齿轮泵的设计
一 、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: ≥90%
(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：
??D?nV?1000?60
式中D—节圆直径（mm） n—转速
表1.齿轮泵节圆极限速度和油的粘度关系 液体粘度?mm2/s 线速度umax?m/s? ??12 5 45 4 76 3.7 152 3 300 2.2 520 1.6 760 1.25 流量与排量关系式为：Q0?P0n
Q0—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 B?Da——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 V 500 500 500 500 500 500 Z 13 14 15 16 17 18 m 8 8 8 8 8 8 B 90.23 83.79 78.20 73.31 60.00 65.17 转速n 477.46 443.36 413.80 387.94 365.12 344.84 齿顶圆直径 120 128 136 144 152 160 比值 0.7519 0.6546 0.5750 0.5091 0.4539 0.4072 1000q06.66Zm2
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:A0?Df?mz?16?8?128mm (5) 实际中心距:A0?Df?mz?16?8?128mm (6) 齿顶圆直径De?m?Z?2??8??16?2??144mm (7) 基圆直径：Dj?mzcos?n?8?16?cos20??120.28mm (8) 基圆节距：
cn??0.01~0.08?m??0.01~0.08??8?0.08~0.64(9) 齿侧间隙：tj??mcos?n???8?cos20??23.62 (10) 啮合角：??cos?n?20?
(11) 齿顶高：ha?1?m?1?8?8 (12) 齿根高：hf?1.25m?1.25?8?10 (13) 全齿高h?2.25m?2.25?8?18 (14) 齿根圆直径：Di?De?2h?108 (15) 径向间隙：c0m?A?De2?Di2?2 (16) 齿顶压力角：?Rje?arccosR?arccos(zz?2cos?n)?33.35? e(17) 分度圆弧齿厚：s?mcnf?2?2cos??12.226~12.524
n(18) 齿厚：s??m2?12.566
(19) 齿轮啮合的重叠系数：??z?tan?e?tan??π?1.50
(20) 公法线跨齿数：n?Z?180?0.5?2（n按四舍五入圆整为整数）(21) 公法线长度（此处按侧隙cn?0 计算L?mcos20?[1.5708(2n?1)zinv20?]?8?[1.4761(2n?1)?0.014z]?37.22
图一.齿轮
5.油泵输入功率：
p?q?n2.5?106?500?10?6N?60???10-3 (kw)??40060?0.9?9.25(kw)
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)
?m- 机械效率，计算时可取0.9。
(三)、校核
此设计中齿轮材料选为40Cr，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KA的确定：
表3.使用系数 原动机工作特性 均匀平稳 轻微振动 中等振动 强烈振动 均匀平稳 1.00 1.10 1.25 1.50 工作机工作特性 轻微振动 1.25 1.35 1.50 1.75 中等振动 1.50 1.60 1.75 2.0 强烈振动 1.75 1.85 2.0 2.25 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 汽轮机 金属切削机床 航空发动机 轻型汽车 载重汽车 精度等级 3 ~ 6 3 ~ 8 4 ~ 8 5 ~ 8 7 ~ 9 机器名称 拖拉机 通用减速器 锻压机床 起重机 农业机械 精度等级 6 ~ 10 6 ~ 9 6 ~ 9 7 ~ 10 8 ~ 11 3.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KV取为1.1。
4.齿向载荷分布系数KH?是由于齿轮作不对称配置而添加的系数，此设计齿
轮对称配置，故KH?取1.26。
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KH?以解决齿间载荷分配不均的问题。对直齿轮及修形齿轮，取KH?=1
6.弹性系数ZE?12?1??121??2??????EE2??1?单位——MP
1
2a
表5.弹性模量 齿轮材料弹性模量 锻钢 铸钢 球墨铸铁 灰铸铁 配对齿轮材料 灰铸铁 118000 162.0 161.4 156.6 143.7 球墨铸铁 173000 181.4 180.5 173.9 铸钢 202000 188.9 188 锻钢 20600 189.8 夹布塑料 7850 此设计中齿轮材料选为40Cr，调质后表面淬火，由表5.可取：
ZE?189.8(MPa)12
图二.弯曲疲劳寿命系数
弯曲疲劳寿命系数
7.选取载荷系数 K=1.3 8.齿宽系数?d的选择：?d?b?0.58 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。