CN112983807B - 共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵及设计方法 - Google Patents

共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵及设计方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，本发明的电机通过联轴器和主输入轴将动力传给第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第二NURBS曲线传动比非圆齿轮。第一NURBS曲线传动比非圆齿轮与第一共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮啮合，第二NURBS曲线传动比非圆齿轮与第二共轭非圆齿轮和第三共轭非圆齿轮啮合，第一共轭非圆齿轮和第二共轭非圆齿轮将动力通过输出轴传给第二滑动叶轮和第一滑动叶轮，第三共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮将动力通过轴套传给第四滑动叶轮和第三滑动叶轮。第二滑动叶轮和第一滑动叶轮的差速转动，第四滑动叶轮和第三滑动叶轮的差速转动，从而实现吸液和排液。

Description

共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵及设计方法
技术领域
本申请涉及容积泵技术领域，涉及多叶片差速泵，具体涉及一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵及设计方法。
背景技术
差速泵的吸液腔和排液腔始终对称，因此高压液体作用在叶轮上的径向力始终平衡，泵的内壳表面与叶片形状较其他类型泵简单，摩擦副单一(主要是叶片与泵壳)，运转可靠、容积效率高、排量体积比大、径向工作载荷平衡、脉动可控性好。差速泵的关键技术是使叶轮转速呈周期性变化的驱动机构，非圆齿轮驱动机构是较为理想的形式，目前主要的有偏心圆非圆齿轮、傅里叶非圆齿轮机构等多种形式。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
采用偏心圆非圆齿轮驱动较杆件的往复运动变成齿轮旋转运动，减少了交变载荷，从而减少噪声和振动，结构更加紧凑简单，运行更可靠平稳。偏心圆非圆齿轮的调整参数为偏心率，通过调整偏心率可以改变流量曲线整体幅值，但是无法改变流量的局部值，甚至不能改变脉动率。
傅里叶非圆齿轮驱动的差速综合性能优于偏心圆非圆齿轮驱动的差速泵，瞬时流量脉动率更低，流量更易于控制，但是要精准控制流量，普通傅里叶非圆齿轮驱动差速泵还存在两个问题：①傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵随脉动率的下降，有些参数下排量变小，非圆齿轮不根切最大模数也变小，影响齿轮负载；②主、从非圆齿轮的阶数比和变性系数对泵性能影响很大。增加变性系数提升傅里叶节曲线局部优化能力，改善了差速泵性能，但是较大变性系数会导致排量和不根切最大模数变小，变性系数可调范围较小，具有局限性。
自由节曲线非圆齿轮驱动的差速泵主要由自由节曲线非圆齿轮副和滑动的差速叶轮组成，驱动差速泵的非圆齿轮利用k次B样条曲线设计节曲线，该节曲线定义为自由节曲线，通过控制点确定控制多边形，最后确定节曲线型值点，调整控制点可以任意控制节曲线形状。控制点可以对节曲线进行任意位置形状的调整，使节曲线具有任意的局部变形能力，该驱动形式能控制流量曲线局部特征，但是在特定工况下还不能做到驱动性能和流量特性同时最优，还需要对驱动机构进行机构综合和组合优化设计。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵及设计方法，以解决上述不足。
根据本申请实施例，提供一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，包括：壳体，以及安装在所述壳体内的驱动部件和差速泵部件；其中，所述驱动部件包括转动支承在所述壳体上的主输入轴、第一输入轴和第二输入轴，所述主输入轴上固定安装有第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第二NURBS曲线传动比非圆齿轮，且两者相位差为90°，所述第一输入轴上固定连接有第一共轭非圆齿轮和套装有第二共轭非圆齿轮，所述第二输入轴上固定连接有第四共轭非圆齿轮和套装有第三共轭非圆齿轮，所述第一共轭非圆齿轮和所述第四共轭非圆齿轮均与所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮相啮合，所述第二共轭非圆齿轮和第三共轭非圆齿轮均与所述第二NURBS曲线传动比非圆齿轮相啮合；其中，所述差速泵部件包括第一滑动叶轮、第二滑动叶轮、第三滑动叶轮、第四滑动叶轮，所述第一滑动叶轮套装在所述第一输入轴上，且与所述第二共轭非圆齿轮固定连接，所述第二滑动叶轮固定在所述第一输入轴上，所述第四滑动叶轮套装在所述第二输入轴上，且与所述第三共轭非圆齿轮固定连接，所述第三滑动叶轮固定在所述第二输入轴上；所述第一滑动叶轮和第二滑动叶轮布置在第一容腔内，所述第三滑动叶轮和第四滑动叶轮布置在第二容腔内，所述第一容腔和第二容腔的吸液口相连通，所述第一容腔和第二容腔的排液口相连通，所述第一容腔和第二容腔滑动叶轮作周期性差动周转。
进一步地，还包括驱动电机，所述驱动电机驱动所述主输入轴转动。
进一步地，还包括联轴器，所述联轴器连接所述驱动电机和所述主输入轴。
进一步地，还包括集流盘，所述集流盘开有吸液通道和排液通道，所述吸液通道与所述吸液口相连通，所述排液通道与所述排液口相连通。
进一步地，所述吸液通道的出口作为泵吸液口，所述排液通道的出口作为泵排液口。
进一步地，所述驱动电机匀速转动。
进一步地，所述第一共轭非圆齿轮轴心、第二共轭非圆齿轮轴心、第三共轭非圆齿轮轴心以及第四共轭非圆齿轮轴心按照相位角以第一NURBS曲线传动比非圆齿轮轴心为圆心周向分布。
进一步地，所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第二NURBS曲线传动比非圆齿轮的齿廓相同，所述第一共轭非圆齿轮、第二共轭非圆齿轮、第三共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮的齿廓均相同。
进一步地，所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮、第二NURBS曲线传动比非圆齿轮的阶数为2，所述第一共轭非圆齿轮、第二共轭非圆齿轮、第三共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮阶数为2。
本发明实施例还提供一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵的设计方法，该方法包括：
(1)由控制点和基函数设计NURBS曲线，计算获得第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第一共轭非圆齿轮的传动比曲线；
(2)根据所述传动比曲线，利用非圆齿轮啮合原理计算第一NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式和第一共轭非圆齿轮节曲线表达式，进而得到第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第一共轭非圆齿轮；
(3)根据非圆齿轮安装角和相位角计算第二NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式、第二共轭非圆齿轮节曲线、第三共轭非圆齿轮节曲线和第四共轭非圆齿轮节曲线表达式，进而得到第二NURBS曲线传动比非圆齿轮、第二共轭非圆齿轮、第三共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮；
(4)将所述第一共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮均与所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮相啮合，将第二共轭非圆齿轮和第三共轭非圆齿轮均与所述第二NURBS曲线传动比非圆齿轮，由第一共轭非圆齿轮驱动第二滑动叶轮，第二共轭非圆齿轮驱动第一滑动叶轮，第三共轭非圆齿轮驱动第四滑动叶轮，第四共轭非圆齿轮驱动第三滑动叶轮；
(5)将所述第一滑动叶轮和第二滑动叶轮布置在第一容腔内，所述第三滑动叶轮和第四滑动叶轮布置在第二容腔内，所述第一容腔和第二容腔的吸液口相连通，所述第一容腔和第二容腔的排液口相连通，所述第一容腔和第二容腔滑动叶轮作周期性差动周转。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本申请利用NURBS曲线设计传动比并反求节曲线，通过共轭变相位非圆齿轮组合驱动，即设计按一定规律相配对的可优化改变齿轮轴相位角的驱动非圆齿轮组，再将泵腔在相位上进行反对称布置，根据共轭非圆齿轮轴心相位角，左右泵腔流量峰谷存在相位差，为实现流量脉动平抑，一边泵腔为流量峰值，另一边泵腔为流量低谷。