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内曲线行星齿轮泵的结构原理


第3 O卷

第 2期 

安 徽理 工大学 学报 ( 自然科学 版 )  
J u n l fAn u  iest  fS in ea d Te h 0o y( t r lS in e   o r a    h iUnv riyo  ce c  n   c n lg Na u a  ce c ) o

Vo . 0 NO 2 13  . 

21 0 0年 6月  

J n 2 1  u .0 0

内 曲线 行星 齿轮 泵 的 结构 原 理 
栾 振 辉 
( 徽 理工 大学 机械 工 程学 院 , 徽 安 安 淮南 220) 30 1 

摘  要 : 齿轮 泵 是液 压 传动 系统 中常 用 的液压 元件 , 有 结构 简单 、 工方 便 、 具 加 成本 低 、 油 液  对
污 染 不 敏 感 等 特 点 , 缺 点 是 径 向 力 不 平 衡 、 量 脉 动 大 。 了克 服 齿 轮 泵 径 向 力 不 平 衡 、 量  其 流 为 流

脉 动大 等缺 点 , 非 圆行 星传 动理论 及 齿轮泵 工作 原理 相结 合的 基础上 , 出 了内曲线 行星 齿  在 提
轮 泵 的 结 构 原 理 , 论 了该 泵 的 结 构 及 工 作 原 理 , 究 结 果 表 明 , 曲 线 行 星 齿 轮 泵 具 有 流 量  讨 研 内

大 、 量 均 匀性 好 、 声低 以等优 点 , 广泛应 用 于各 种 液压传 动 系统 中 。 流 噪 可  
关键词 : 内曲线行星齿轮泵; 工作原理; 结构特点 

中图分 类号 : H3 5 T 2 

文 献标 识码 :   A

文章 编号 :6219 (000—070  17—0821)2 1—4 0

St uc u e Prn i l  fI e n lc v   a tGe rPu p r t r   i cp e o   nt r a — ur e Pl ne   a   m  
LU A N  e — i Zh n hu  
( c o lo   e h n c l g n e i g,An u   i e s t   fS i n e a d Te h o o y,Hu i a   h i2 2 0 ,Ch n ) S h o  f M c a ia  En i e rn h iUn v r iy o   c e c   n   c n l g an n An u  3 0 1 ia 

Abs r c G e rp t a t: a   um p i  i e y us d i   dr u i  y t m   c u eofiss m p ec s r to  sw d l  e  n hy a lc s s e be a s    t  i l  on t uc i n,e s  o m a u— a yt   n   f c ur a t e,c nv n e t t   ai e n e,a d r l tv l  o c t The s r c m i s o   hi  yp   fpum p a e o e i n  o m nt na c n   ea i e y l w  os .   ho t o ng   ft st e o     r 

u b ln e   y r u i  o c ,l r e p l a i n o  t  l i  u p y n o d r t   v r o   h   h r c mi g   f n a a c d h d a l f r e a g   u s to   fi fu d s p l .I   r e  o o e c me t es o t o n s o   c s
g arpu p,s r t e p i i e    nt r lc v   a e   e rpu p w a   o os d b s d on t e t or   f e   m t uc ur   rncpl sofi e na — ur e pl n tg a   m   s pr p e   a e     h   he y o   no cr ulr pl n tt a m ison a   r n   i c p e ofg a   ump. Con t u ton a   r ng p i i n— ic a   a e   r ns s i   nd wo ki g prn i l    e r p s r c i   nd wo ki   rnc—   pl s o   he pu   r  ic s d. The s ud  nd c t d t tt  nt r lc v   l ne  a   e   ft   mp we e d s us e   t y i ia e   ha   he i e na — ur e p a tge r pump ha   i     s bg fo ,g d fo un f r t   nd l w  oie The i t r a — u v   a e   e r p lw oo   l w  io miy a   o n s .   n e n lc r e pl n t g a   ump c n b   d l   u d i    a   e wi e y s e  n
hy a lc s s e . dr u i  y t m  
K e   r s:n e n l u v   ln tg a   u y wo d i t r a — r e p a e  e rp mp;wo k n   rn i l ;s r c u e p o e t   c r i g p icp e t u t r   r p r y

齿 轮泵 结构 简单 , 加工 、 使用 维护 方便 , 且具 有  自吸 能力 强 , 油液 污 染 不 敏感 等 特性 , 对 因而 应 用  广泛 。其 主要 缺 点是径 向液 压力 不平 衡 , 承磨 损  轴
严重 ; 量和 压力脉 动大 , 流 噪声 高 。另外 , 排量不  其

