航天用超低粘度齿轮泵优化设计系统的研究

发布时间：2017-08-07 06:05

  本文关键词：航天用超低粘度齿轮泵优化设计系统的研究

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【摘要】：外啮合齿轮泵是一种泵送工作油液的驱动装置,因其价格、体积、可靠性和寿命等方面的优势,在常规油类介质中应用广泛。在安装空间受限、驱动元件质量受限、检修受限等的航天环境下,齿轮泵因结构简单、体小量轻、高可靠性、长寿命和良好自吸性等的优点,使其广泛应用于航天器的超低粘度液压系统中,因此超低粘度齿轮泵及相关技术也逐渐成为国际液压界研究的前沿。当超低粘度介质应用于常规外啮合齿轮泵时,内泄漏会大幅增加,其设计理论不能直接用于超低粘度介质泵的设计中,因此必须对其齿轮和密封结构做针对性优化设计。本课题基于典型的超低粘度介质理化性能,设计开发出一套能减少泄漏、提高容积效率、实现泵体积和流量脉动最小化并兼顾减小径向力的超低粘度齿轮泵NX/CAD系统,本课题具有重要的理论意义和实用价值。本课题在深入学习、分析国内外研究成果的基础上,立足介质的超低粘度性,着重于适合超低粘度齿轮泵齿轮副重合度的理论计算与优化,得出最小不根切重合度相关公式;考虑高可靠性的前提下,建立了齿轮强度约束函数;进行了齿轮泵泄漏、有效容积率的分析和研究,得出了相应的目标函数和约束函数;对介质粘性摩擦和功率损失等进行分析研究,建立了最佳轴向和径向间隙表达式。还考虑到多种设计要求,建立了这类泵多目标函数下线性加权的优化模型,统一量纲后,综合运用Global Simplex和Powell算法计算。以上都为超低粘度齿轮泵的优化设计及系统开发做了理论准备。本课题在对齿轮泵相关理论和结构优化问题进行研究的基础上,提出一套完整的超低粘度齿轮泵NX/CAD系统的设计方案,实现了这类齿轮泵在NX软件下核心参数的优化及齿轮副3D模型驱动,同时也提供了系统在EXCEL软件下的优化实现。本项目的研究成果对提升(航天用)超低粘度齿轮泵开发设计效率和质量、降低开发成本有重要意义,也为外啮合齿轮泵在超低粘度液压领域上更广泛的应用提供了重要参考。
【关键词】：外啮合齿轮泵 超低粘度 参数优化 CAD系统 NX软件
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V245.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 航天用超低粘度外啮合齿轮泵概述11-13
• 1.3 国内外研究现状13-16
• 1.3.1 国外研究现状13-14
• 1.3.2 国内研究现状14-16
• 1.4 研究现状的评述16-18
• 1.4.1 课题背景16
• 1.4.2 论文研究内容16-18
• 2 优化设计模型18-36
• 2.1 有效容积率计算18-21
• 2.1.1 泄漏量的计算18-21
• 2.1.2 有效容积率计算21
• 2.2 重合度公式创建21-29
• 2.2.1 根切重合度的公式创建22-23
• 2.2.2 根切半径的公式创建23-25
• 2.2.3 三维虚拟模型验证25-27
• 2.2.4 基本参数对根切重合度的影响27-29
• 2.3 设计变量29
• 2.4 目标函数29-31
• 2.5 约束函数31-34
• 2.5.1 几何约束31-33
• 2.5.2 性能约束33-34
• 2.6 优化模型34-35
• 2.7 本章小结35-36
• 3 最佳结构参数36-43
• 3.1 最佳间隙计算36-39
• 3.1.1 粘性摩擦损失36-38
• 3.1.2 最佳间隙的计算38-39
• 3.2 最小轴径计算39-41
• 3.2.1 从动轴强度约束下的最小轴径40-41
• 3.2.2 从动轴刚度约束下的最小轴径41
• 3.3 本章小结41-43
• 4 优化设计实现43-56
• 4.1 EXCEL下的优化计算43-49
• 4.1.1 操作方式43-48
• 4.1.2 使用注意48-49
• 4.2 NX下的优化计算49-55
• 4.2.1 运行环境49
• 4.2.2 系统环境变量的配置49-50
• 4.2.3 操作方式50-55
• 4.3 本章小结55-56
• 5 参数灵敏度分析56-62
• 5.1 设计变量对各分目标函数灵敏度分析56-61
• 5.2 灵敏度分析结论61
• 5.3 本章小结61-62
• 6 优化设计系统62-76
• 6.1 系统简介62-63
• 6.2 系统界面63-69
• 6.2.1 系统菜单63
• 6.2.2 系统工具条63-64
• 6.2.3 系统对话框64-68
• 6.2.4 联合生成68-69
• 6.3 表达式读写模块69-70
• 6.4 优化驱动模块70-72
• 6.4.1 优化计算70-72
• 6.4.2 变量圆整72
• 6.5 结果输出模块72-75
• 6.6 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果80-81
• 致谢81-82

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1 黄建华;巧修齿轮泵[J];矿山机械;2001年04期

2 代彦斌,陈克荣,舒丽;挤出塑料的齿轮泵设计[J];机械管理开发;2001年S1期

3 祝海林,邹e，

本文编号：633091