根据设计的运动规律，实现容积变化、液体转移和峰谷叠加平抑，实现灵活调整流量曲线局部和整体形状，达到流量变化趋势和峰、谷的最优互补叠加，从而实现精准优化计量差速泵流量特性；上述运动不断重复，实现容积泵功能。差速泵叶片是滑动叶片设计，可以防止由于泵外壳变形卡死，同时可以补偿叶片弧面磨损造成叶片和泵壳缝隙过大，滑动叶片在容积腔短暂困液时，叶片通过向轴心滑动实现短时泄压。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵的结构示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种非圆齿轮节曲线啮合示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的左、右泵腔结构示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的控制点和传动比曲线图；
图5是根据一示例性实施例示出的传动比相位差关系图；
图6是根据一示例性实施例示出的流量曲线图；
图7是根据一示例性实施例示出的共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵的设计方法流程图。
图中：1、驱动电机，2、联轴器，3、主输入轴，4、第一输入轴，5、第一共轭非圆齿轮，6、第二共轭非圆齿轮，7、第一滑动叶轮，8、第二滑动叶轮，9、集流盘，10、泵吸液口，11、泵排液口，12、泵壳，13、第三滑动叶轮，14、第四滑动叶轮、15、第三共轭非圆齿轮，16、第四共轭非圆齿轮，17、第二输入轴，18、第一NURBS曲线传动比非圆齿轮，19、第二NURBS曲线传动比非圆齿轮，20、左一腔，21、左排液口二，22、左二腔，23、左吸液口二，24、左三腔，25、左排液口一，26、右排液口一，27、右三腔，28、右二腔，29、右吸液口二，30、右一腔，31、右排液口二，32、右四腔，33、右吸液口一，34、左吸液口一，35、左四腔。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
如图1和2所示，本发明实施例提供一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，包括：壳体12，以及安装在所述壳体12内的驱动部件和差速泵部件；其中，所述驱动部件包括转动支承在所述壳体12上的主输入轴3、第一输入轴4和第二输入轴17，所述主输入轴3上固定安装有第一NURBS曲线传动比非圆齿轮18和第二NURBS曲线传动比非圆齿轮19，且两者相位差为90°，所述第一输入轴4上固定连接有第一共轭非圆齿轮5和套装有第二共轭非圆齿轮6，所述第二输入轴17上固定连接有第四共轭非圆齿轮16和套装有第三共轭非圆齿轮15，所述第一共轭非圆齿轮5和所述第四共轭非圆齿轮16均与所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮18相啮合，所述第二共轭非圆齿轮6和第三共轭非圆齿轮15均与所述第二NURBS曲线传动比非圆齿轮19相啮合；其中，所述差速泵部件包括第一滑动叶轮7、第二滑动叶轮8、第三滑动叶轮13、第四滑动叶轮14，所述第一滑动叶轮7套装在所述第一输入轴4上，且与所述第二共轭非圆齿轮6固定连接，所述第二滑动叶轮8固定在所述第一输入轴4上，所述第四滑动叶轮14套装在所述第二输入轴17上，且与所述第三共轭非圆齿轮15固定连接，所述第三滑动叶轮13固定在所述第二输入轴17上；所述第一滑动叶轮7和第二滑动叶轮8布置在第一容腔内，所述第三滑动叶轮13和第四滑动叶轮14布置在第二容腔内，所述第一容腔和第二容腔的吸液口相连通，所述第一容腔和第二容腔的排液口相连通，所述第一容腔和第二容腔滑动叶轮作周期性差动周转，实现泵液功能。
该共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵的工作原理：动力传给第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第二NURBS曲线传动比非圆齿轮。第一NURBS曲线传动比非圆齿轮与第一共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮啮合，第二NURBS曲线传动比非圆齿轮与第二共轭非圆齿轮和第三共轭非圆齿轮啮合，第一共轭非圆齿轮和第二共轭非圆齿轮将动力通过输出轴传给第二滑动叶轮和第一滑动叶轮，第三共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮将动力通过轴套传给第四滑动叶轮和第三滑动叶轮。第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第二NURBS曲线传动比非圆齿轮的安装相位不同，实现第二滑动叶轮和第一滑动叶轮的差速转动，第四滑动叶轮和第三滑动叶轮的差速转动，从而实现吸液和排液。