向力 , 优 化齿 轮 参 数 , 小 排 液 口尺 寸 等 ; 提  如 缩 ③ 高轴 承 承 载能 力 , 用 滑动 轴 承 代 替滚 针轴 承 等 。 如   但这 些方 法都 没有从 根 本上 解决 问题 [ 。 1  ]
研 究了 以上情况 , 根据 非 圆行星 齿轮 传动 理  并 论 及 其结 构 特 点 , 合 齿轮 泵 的工 作原 理 , 出 了  结 提

可调 节 , 使用 范 围受 到 限制 。近 年 来齿轮 泵在 向高  压化 方 向 发展 , 提 高 工作 压力 所带 来 的 问题 是 : 而   ① 轴 承 寿 命 大 大 缩 短 ; 泵 泄漏 加 剧 , ② 容积 效 率 

内 曲线行 星齿轮 泵 的结构 原理 , 对其 进行 了初 步  并
分析。  

低 。 生这 两个 问题 的根 本原 因在 于齿轮 ( ) 产 轴 上作 
用 了不平 衡 的 径 向液 压 力 , 工作 压 力越 高 , 向  且 径

1 非 圆行 星 齿 轮 传 动 
非 圆齿轮 是指 节 曲线不 为 圆的 齿轮 , 可 以实  它 现两 轴之 间变 传动 比的传动 。 圆齿轮 传 动可 以实  非

液 压力越 大 。 目前国 内外学 者针 对 以上 两 问题所 进 
行 的 研 究是 : 对 径 向 间 隙进 行 补 偿 ; 减 小 径  ① ②

收稿 日期 :0 00 —6 21 —10   作者 简介: 栾振辉 (9 1) 男, 16 一 , 安徽凤台人 , 教授 , 博士 , 主要从事液压传动及控制的教学与科研工作 。  

1  8

安 徽理工 大学 学报 ( 自然科 学版 )  

第 3 O卷 

现 定 轴传 动 , 节 曲线 封 闭 的椭 圆齿 轮 副 传动 、 如 卵  形 齿 轮副 传 动 以及 节 曲线 不 封 闭的非 圆齿轮 副 传 

转 角 御 与输 出轴 转角 仇 的关 系为 


F( ) 一   

(   7)

动( 摆动 ) 也 可 以实现 周转轮 系传 动 。非 圆齿轮 传  ,
动 作 周 转 轮 系 传 动 时 , 普 通 的 行 星 齿 轮 传 动 相  与 似, 只是太 阳轮 和 内齿 圈为 非 圆齿 轮 , 星轮 仍 为  行
圆柱 齿轮 。   1 1 非 圆齿 轮副  .

式 中: 御 ) F( 为齿轮1 2 3 4作为定轴轮 系时的传动  、 、、
比函数 , 即式 () 5 的函数关 系 。只需把其 中的  用  代 替即可 。因此 , 圆周转 轮系的传动 比i 为  非 4 n
iH =  4
“  

一 F( )一 1    

( ) 8 

由式 ( ) 8 可知 , 当输入 轴 以等 角速 度 向一个 方 向旋  转 时 , 出轴 的转 速 及 方 向均 可 以 改变 , 输 因此 有 可 
能设计 出输 出轴连 续单 向转 动 的、 间歇 转 动的 以及  往 复摆 动的 机构 。   ( )行 星轮 系  一个 非 圆齿 轮行 星轮 系 ( 图  3 见 1, ) 其太 阳轮 1是 一个外 形接 近 于三 角形 的 非 圆齿 

( )椭 圆齿 轮 副  椭 圆 齿轮 副 是 应 用 最 多 的  1 封 闭 曲线的非 圆齿轮 副 。 给定 主动 轮 1 节 曲线 是  的 个椭 圆 , 齿轮 的 回转 中 心 o 在它 的一个 焦点 上 ,   则 
其方 程 为L 2  
一  








 

_ ) 

,  

1一 k C S  O 

轮 , 轮 2是 一个 接 近 于 四方 形 的 非 圆 内齿轮 , 周 七  个 行星轮 3是普 通 的 圆柱齿 轮 。 内齿 轮 固定 不 动 ,   太 阳轮 转动 , 行星轮 就在 它 们之 间一边 自转 一边 公 

式 中 : 椭 圆的长轴 半径 , 尼为 偏心率 。 b为 m;  

