外啮合齿轮泵传动轴设计的参数化研究

?１６２?《机床与液压》２００５．Ｎｏ．１１

外啮合齿轮泵传动轴设计的参数化研究＋

李玉龙１’２，刘炕１，周莹２，王锡明２

（１．合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥２３０００９；

２．合肥学院机械系，安徽合肥２３００２２）

摘要：利用ＵＧ软件提供的表达式和优化模块，能一次成功地优化出外啮合齿轮泵传动轴和联接花键的基本参数，从而避免了传统的“先试算后校核再调整”的做法。进而利用ＵＧ软件的主模型功能，可以很方便地实现上述设计的完全参数化，所得结果与已有结果比较吻合。

关键词：齿轮泵；传动轴；优化；ＵＧ

中图分类号：ＴＨ３２５文献标识码：Ａ文章编号：１００１—３８８１（２００５）１１—１６２—３

ＴｈｅＰａｒａｍｅｔｅｒＤｅｓｉｇｎｏｆＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｈｉｆｔｆｏｒＥｘｔｅｒｎａｌＪｏｇｇｌｉｎｇＧｅａｒＰｕｍｐ

ＬＩＹｕ—ｌｏｎ９１一，ＬＩＵＫｕｎ１，ＺＨＯＵＹｉｎ９２，ＷＡＮＧＸｉ—ｍｉｎ９２

（１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；

２．ＤｅｐｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ２３００２２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｂｏｔｈｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｍｏｄｕｌｅａｎｄｔｈｅｗｉｎｄｏｗｆｏｒｉｎｐｕｔｔｉｎｇｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｕｎｄｅｒＵＧｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｂａｓｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈｉｆｔａｎｄｓｐｌｉｎｅｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｗｈｉｃｈａｖｏｉｄｓｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｓｈｏｒｔａｇｅｔｈａｔｔｈｅｓｅｂａｓｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｐｒｅａｒｒａｎｇｅｄｍｕｓｔｂｅｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｐｒｏｇｒａｍａｒｅｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｄａｔａｉｎａｇｒｅａｔｍｅａｓｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｅａｒｐｕｍｐ；Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈｉｆｔ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ

０引言铰链双支点梁，支点的选取以及径向力的转化等如图外啮合齿轮泵作为液压传动和控制系统的基本组１所示，假定齿轮两端的轴长均为也，则两个假想铰件，被广泛应用于机械行业。由于其主、从传动轴的

设计涉及到大量的图表和公式，所以，传统上常采用

的方法是“先试算后校核再调整”，这种带有“经验

试凑”的办法，不仅周期长，而且可靠性差，已经

越来越不能满足齿轮泵企业对产品的更高、更快、更

好的要求。ＵＧ作为一个很好的ＣＡＤ／ＣＡＥ集成软件，

利用其自身的优化模块，可以一步到位地设计出主、

从传动轴的基本参数；甚者，利用ＵＧ的主模型架

构，可以很方便地实现设计的参数化。大大缩短了产

品开发的周期和设计质量。

１轴参数的优化设计

我们知道，当外啮合齿轮泵主、从两轴尺寸完全

图１受力简化示意图

相同时，由于从动轴所受到的总径向力Ｆｚ较主动轴

链上的反力…：

为大，故主、从传动轴的轴径Ｄｚ和轴长Ｌｚ应由从动

：。：．５，×：．ａＦ０Ｂ０５Ｆ２

年出伏疋。。。

作用在危险断面处的弯曲扭矩：由参考文献［１］知：Ｍ：Ｆ。×０．５×Ｌ，：０．２５Ｆ，×Ｌ，

Ｆ２＝０?８５＠×Ｂ×Ｄｅ

危险断面处的对称循环弯曲应力…：

其中：△ｐ一压力差（ＭＰａ）；

Ｍ３２Ｍ８Ｆ：×Ｌ。

曰一齿轮宽度（ｍｍ）；ｏｒａ２一Ｗ２磊２—矿

Ｄ。一齿顶圆直径（ｍｍ）。故强度约束：

考虑主、从动轴与齿轮为一体时的体积最小为设，。

计目标，设计变量Ｄ。和Ｌ。，则目标函数：ｇ（１）＝１一嵩曼ｏ

ｙ（ｔ，Ｄ。）＝０．２５，ｒｒＬ。哦式中：ｒ／，一危险断面处的弯曲强度许用安全系数；１．１弯曲强度约束ｏｒ一．一对称循环弯曲疲劳极限；

由参考文献［１］知，可视从动轴为图１的可动Ｋ一弯曲的有效应力集中系数；

＋基金项目：安徽省教育厅自然科学研究项目（项目编号：２００４ＫＪ３１７）

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