本发明实施例中，还包括驱动电机1，所述驱动电机1驱动所述主输入轴3转动，所述驱动电机1匀速转动。
本发明实施例中，还包括联轴器2，所述联轴器2连接所述驱动电机1和所述主输入轴3，使用联轴器2便于拆装，同时有利于消除传动冲击。
本发明实施例中，还包括集流盘9，所述集流盘9开有吸液通道和排液通道，所述吸液通道与所述吸液口相连通，所述排液通道与所述排液口相连通，所述吸液通道的出口作为泵吸液口10，所述排液通道的出口作为泵排液口11，如图1、3所示，集流盘9用于将左右泵腔的所有吸液口集到泵吸液口10，所有排液口集到泵排液口11，减少外接管路，防止接头泄露，也有利于流道优化。
所述第一滑动叶轮7、第二滑动叶轮8、第三滑动叶轮13和第四滑动叶轮14上均具有叶片，为了提供稳定性，每个滑动叶轮上叶片的数量一般大于2片，且沿圆周方向均匀分布。本实例以每个滑动叶轮上有2片叶片为例，这样就形成了8叶片差速泵，8叶片需对应八个口(四个吸液口和四个排液口)，此时将吸液通道分为左吸液口一34、左吸液口二23、右吸液口一33和右吸液口二29，排液通道分为左排液口一25、左排液口二21、右排液口一26和右排液口二31，这里的左吸液口一34、左吸液口二23、右吸液口一33、右吸液口二29均连接泵吸液口10；左排液口一25、左排液口二21、右排液口一26和右排液口二31均连接泵排液口11。
所述第一滑动叶轮7和第二滑动叶轮8布置在第一容腔内，将其划分为四个腔，分别为右一腔30、右二腔28、右三腔27、右四腔32，右一腔30与右排液口二31相连通，右二腔28与右吸液口二29相连通，右三腔27与右排液口一26相连通，右四腔32与所述右吸液口一33相连通；所述第三滑动叶轮13和第四滑动叶轮14布置在第二容腔内，将其划分为四个腔，分别为左一腔20、左二腔22、左三腔24、左四腔35，左一腔20与左排液口二21相连通，左二腔22与左吸液口二23相连通，左三腔24与左排液口一25相连通，左四腔35与左吸液口一34相连通。
本发明实施例中，所述第一共轭非圆齿轮5轴心、第二共轭非圆齿轮6轴心、第三共轭非圆齿轮15轴心以及第四共轭非圆齿轮16轴心按照相位角以第一NURBS曲线传动比非圆齿轮18轴心为圆心周向分布，如图2所示。形成的相位角可以直接影响第一、二、三、四共轭非圆齿轮传动比相位，便于调整左、右泵腔流量曲线的相位差，有利于优化输出流量脉动率，如图5、6所示。
本发明实施例中，所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮18和第二NURBS曲线传动比非圆齿轮19的齿廓相同，所述第一共轭非圆齿轮5、第二共轭非圆齿轮6、第三共轭非圆齿轮15和第四共轭非圆齿轮16的齿廓均相同，如图2所示。第一滑动叶轮7和第二滑动叶轮8的速度变化规律相同，变化相位不同，第三滑动叶轮13和第四滑动叶轮14的速度变化规律相同，变化相位不同，因此驱动叶轮的齿廓相同，该设计也便于批量加工。
本发明实施例中，所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮18、第二NURBS曲线传动比非圆齿轮19的阶数为2，所述第一共轭非圆齿轮5、第二共轭非圆齿轮6、第三共轭非圆齿轮15和第四共轭非圆齿轮16阶数为2。为实现叶轮安装传动规律产生差速转动，非圆齿轮的阶数同泵的叶片数量相匹配，共轭非圆齿轮阶数为2，设计一个叶轮为2个叶片。
参考图7，本发明实施例还提供一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵的设计方法，该方法包括：
(1)由控制点和基函数设计NURBS曲线，计算获得第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第一共轭非圆齿轮的传动比曲线；
具体地，如图4所示，第一NURBS曲线传动比非圆齿轮与第一共轭非圆齿轮的传动比曲线离散值为：
Figure BDA0003027394380000091
k阶B样条基函数表达下：
Figure BDA0003027394380000092
其中t表示自变量，n表示控制点个数，Pi为第i个控制点，Ni,k(t)表示k阶B样条基函数。
根据传动比NURBS曲线表达式计算得到N×360个点用于计算非圆齿轮节曲线向径值，其中N为正整数。
根据所述传动比曲线，利用非圆齿轮啮合原理计算第一NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式和第一共轭非圆齿轮节曲线表达式，进而得到第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第一共轭非圆齿轮；