显然 ,  r 的变化 周期 数为 1 若要 求从动 轮r 的  , 。
周 期 数也 为 1 则 椭 圆齿 轮副 的 中心距应 为 2 。 , 6 
2 1一 k ) b( z 

转 。在 传动过 程 中 , 行星 轮与 太 阳轮的 中心距 是 变 
化的 , 七个 行 星轮 之 间 所夹 的 中 心 角也 是 变化 的 。   所 以 , 种轮 系也称 为 中心距 变化 的行 星轮 系 。该  这 轮 系除 了可 以作为 齿轮 传递 机构外 , 可 以设 计 成  还
液 压泵 。  

() 2 

( )卵形 齿 轮 副  卵 形 齿轮 副 是 椭 圆齿轮 副  2
的一 种变 形 , 它广泛 应用 于各种 流量计 中 。保 持椭  圆节 曲线 的 向径尺寸 不变 而将 其极角 减小 一半 , 就 
是 卵 形 曲线 。 卵形 节 曲线 的几 何 中心 作为其 回转  取 中心 O , 。则其 方 程为 
n —  b 1一 k) ( z  () 3 

由式 ( ) , 3 知 齿轮 1回转一周 ,  r 的变化周 期数  为2 若要求r 也为2 则卵形齿轮副 的中心距也为2 。 。 。 , 6 
6( 1一 k ) 2 
一  

(   4)

, 

乏毒 |     

1 .太 阳轮 ;.行 星 轮 ;.内齿 轮  2 3

1 2 非 圆齿 轮轮 系  . ( )定 轴 轮系  当 两对 非 圆齿 轮 1 1 、2及 3   、4 组成 定轴 轮 系时 , 它 们的转 角 函数关 系分 别为 : 设  
= ( 及 仇=厂 ( ,    ) 2仇) 因为齿轮 2 3固定在 同一  、

图 1 非 圆行 星 轮 系 

2 内 曲线 行 星 齿轮 泵   
2 1 结 构原 理  .

轴上 , 仇:仇, 故 

仇 一 f I   ) 2f ( ]一 F(    )

() 5 

在 非 圆行 星 齿轮 轮 系 中 , 利用 内齿 轮 、 齿 轮  外 及 相邻 两个 行星轮 之 间所包 含 的容腔 的体 积变 化 ,   可 以完成 吸 排液 工 作 , 从而 实 现液 压 泵的 功 能 ( 见 
图 2 。为一 内 曲线 行 星齿轮 泵 , 主要 由非 圆 中心  ) 其

可 以得到 输入 轴转 角 仇 与输 出轴 转角 仇 的函数 关  系。 可见 这个 定轴轮 系相 当于 一对偏 心率 更大 的椭 
圆齿轮 的传 动 。设 这个 偏心率 为 k ,  则 
() 6 

轮 1行 星轮 1 、 、 3 内曲线 齿 圈6 左 配流盘 5 右 配流 盘  、 、 7 前后 端盖等 组成 内 曲线 行 星齿轮 泵 为五 片式  及
结构 , 由前端盖 4 左 配流盘 5 内 曲线 齿 圈6 右 配  即 、 、 、 流盘 7及后 端盖 l 组 成 , l 通过 螺 栓联 接 在一 起 , 其  中 内曲线齿 圈 6中安装 有行 星轮 1 3和 中心轮 1 左  。

( )周 转轮 系  当非圆齿轮 1 2及 3 4 成周  2 、 、组 转轮 系 , 齿轮 1固定 不动 , 运动 由系杆H 输入 , 齿轮 4  

输 出 时 , 构 成 一个 非 圆齿 轮 周转 轮 系 , 就 其输 入 轴 

第2 期 

栾 振 辉 : 曲 线 行 星 齿 轮 泵 的 结 构 原理   内

1  9

配流 盘安 装在 前端 盖与 内曲线齿 圈之 间 , 配流 盘  右 安 装 在 内 曲线 齿 圈与后 端盖 之 间。 在前 端盖 和后 端  盖 中装 有 轴承 , 于 支 撑 中心 轮 , 前端 盖 中还 安  用 在 装有唇 形 密封 圈 , 以阻止 油液 外泄 。在左 右 配流盘  与 内曲线 齿 圈及 中心 轮 的接触 面分 别 装有 O 形 密  封 圈 , 防止油 液泄 漏 。 以  

