齿轮泵标准齿轮的有限元分析

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齿轮泵标准齿轮的有限元分析齿轮泵标准齿轮的有限元分析
张秀芹
( 武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉 430070)
摘要: 齿轮泵是利用密封在壳体内的-对以上的相互啮合的齿轮而工作的液压泵，齿轮泵在高速运转时会发生径向位移，采
用 ANSYS 有限元分析软件，计算出齿轮泵在高速运转时的位移，从而判断其变形，以及齿轮运转过程中受到的压力作用，从而判
断该齿轮是否符合齿轮泵的工作要求
关键词: 齿轮泵标准齿轮; 有限元; 应力分析
The Finite Element Analysis of the Gear Pump Standard Gear
ZHANG Xiuqin
( School of Automotive Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan Hubei 430070，China)
Abstract: The gear pump works with more than a pair of mutual meshing gears，sealed in the casing. It is also called hydraulic pump.
The gear pump will happen radial displacement when it is running at high speed. Using ANSYS finite element analysis software，calculated the
displacement when gear pump running at high speed，thus to judge the deformation and pressure. Further more，to judge whether the gear ac-
cords with the job requirements of gear pump.
Keywords: The gear pump standard gear; Finite element; Stress analysis
引言
齿轮泵是利用密封在壳体内的-对以上的相互啮合的齿轮
而工作的液压泵 啮合齿轮为外齿轮时称外啮合齿轮泵，外啮
合齿轮泵结构简单紧凑 体积小 重量轻 自吸性好 对污染
不敏感 工作可靠 成本低 应用广泛，使用的台件数约占液
压泵总数的70%左右 齿轮泵在高速运转时，其径向变形是齿
轮自身重量产生的离心力与齿轮啮合产生的径向力共同作用的
结果 笔者采用 ANSYS 有限元分析软件，计算出齿轮泵高速
运转时齿轮的应力与应变，进而判断齿轮是否符合齿轮泵的工
作要求
创建有限元模型
由于只是建立-个齿轮，对其进行静力学分析，相对来说
比较简单，可以直接在 ANSYS 中建立模型 齿轮的基本参数
如下: 齿顶圆直径 da 24 mm; 齿根圆直径 df
20 mm; 齿数
z 10; 齿厚 s 4 mm 建立的模型如图1 所示
在有限元模型建立后，利用 ANSYS 对其进行静力分析
为了保证有限元分析结果的准确性必须选择合适的单元类型，
文中选用的有限元单元类型为 Solid 8node 82 单元 齿轮的材
料属性如下: 弹性模量 E 2. 06 × 1011
; 泊松比 0. 3
在单元类型及材料属性均定义后，即对齿轮进行网格划
分 模型网格的划分对其计算结果有着较大的影响，网格划分
得越小，越规则，其计算精度越高，但由于受计算机容量的限
制，模型网格不可能划分得太小 为此可以将所关心的部位网
格画细-些，形成较小的单元，而不关心的局部网格划分得大
-些，对于CAE 分析软件，-般具有手动划分网格和程序自动
划分网格两种形式，程序自动划分网格后，可以根据设计的要
求，手动调整局部网格的疏密程度 网格划分后所生成的单元
集合要与原模型的形状保持-致 按照上述原则，将齿轮用程
序自动划分网格的形式 (采用ANSYS 智能6 等级)，分成2 969
个单元体和9 347 个节点，网格划分结果如图2 所示