第一NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000101
其中
Figure BDA0003027394380000102
为第一NURBS曲线传动比非圆齿轮旋转角度，a为非圆齿轮副中心距；
第一共轭非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000103
第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第一共轭非圆齿轮的压力角计算方法和不根切判断条件计算如下：
压力角是衡量非圆齿轮传动优良性的重要指标，影响着传动效率，计算公式为：
Figure BDA0003027394380000104
式中，μ1为节曲线在该点的切线正方向与水平线夹角，α0为工具尺条的齿形角。
主动轮节曲线曲率半径计算公式：
Figure BDA0003027394380000105
从动轮节曲线曲率半径计算公式：
Figure BDA0003027394380000106
节曲线无内凹部分的条件是曲率半径ρ1、ρ2分别大于零。所以无内凹的条件为：
Figure BDA0003027394380000111
不根切的条件：
Figure BDA0003027394380000112
式中ρmin为非圆齿轮节曲线的最小曲率半径，α0为齿条刀具的齿形角，
Figure BDA0003027394380000113
为齿条刀具的齿顶高系数，一般取1。
(2)根据非圆齿轮安装角和相位角计算第二NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式、第二共轭非圆齿轮节曲线、第三共轭非圆齿轮节曲线和第四共轭非圆齿轮节曲线表达式，进而得到第二NURBS曲线传动比非圆齿轮、第二共轭非圆齿轮、第三共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮；
具体地，第二NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000114
其中θ为第二NURBS曲线传动比非圆齿轮安装角；
第二共轭非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000115
其中θ为第二NURBS曲线传动比非圆齿轮安装角；
第三共轭非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000116
其中ψ为第一共轭非圆齿轮、第二共轭非圆齿轮轴心与第三共轭非圆齿轮、第四共轭非圆齿轮轴心按照相位角；
第四共轭非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000117
其中θ为第二NURBS曲线传动比非圆齿轮安装角，ψ为第一、第二共轭非圆齿轮轴心与第三、第四共轭非圆齿轮轴心按照相位角；
(3)将所述第一共轭非圆齿轮5和第四共轭非圆齿轮16均与所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮18相啮合，将第二共轭非圆齿轮6和第三共轭非圆齿轮15均与所述第二NURBS曲线传动比非圆齿轮19，由第一共轭非圆齿轮驱动第二滑动叶轮，第二共轭非圆齿轮驱动第一滑动叶轮，第三共轭非圆齿轮驱动第四滑动叶轮，第四共轭非圆齿轮驱动第三滑动叶轮；
具体地，第一NURBS曲线传动比非圆齿轮18与第二NURBS曲线传动比非圆齿轮19初始安装相位差为
Figure BDA0003027394380000121
第一共轭非圆齿轮5与第二共轭非圆齿轮6的初始安装相位差为
Figure BDA0003027394380000122
第三共轭非圆齿轮15与第二共轭非圆齿轮16的初始安装相位差为
Figure BDA0003027394380000123
实现第一滑动叶轮7和第二滑动叶片8的差速转动，使得差速泵封闭腔的容积周期性变化，实现容积泵的功能。
(4)将所述第一滑动叶轮7和第二滑动叶轮8布置在第一容腔内，所述第三滑动叶轮13和第四滑动叶轮14布置在第二容腔内，所述第一容腔和第二容腔的吸液口相连通，所述第一容腔和第二容腔的排液口相连通，所述第一容腔和第二容腔滑动叶轮作周期性差动周转。