圈内齿 节 曲线边 数之 和 。  

配 流盘分 为左 右 两个 配流 盘 , 为 圆盘 形 。左  均 配流 盘 上设置 有 多个进 油 孔 , 油孔 的 个数 与 内 曲  进 线齿 圈 的 内齿 节 曲线边 数相 同 , 进油 孔 布置 在与 内   曲线 齿 圈节 曲线各 边 中心相 对应 的 位置 上 。 配 流  右

盘上设 置 有多个 出油孔 , 出油孔 的个 数与 内曲线 齿 
圈 的内齿 节 曲线边 数相 同 , 出油 孔布 置在 与 内 曲线 

齿 圈节 曲线各 个顶 点相对 应 的位 置 上 。  
前 端 盖为 圆盘 形状 , 上设置 有 一个 轴承 孔 和  其


个进 油 口, 通过 环形 槽把 进 油 口分 别 与左 配 流  并
后 端 盖也 为 圆盘 形状 , 上设 置 有一 个轴 承 孔  其

盘上 的进 油孔相 连 通 。  

和一个 出油 口 , 并通 过环 形槽 把 出油 口分 别与 右 配 
油 口 

流盘上 的出油孔 相连 通 。   2 2 工作 原理 及特 点  .
● 

a  

内 曲线 行星 齿 轮 泵 由于 采 用 多 个 行 星 轮将 由 
中心轮 、 内曲线齿 圈及 左 右配 流盘 所密 封 的空 间分 

A —A 

隔成 多个 小 的工 作 腔 , 中心 轮 转 动 时 , 些 小 工  当 这 作腔 的 容积呈 周期 性变 化 , 从而 完 成 吸 、 排油 工 作 。  
为 了便 于说 明 , 图 1 如 b所示 , 1 将 0个 行 星轮 1 3进 

h  

行 a b C d e fg h ij 、 、 、 、 、、 、 、、 编号 , 中心轮 1 时 针方  当 顺 向转动 时 , 由中 心轮 1 内曲线齿 圈 6 行 星轮 a和 行  、 、
油 孔 

星 轮b 左配 流盘 5 右 配流盘 7组成 的 密封 工作 腔  、 及

g  

的容 积逐 渐增 大 , 油箱 中 的油液 在大 气 压力 作用 下 
经前 端盖 4上的进 油 口及左 配 流盘 5上 的一个 进 油 

孔进 入该工 作腔 , 由中心轮 1 内 曲线齿 圈 6 行星  而 、 、
b  

轮 b和 行星 轮C 左 配 流盘 5 右配 流盘 7组成 的密  、 及
封 工 作腔 的容 积 逐渐 减 小 , 液 被 挤 压 , 右配 流  油 经
盘 7 的 一个 出油 孑 及 后 端盖 1 上 L 1上 的 出油 口排 出  

1 .中 心轮 ;.平 键 ;.密 封 圈 ;.前 盖 ;.左 配 流 盘 ; 2 3 4 5  
6 .内 曲线 齿 圈 ;.右 配 流 盘 ;.螺 栓 ;.螺 母 ;O 7 8 9 1.垫 

圈;1 1 .后 盖 ;2 1 .轴 承 ;3 1 .行 星轮 ;4 0 型 密 封 圈  l. 图 2 内 曲 线 行 星 齿 轮 泵 结 构 原 理   

泵 外 , 入液 压 系统 , 进 依次 类推 。 中心 轮转 动一 当 一周 

时 , 成一个 工 作循 环 。 种工 作容 积 的变 化 , 完 这 不是 
因为齿 轮轮齿 进入 啮合 或 脱离 啮合 引起 的 , 而是 因  为 中心 轮 、 曲线 齿 圈 和行 星 轮 的 相 对 运 动 引 起  内
的, 因此 , 具有 流量 脉动 小 的特 点 。 由于 有多 个齿 轮 

中心轮 为 齿 轮 轴 , 齿轮 为非 圆 齿轮 , 外 齿 的  其
节 曲线 呈 正多 边 形 , 边 形 的各 边 为直 线 边 , 多 中心 

轮 的 两端 由轴 承支 撑 , 出轴 承外 的一段 通过 平键  伸 与 原 动机 联接 , 中心 轮 的轮齿 为渐 开线齿 廓 。   内 曲线 齿 圈 外 形 为 圆柱 形 , 部 为 非 圆 内齿  内

同 时 啮合 , 免 了单 对 齿轮 啮合 时产 生 的 冲击 、 避 振  动和 噪声 , 由于 结 构 的对 称性 , 一 步 平 衡 了 泵  又 进 的径 向液 压力 , 为泵 的高 压化 创造 了条 件 , 同时 , 该 

