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一种恒定流量的 凸轮 泵 转子型线设计方法

阅读：1022发布：2020-07-02

专利汇可以提供一种恒定流量的凸轮泵转子型线设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且恒定流量的凸轮泵转子型线及其生成方法，转子的主体型线采用渐开线(CD)，齿根和齿顶部分由圆弧段构成(AB、EF)，过渡曲线是承接渐开线和圆弧的一段高阶曲线(BC、DE)，五段曲线首尾连接构成转子型线的1/4，根据对称原理得到整个凸轮泵转子的型线；凸轮泵转子型线的生成方法，其步骤为：（1）确定基圆半径，根据转子啮合原理，应用图形的几何公式推导出齿顶和齿根的高阶曲线(BC、DE)的圆弧半径，在给定的压力角条件下，得到主体渐开线(CD)；（2）从最优化的角度出发，在圆弧曲线和渐开线衔接处应用一条高阶曲线(BC、DE)，并将各曲线首尾相接。，下面是一种恒定流量的凸轮泵转子型线设计方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.恒定流量的凸轮泵转子型线,凸轮泵转子型线关于对称轴完全对称,其特征在于转子的主体型线采用渐开线CD,齿根部分由第一圆弧曲线AB构成，齿顶部分由第二圆弧曲线EF构成,过渡曲线是承接渐开线CD和第一圆弧曲线AB的第一高阶曲线BC、以及承接渐开线CD和第二圆弧曲线EF的第二高阶曲线DE,五段曲线首尾连接构成转子型线的1/4,根据对称原理得到整个凸轮泵转子的型线；凸轮泵转子采用二维齿形模型，整个转子型线采用完全对称设计，型线应用渐开线-过渡曲线-圆弧的多段曲线方法，其中过渡曲线为高阶曲线，保证整个曲线平滑过渡；
(1)凸轮泵转子型线自第一点A到第二点B为齿根圆孤,型线类型为圆孤曲线,其坐标满足下式:
θ∈(0,35°)，
x＝50+27.75cosθ；y＝27.75sinθ；
(2)凸轮泵转子型线自第二点B到第三点C为过渡曲线,型线类型为高阶曲线,其初始表达式为:
y(x)＝a0+a1x+a2x2+a3x3+......+anxn，
x∈(30.375,27.6285)，
其中5≤n≤8；
(3)凸轮泵转子型线自第三点C到第四点D为主体曲线,型线类型为渐开线,其坐标满足下式:
θ∈(0,90°)，
其中：rj--基圆半径，
a--压力角；考虑到两转子啮合时不发生干涉、碰撞的现象，这里取a＝45°；
(4)凸轮泵转子型线自第四点D到第五点E为过渡曲线,型线类型为高阶曲线,其坐标满足下式:
其初始表达式为:
y(x)＝a0+a1x+a2x2+a3x3+......+anxn，
x∈(15.91675,19.625)，
其中5≤n≤8；
(5)凸轮泵转子型线自第五点E到第六点F为齿顶圆弧,型线类型为圆弧曲线,其坐标满足下式:
θ∈(55°,90°)，
x＝27.75cosθ；y＝50+27.75sinθ。
2.恒定流量的凸轮泵转子型线的生成方法,其步骤为:
(1)确定基圆半径rj,根据转子啮合原理,应用图形的几何公式推导出齿根第一圆弧曲线AB的圆弧半径，齿顶第二圆弧曲线EF的圆孤半径,在给定的压力角条件下,得到主体渐开线CD；
(2)从最优化的角度出发,在第一圆弧曲线AB和渐开线CD衔接处应用第一高阶曲线BC、第二圆弧曲线EF和渐开线CD衔接处应用第二高阶曲线DE,并将各曲线首尾相接。

说明书全文

一种恒定流量的凸轮 泵 转子型线设计方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及非接触凸轮泵转子，尤其涉及满足流量恒定凸轮泵转子型线。背景技术：

[0002] 目前，凸轮泵广泛应用于食品、药品等的加工过程中，并能输送有一定黏度(或颗粒状)的介质，具有结构简单、对产品的剪切力小以及稳定运输等优点。现阶段转子型线为渐开线、摆线等，齿顶或齿根处一般都是采用圆弧。由于曲线不是一个整体性，在运输介质过程中，尤其是在两段曲线的连接处会发生很大“脉动”现象，既产生了噪声又不能保证介质的平稳恒量的输送。本发明是针对凸轮泵转子型线进行设计，使整个型线没有“尖点”，并且保证在工作过程中，两个转子间的间隙保持不变，有效的消除“脉动”现象。发明内容：