由以上技术方案可知，利用NURBS曲线设计传动比并反求节曲线，通过共轭变相位非圆齿轮组合驱动，即设计按一定规律相配对的可优化改变齿轮轴相位角的驱动非圆齿轮组，再将泵腔在相位上进行反对称布置，根据共轭非圆齿轮轴心相位角，左右泵腔流量峰谷存在相位差，为实现流量脉动平抑，一边泵腔为流量峰值，另一边泵腔为流量低谷。根据设计的运动规律，实现容积变化、液体转移和峰谷叠加平抑，实现灵活调整流量曲线局部和整体形状，达到流量变化趋势和峰、谷的最优互补叠加，从而实现精准优化计量差速泵流量特性；上述运动不断重复，实现容积泵功能。
下面结合一个实施例来进一步进行说明：
本实施例选择11个控制点确定第一NURBS曲线传动比非圆齿轮与第一共轭非圆齿轮6的传动比曲线，传动比曲线的表达式为：
Figure BDA0003027394380000131
3阶B样条基函数表达下：
Figure BDA0003027394380000132
根据传动比曲线表达式计算得到360个点用于计算非圆齿轮节曲线向径值，第一NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000133
其中
Figure BDA0003027394380000134
为第一NURBS曲线传动比非圆齿轮旋转角度，a＝25为非圆齿轮副中心距。
第一共轭非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000135
压力角是衡量非圆齿轮传动优良性的重要指标，影响着传动效率，计算公式为：
Figure BDA0003027394380000136
°
式中，μ1为节曲线在该点的切线正方向与水平线夹角，α0＝20为工具尺条的齿形角。
主动轮节曲线曲率半径计算公式：
Figure BDA0003027394380000141
从动轮节曲线曲率半径计算公式：
Figure BDA0003027394380000142
节曲线无内凹部分的条件是曲率半径ρ1、ρ2分别大于零。所以无内凹的条件为：
Figure BDA0003027394380000143
不根切的条件：
Figure BDA0003027394380000144
°
式中ρmin为非圆齿轮节曲线的最小曲率半径，α0＝20°为齿条刀具的齿形角，
Figure BDA0003027394380000145
为齿条刀具的齿顶高系数。
第二NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000146
其中
Figure BDA0003027394380000147
为第一NURBS曲线传动比非圆齿轮旋转角度，第二NURBS曲线传动比非圆齿轮安装角为θ＝90°；
第二共轭非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000148
其中
Figure BDA0003027394380000149
为第一NURBS曲线传动比非圆齿轮旋转角度，非圆齿轮副中心距为a＝25，第二NURBS曲线传动比非圆齿轮安装角为θ＝90°；
第三共轭非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000151
其中
Figure BDA0003027394380000152
为第一NURBS曲线传动比非圆齿轮旋转角度，非圆齿轮副中心距为a＝25，第一、第二共轭非圆齿轮轴心与第三、第四共轭非圆齿轮轴心按照相位角为ψ＝135°；
第四共轭非圆齿轮节曲线表达式为：
Figure BDA0003027394380000153
其中
Figure BDA0003027394380000154
为第一NURBS曲线传动比非圆齿轮旋转角度，非圆齿轮副中心距为a＝25，第二NURBS曲线传动比非圆齿轮安装角为θ＝90°，第一、第二共轭非圆齿轮轴心与第三、第四共轭非圆齿轮轴心按照相位角为ψ＝135°；
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，包括：壳体，以及安装在所述壳体内的驱动部件和差速泵部件；
其中，所述驱动部件包括转动支承在所述壳体上的主输入轴、第一输入轴和第二输入轴，所述主输入轴上固定安装有第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第二NURBS曲线传动比非圆齿轮，且两者相位差为90°，所述第一输入轴上固定连接有第一共轭非圆齿轮和套装有第二共轭非圆齿轮，所述第二输入轴上固定连接有第四共轭非圆齿轮和套装有第三共轭非圆齿轮，所述第一共轭非圆齿轮和所述第四共轭非圆齿轮均与所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮相啮合，所述第二共轭非圆齿轮和第三共轭非圆齿轮均与所述第二NURBS曲线传动比非圆齿轮相啮合；
