一种双螺杆液体泵的双头全光滑螺杆转子及其设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108757439A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810825567.0(22)申请日2018.07.25(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人王君李宏鑫冯浩志魏蜀红杨舒然崔淑洁沙润东(51)Int.Cl.F04C2/16(2006.01)F04C15/00(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种双螺杆液体泵的双头全光滑螺杆转子及其设计方法(57)摘要本发明公开了一种双螺杆液体泵的双头全光滑螺杆转子及其设计方法，其左螺杆转子(Ⅰ)的左端面型线(101)包括：4段圆弧、4段椭圆弧、4段椭圆弧包络线和4段渐开线，通过采用椭圆弧及其共轭曲线代替常用的点和摆线的啮合方式，并用一段渐开线连接椭圆弧与其共轭曲线，使得端面型线各段曲线光滑连接，得到全光滑的螺杆转子。两个转子完全相同，且能够实现正确的啮合，且型线简单，易于加工制造。CN108757439ACN108757439A权利要求书1/3页1.一种双螺杆液体泵的双头全光滑螺杆转子，包括左螺杆转子(Ⅰ)和右螺杆转子(Ⅱ)；其特征是：左螺杆转子(Ⅰ)的左端面型线(101)包括：4段圆弧、4段椭圆弧、4段椭圆弧包络线和4段渐开线，按逆时针方向依次为：左齿根圆弧UAB、左第一齿顶椭圆弧包络线BC、左第一渐开线CD、左第一齿顶椭圆弧DE、左齿顶圆弧EFG、右第一齿顶椭圆弧GH、右第一渐开线HI、右第一齿顶椭圆弧包络线IJ、右齿根圆弧JKL、右第二齿顶椭圆弧包络线LM、右第二渐开线MN、右第二齿顶椭圆弧NP、左齿顶圆弧PQR、左第二齿顶椭圆弧RS、左第二渐开线ST、左第二齿顶椭圆弧包络线TU；所述的左端面型线(101)是全光滑的，其相邻曲线间均光滑连接，不存在不光滑的连接点；所述的左端面型线(101)同时关于x轴和y轴对称；所述的左螺杆转子(Ⅰ)的左端面型线(101)和右螺杆转子(Ⅱ)的右端面型线(102)完全相同。2.如权利要求1所述的一种双螺杆液体泵的双头全光滑螺杆转子，其特征是：左螺杆转子(Ⅰ)的左端面型线(101)和右螺杆转子(Ⅱ)右端面型线(102)在同步异向双回转运动中能够实现正确啮合；左端面型线(101)中的左齿根圆弧UAB、左第一齿顶椭圆弧包络线BC、左第一渐开线CD、左第一齿顶椭圆弧DE、左齿顶圆弧EFG、右第一齿顶椭圆弧GH、右第一渐开线HI、右第一齿顶椭圆弧包络线IJ、右齿根圆弧JKL、右第二齿顶椭圆弧包络线LM、右第二渐开线MN、右第二齿顶椭圆弧NP、左齿顶圆弧PQR、左第二齿顶椭圆弧RS、左第二渐开线ST、左第二齿顶椭圆弧包络线TU分别与右端面型线(102)中的左齿顶圆弧pqr、右第二齿顶椭圆弧np、右第二渐开线mn、右第二齿顶椭圆弧包络线lm、右齿根圆弧jkl、右第一齿顶椭圆弧包络线ij、右第一渐开线hi、右第一齿顶椭圆弧gh、左齿顶圆弧efg、左第一齿顶椭圆弧de、左第一渐开线cd、左第一齿顶椭圆弧包络线bc、左齿根圆弧uab、左第二齿顶椭圆弧包络线tu、左第二渐开线st、左第二齿顶椭圆弧rs正确啮合。3.一种如权利要求1所述的双螺杆液体泵的双头全光滑螺杆转子的设计方法，其特征是：左螺杆转子(Ⅰ)和右螺杆转子(Ⅱ)的设计方法包括以下步骤：1)建立坐标系O1xy，O1为原点；2)按以下方程生成齿根圆(1)、齿顶圆(2)、节圆(3)，其方程如下：齿根圆(1)的方程为：齿顶圆(2)的方程为：节圆(3)的方程为：以上：t—为角度参数，rad；R1—为齿顶圆半径，mm；R2—为节圆半径，mm；R3—为齿根圆半径，mm；且2R2＝R1+R3；3)按以下方程生成齿顶椭圆弧(4)、齿顶椭圆弧包络线(5)，其方程如下：齿顶椭圆弧(4)的方程为：齿顶椭圆弧包络线(5)的方程为：2CN108757439A权利要求书2/3页以上：m1—齿顶椭圆弧(4)的长半轴；n1—齿顶椭圆弧(4)的短半轴；—为第一中间变量，由如下方程确定：4)按以下方程生成渐开线(6)，其方程如下：渐开线(6)的方程为：以上：L—为O1C的长度，由以下方法确定：其中(x5(t0),y5(t0))为齿顶椭圆弧包络线(5)与其过原点的切线L的交点C的坐标；t0由如下方程确定：且得到切线L与y轴的夹角为：5)将齿顶椭圆弧(4)顺时针旋转角，得到左第一齿顶椭圆弧DE；将齿顶椭圆弧包络线(5)顺时针旋转角，得到左第一齿顶椭圆弧包络线BC；将渐开线(6)逆时针旋转角，得到左第一渐开线CD；其中，α，β，γ为旋转角度；且(xv，yv)是节圆(3)与渐开线(6)两条曲线的交点V的坐标；旋转角度α＝β+γ；6)将所述的左第一齿顶椭圆弧包络线BC、左