圈 , 内齿 的节 曲线 也呈 正 多 边形 , 边 形 的各 边  其 多 均 由多段 曲线光 滑连 接而 成 , 曲线 齿 圈 内齿 的节  内
曲线边 数 比中心 轮外 齿 的 节 曲线 边 数 多 1或 2 内  , 曲线齿 圈 的轮齿 为渐 开线 齿廓 。  

泵有 多个工 作腔 同 时排液 , 以排 量大 。 所  

3 结 论   
( )由于 中心 轮与行 星 轮 、 星轮 与 内曲线 齿  1 行 圈均 为 多齿 同 时 啮合 , 与 普 通 齿轮 泵 相 比 , 曲  故 内

行 星 轮 为 圆柱 齿 轮 , 齿形 为 渐 开线 齿 廓 , 其 行 
星 轮 的个 数 为 中心 轮 外齿 节 曲线边 数 与 内曲线 齿 

线 行星 齿轮 泵传 动平 稳 、 冲击 小 、 噪声 低 。  

2  0

安徽 理工大 学学 报 ( 自然科学 版 )  

第3 O卷 

( )内曲线 行 星 齿 轮 泵 中工 作 容积 的改 变 不  2 是 因为 齿 轮 啮合 而 引 起 的 , 是 由于太 阳轮 、 星  而 行
轮、 内曲线 齿 圈的相 对运 动 引起 的 , 因此 , 其流量 的  参考 文献 :  
[] 栾振辉. 1 复合 齿 轮 泵 基 本 理 论 I . 州 : 国矿 业 大  - M] 徐 中
学 出版 社 , O l 5 7 l . 2 O :- ,2  

变化 不 因轮齿 的啮 合与退 出而产生脉 动 , 其流量 品 
质好。   ( )由于结 构 的对称性 , 阳轮 及 内曲线齿 圈  3 太

E 3 吴 序 堂 , 贵 海 . 圆齿 轮 传 动 及 其 应 用 E] 机 械 设  2 王 非 J.
计 , 9 5 7 : 94 . 1 9 ( ) 3 — 2 

的受 力是 平衡 的 , 泵 的高压 化创造 了条 件 。 为   ( )初 步研 究表 明 , 4 内曲线 行星 齿轮 泵具 有 排  量大 、 量均 匀性好 、 流 噪声低 、 运转平 稳等 特点 。   ( 责任 编辑 : 李  丽)  

七 七 七 七 七 七 七  

七  

七 七  

<-   -七

七 七 

七 七  

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七 弋 

七  

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弋 七 七 七 七 七  

七 七  

参 考 文献 起讫 序号 间的标 志符 号 应 为“ ” 一 
审读 科 技期 刊时 发现 , 当多的期 刊在正 文 中  相 标 注 参考 文 献 的起 讫 序号 时 序号 间的 标志 符 号使 
用 了 “ ” “ 和 “ ” 如 “ × ×L J‘ ~ 、 一” ,, × 1 “ …… 文 献   J

振 有词地 进行 辩解 , 的甚至 撰文 批评 国家 标 准的  有 规 定错 了 。需要说 明的是 GB T 7 1 — 1 8 /   7 4 9 7确 定 
规定 起 讫 序 间 用 “ ” 但 GB T 7 1 — 2 0 ~ , /   7 4 0 5修 改  为“” 。 一 了 至于 ×××[ J的错误 , 有人 以标 点符  7 ,   ’ 是

[ —5 ” x × ×L J 。这 些 著 录 都 不符 合 G /   3 ]“ 7J  ’ BT
7 1 —2 0 ( 7 4 0 5 文后 参 考文 献著 录规 贝 》 ( 0 的规 定 :一 “用 

号 功 能去 理解 标 志符 号 而 擅 自修 改 国家 标准 造 成  的 。标 准说得 很清 楚 :… …各序 号 间用“ ” “ , 。如遇  连续 序 号 , 标 注起 讫 序 号 。 7 8是 边 续 序 号 , 可 ”、 当 
然该 用“” 接 。 一连  

于 起 讫 序号 和 起讫 页 码 间 。 这 里 的“ 借 用 了 中  ” 一” 文 标 点符号 的标 号半 字 线 , 它仅 仅是 一个标 注起 讫  序号 和起讫 页 码的 标志符 号 。 不少 同人 以标 点符 号 

的本 来功 能去进 行文 献标 注 , 明明违 反 了规 定还 振 

摘 自《 编辑学 报 ) 0 9 4期  ) 0 年 2


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