其中，所述差速泵部件包括第一滑动叶轮、第二滑动叶轮、第三滑动叶轮、第四滑动叶轮，所述第一滑动叶轮套装在所述第一输入轴上，且与所述第二共轭非圆齿轮固定连接，所述第二滑动叶轮固定在所述第一输入轴上，所述第四滑动叶轮套装在所述第二输入轴上，且与所述第三共轭非圆齿轮固定连接，所述第三滑动叶轮固定在所述第二输入轴上；所述第一滑动叶轮和第二滑动叶轮布置在第一容腔内，所述第三滑动叶轮和第四滑动叶轮布置在第二容腔内，所述第一容腔和第二容腔的吸液口相连通，所述第一容腔和第二容腔的排液口相连通，所述第一容腔和第二容腔滑动叶轮作周期性差动周转；
该共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵的设计方法，包括：
（1）由控制点和基函数设计NURBS曲线，计算获得第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第一共轭非圆齿轮的传动比曲线；
（2）根据所述传动比曲线，利用非圆齿轮啮合原理计算第一NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式和第一共轭非圆齿轮节曲线表达式，进而得到第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第一共轭非圆齿轮；
（3）根据非圆齿轮安装角和相位角计算第二NURBS曲线传动比非圆齿轮节曲线表达式、第二共轭非圆齿轮节曲线、第三共轭非圆齿轮节曲线和第四共轭非圆齿轮节曲线表达式，进而得到第二NURBS曲线传动比非圆齿轮、第二共轭非圆齿轮、第三共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮；
（4）将所述第一共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮均与所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮相啮合，将第二共轭非圆齿轮和第三共轭非圆齿轮均与所述第二NURBS曲线传动比非圆齿轮，由第一共轭非圆齿轮驱动第二滑动叶轮，第二共轭非圆齿轮驱动第一滑动叶轮，第三共轭非圆齿轮驱动第四滑动叶轮，第四共轭非圆齿轮驱动第三滑动叶轮；
（5）将所述第一滑动叶轮和第二滑动叶轮布置在第一容腔内，所述第三滑动叶轮和第四滑动叶轮布置在第二容腔内，所述第一容腔和第二容腔的吸液口相连通，所述第一容腔和第二容腔的排液口相连通，所述第一容腔和第二容腔滑动叶轮作周期性差动周转。
2.根据权利要求1所述的一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，还包括驱动电机，所述驱动电机驱动所述主输入轴转动。
3.根据权利要求2所述的一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，还包括联轴器，所述联轴器连接所述驱动电机和所述主输入轴。
4.根据权利要求1所述的一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，还包括集流盘，所述集流盘开有吸液通道和排液通道，所述吸液通道与所述吸液口相连通，所述排液通道与所述排液口相连通。
5.根据权利要求4所述的一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，所述吸液通道的出口作为泵吸液口，所述排液通道的出口作为泵排液口。
6.根据权利要求2所述的一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，所述驱动电机匀速转动。
7.根据权利要求1所述的一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，所述第一共轭非圆齿轮轴心、第二共轭非圆齿轮轴心、第三共轭非圆齿轮轴心以及第四共轭非圆齿轮轴心按照相位角以第一NURBS曲线传动比非圆齿轮轴心为圆心周向分布。
8.根据权利要求1所述的一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮和第二NURBS曲线传动比非圆齿轮的齿廓相同，所述第一共轭非圆齿轮、第二共轭非圆齿轮、第三共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮的齿廓均相同。
9.根据权利要求1所述的一种共轭变相位非圆齿轮驱动的双腔差速泵，其特征在于，所述第一NURBS曲线传动比非圆齿轮、第二NURBS曲线传动比非圆齿轮的阶数为2，所述第一共轭非圆齿轮、第二共轭非圆齿轮、第三共轭非圆齿轮和第四共轭非圆齿轮阶数为2。
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