shù)的齒形，7 圓弧曲面，8 工作面，9 非 工作面，10:根切槽，V:齒隙容積腔，α 壓力角。
具體實施例方式下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。實施例一種具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，如圖1、圖5所示，泵體1中設(shè)有 第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔部分重疊形成8字形，主動齒輪2設(shè)在第一空腔 內(nèi)，從動齒輪4設(shè)在第二空腔內(nèi)，主動齒輪2和從動齒輪4互相嚙合，主動齒輪2和從動齒 輪4的齒頂圓直徑、齒形、齒寬相同，主動齒輪2、從動齒輪4、第一空腔和第二空腔的中心軸 線互相平行，并與泵送方向垂直，通過主動齒輪2、從動齒輪4的中心軸線形成的平面與通 過第一空腔、第二空腔的中心軸線形成的平面互相平行，通過第一空腔、第二空腔的中心軸 線形成的平面和泵體1出口分列在通過主動齒輪2、從動齒輪4的中心軸線形成的平面的兩 側(cè)，主動齒輪2、從動齒輪4的兩端面與泵體1之間設(shè)有軸套3，主動齒輪軸的一端穿過泵體 1伸出到泵體1之外。如圖2、圖3所示，主動齒輪2和從動齒輪4相互接觸受力的一側(cè)齒面為工作面8， 另一側(cè)齒面為非工作面9，工作面8與非工作面9的壓力角α不同，工作面8的壓力角為 21.5°，非工作面9的壓力角為14. 5°，非工作面9根部部分由圓弧曲面7形成根切槽10。 由于非工作面9的壓力角小而且設(shè)有根切槽10，所以相鄰兩齒之間的齒間隙大，單次泵送 量增大；工作面8壓力角大，增強(qiáng)齒輪的強(qiáng)度以彌補(bǔ)非工作面9結(jié)構(gòu)對齒輪強(qiáng)度的影響，同 時也加大了齒輪的重疊系數(shù)，使得傳動較為平穩(wěn)，降低了齒輪傳動時發(fā)出的噪聲。如圖2所 示，當(dāng)主動齒輪2和從動齒輪4有兩組相鄰齒同時嚙合時，兩組齒的齒間隙處形成一個相對 密封的齒隙容積腔V，當(dāng)主動齒輪2和從動齒輪4繼續(xù)轉(zhuǎn)動，齒隙容積腔V將被壓縮，由于非 工作面9壓力角小以及根切槽10的結(jié)構(gòu)，使齒隙容積腔V的壓縮比變小，降低了齒隙容積 腔V壓縮時產(chǎn)生的噪音，相對傳統(tǒng)的齒輪泵來說，本結(jié)構(gòu)的噪音能降低9%以上。如圖4所示，采用一般根切技術(shù)的齒形5的根切槽10以及非工作面9與根切槽 10連接部的形狀變化幅度較大，這樣在負(fù)載傳動時會產(chǎn)生應(yīng)力集中容易出現(xiàn)崩齒現(xiàn)象；而 采用圓弧曲面修正技術(shù)的齒形6的根切槽10由圓弧曲面7形成，圓弧曲面7的曲率半徑為 12. 2mm,根切槽10與非工作面9之間平滑過渡，使齒形的形狀變化較為平緩，在負(fù)載傳動時 不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低了崩齒現(xiàn)象的發(fā)生，延長齒輪的使用壽命。采用圓弧曲面修正 技術(shù)的齒形6的運(yùn)用，使本發(fā)明齒輪的使用壽命延長2 3倍。主動齒輪2和從動齒輪4相對于第一空腔和第二空腔的偏置是通過軸套3實現(xiàn) 的。如圖6所示，軸套內(nèi)圈31中心軸線與軸套外圈32中心軸線平行，軸套內(nèi)圈31中心軸 線相對于軸套外圈32中心軸線偏置0. 03mm，軸套外圈32與泵體1過盈配合，軸套內(nèi)圈31 中心軸線偏置方向朝向泵體1出口側(cè)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容，屬于本專業(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，包括中空的泵體，泵體內(nèi)設(shè)有相互嚙合 的主動齒輪和從動齒輪，主動齒輪和從動齒輪相互接觸受力的一側(cè)齒面為工作面，另一側(cè) 齒面為非工作面，工作面壓力角為20. 5° 22. 8°，其特征在于所述非工作面壓力角為 14° 19°，非工作面由漸開線曲面和圓弧曲面平滑過渡形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，其特征在于所述圓弧 曲面的曲率半徑為Ilmm 13mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，其特征在于所述圓弧 曲面的曲率半徑為12. 2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，其特征在于所述非工 作面壓力角為14. 5°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，其特征在 于所述工作面壓力角為21. 5°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，其特征在于所述泵體 內(nèi)設(shè)有第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔部分重疊形成8字形，所述主動齒輪位 于第一空腔內(nèi)，所述從動齒輪位于第二空腔內(nèi)，主動齒輪的中心軸線相對于第一空腔中心 軸線向泵體的出口側(cè)偏置，從動齒輪的中心軸線相對于第二空腔的中心軸線向泵體的出口 側(cè)偏置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，其特征在于所述主動 齒輪的中心軸線相對于第一空腔中心軸線向泵體的出口側(cè)偏置距離與從動齒輪的中心軸 線相對于第二空腔的中心軸線向泵體的出口側(cè)偏置距離相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，其特征在于所述主動 齒輪和從動齒輪的中心軸線相對于第一空腔和第二空腔的中心軸線偏置距離為0. 01 0. 05mmo
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，其特征在于所述主動 齒輪和從動齒輪的中心軸線相對于第一空腔和第二空腔的中心軸線偏置距離為0. 03mm。
全文摘要
一種具有非對稱組合曲面齒形的齒輪泵，包括中空的泵體，泵體內(nèi)設(shè)有相互嚙合的主動齒輪和從動齒輪，主動齒輪和從動齒輪相互接觸受力的一側(cè)齒面為工作面，另一側(cè)齒面為非工作面，工作面壓力角為20.5°～22.8°，其特征在于所述非工作面壓力角為14°～19°，非工作面由漸開線曲面和圓弧曲面平滑過渡形成。本齒輪泵單次泵送量多、重疊系數(shù)大、傳動平穩(wěn)、噪音小、崩齒概率低、無掃膛現(xiàn)象。
文檔編號F04C2/18GK102094813SQ201110001928
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者吳偉民 申請人:吳偉民, 浙江凱斯特液壓有限公司