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椭圆摆线转子式机油泵噪声分析及齿廓修形研究
| 论文题名： | 椭圆摆线转子式机油泵噪声分析及齿廓修形研究 |
| 关键词： | 机油泵;机械噪声;齿廓修形;汽车发动机 |
| 摘要： | 机油泵在运转过程中会由于各种原因而产生不同程度的振动和噪声，主要有流体噪声和机械噪声。由于机油泵是汽车发动机重要零部件之一，其工作过程中的对外辐射噪声严重影响汽车发动机的整体噪声水平，因此研究机油泵的噪声显得尤为重要。 本文对一款湖南某机油泵公司提供的椭圆摆线转子式机油泵，首先建立了机油泵的虚拟样机模型，采用Spline插值内外转子扭矩，求解出内外转子啮合接触时的时间序列动态接触力，以此为边界条件进一步求解泵体和泵盖由于内外转子啮合接触时的动态接触力所产生的振动位移，继而求解机械噪声。运用三维软件提取机油泵流道导入专业泵 CFD分析软件 Pumplinx里求解机油泵运转过程中的流场数据，通过修改case文件在声学软件仿真求解流体噪声，随后进行声源叠加以及实验验证，最后对提供的机油泵的转子设计了一种类椭圆齿廓并进行了齿廓修形方案对比分析。本文研究工作如下： （1）对摆线转子式机油泵的内外转子的滑动率进行分析，指出一个完整的工作循环中，内外转子齿廓啮合段会多次出现啮合冲击的原因。借助振动结构的声辐射原理指出结构在载荷作用下振动会产生声波，声波辐射声波会引起结构振动。随后建立虚拟样机模型，求解了内外转子的时间序列动态接触力，进一步求解了泵体和泵盖的结构振动位移，并对机油泵模型以及声学模型进行三维网格划分，运用声学软件进行机械振动辐射噪声仿真模拟，求解出场点的声压级曲线。 （2）提取流道，基于专业泵阀CFD软件Pumplinx求解出流场数据。通过修改Case文件，以流场数据为边界条件进一步在声学仿真计算软件中对流体噪声进行了仿真模拟，并对机油泵的机械噪声和流体噪声进行声源叠加及实验验证。 （3）设计一种新型类椭圆齿廓转子，包括相互啮合的内转子和外转子，外转子的齿数比内转子的齿数多一个。外转子的每半个齿的齿廓由一段类椭圆弧、一段齿底圆弧以及与类椭圆弧和齿底圆弧同时相切的圆弧倒角组成。类椭圆弧的椭圆率随齿廓角呈平方根递增。内转子的每个齿的齿廓为外转子类椭圆段齿廓的共轭曲线，啮合过程中内外转子的每一对齿均参与啮合，啮合线封闭。同时对椭圆和类椭圆修行后的机油泵进行了流量性能对比分析、液力矩对比分析、多体动力学对比分析。应用类椭圆转子的机油泵可在不改变原有泵体设计的基础上进行改型，降低改型的费用。同时在提高机油泵低速时流量基础上，降低内转子上由于油液产生的扭矩，提高了转子泵的流量性能、降低了磨损并节省能源。 |
| 作者： | 霍鹏光 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 龚金科;蔡皓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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