[0003] 本发明的目的是提供一种恒定流量的凸轮泵转子型线的生成方法。

[0004] 本发明是恒定流量的凸轮泵转子型线的生成方法，凸轮泵转子型线关于对称轴完全对称，转子的主体型线采用渐开线CD，齿根部分由第一圆弧曲线AB构成,齿顶部分由第二圆弧曲线EF构成，过渡曲线是承接渐开线CD和第一圆弧曲线AB的第一高阶曲线BC，以及承接渐开线CD和第二圆弧曲线EF的第二高阶曲线DE，五段曲线首尾连接构成转子型线的1/4，根据对称原理得到整个凸轮泵转子的型线。

[0005] 恒定流量的凸轮泵转子型线的生成方法，其步骤为：

[0006] (1)确定基圆半径rj，根据转子啮合原理，应用图形的几何公式推导出齿根第一圆弧曲线AB的圆弧半径，齿顶第二圆弧曲线EF的圆弧半径，在给定的压力角条件下，得到主体渐开线CD；

[0007] (2)从最优化的角度出发，在第一圆弧曲线AB和渐开线CD衔接处应用第一高阶曲线BC、第二圆弧曲线EF和渐开线CD衔接处应用第二高阶曲线DE，并将各曲线首尾相接。附图说明：

[0008] 图1是本发明的转子的模型；

[0009] 图2是本发明凸轮泵结构示意图。具体实施方式：

[0010] 凸轮泵转子采用二维齿形模型，整个转子型线采用完全对称设计，型线应用渐开线-过渡曲线-圆弧的多段曲线方法，其中过渡曲线为高阶曲线，保证整个曲线平滑过渡。

[0011] 如图1所示：

[0012] (1)凸轮泵转子型线自第一点A到第二点B为齿根圆弧，型线类型为圆弧曲线，其坐标满足下式：

[0013] θ∈(0，35°)

[0014] x＝50+27.75cosθ；y＝27.75sinθ

[0015] (2)凸轮泵转子型线自第二点B到第三点C为过渡曲线弧，型线类型为高阶曲线，其初始表达式为：

[0016] y(x)＝a0+a1x+a2x2+a3x3+......+anxn

[0017] 为了使y(x)的三阶导数存在而且连续光滑，上述方程的次数至少不低于5次，即要求n≥5。但是，随着方程次数的增高，曲线y(x)的二阶、三阶导数的最大值vmax，amax将增大，因此方程次数也不宜太高，一般取n≤8。这里取n＝6，所求的过渡高阶曲线应是六次多项式为：

[0018] x∈(30.375,27.6285)

[0019] y(x)＝0.000017202293931969x6-0.00193569832190059x5+0.065095264337714425x4+0.340271690960909013x3-68.5465649367347846x2+
1496.29973984934275x-10595.3497610173759

[0020] (3)凸轮泵转子型线自第三点C到第四点D为主体曲线，型线类型为渐开线，其坐标满足下式：

[0021] θ∈(0，90°)

[0022]

[0023]

[0024] 其中：rj——基圆半径，

[0025] α——压力角；考虑到两转子啮合时不发生干涉、碰撞的现象，这里取α＝45°[0026] (4)凸轮泵转子型线自第四点D到第五点E为过渡曲线，型线类型为高阶曲线，其坐标满足下式：

[0027] x∈(15.91675，19.625)

[0028] y(x)＝0.003514042377858896x6-0.374670935877419179x5+16.6355048510684158x4-393.709474303631794x3+5238.31005375873018x2-
37150.3114404157108x+109794.929751270173

[0029] (5)凸轮泵转子型线自第五点E到第六点F为齿顶圆弧，型线类型为圆弧曲线，其坐标满足下式：

[0030] θ∈(55°，90°)

[0031] x＝27.75cosθ；y＝50+27.75sinθ

[0032] 本发明的工作过程如下：

[0033] 如图2所示，凸轮泵的主体部分有两个相同的转子(2)和转子腔壁(3)组成。当介质从入口进入(1)到转子腔(6)中，两个转子(2)同步旋转时，介质通过转子间间隙(4)并获得一定的压力和速度在出口(5)给予排出。在设计过程中，使转子与转子腔壁留有一定的间隙(7)，虽然有一部分压力损耗，但会避免转子(2)与转子腔壁(6)发生碰撞，有效的消除噪音、减轻磨损，延长泵的使用寿命。很据输送介质的不同(颗粒的大小)，设计两转子间间隙(4)，使介质安全平稳的输送。

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