擺齒幫浦之電腦輔助設計與模擬

Abstract

擺齒幫浦(Gerotor pumps)被廣泛使用於潤滑、液壓及燃油傳輸系統，由於構造簡單 、體積小、排油量大、磨耗小、壽命長以及運轉穩靜與脈動小等優點，已有取代傳統 漸關線形齒輪幫浦的趨勢；而其重要零組件之內外轉子的輪廓設計與分析，乃為設計 擺齒幫浦的第一要務。但傳統上係以繪圖法創成擺齒輪幫浦的轉子外形，故對其精確 輪廓數據之取得較有困難，且無法提供吾人做進一步學理上之特性分析。 現代齒輪原理自幾何學的觀點闡述齒輪的創成法，若已知創成齒刀之數學模式及創成 機構，則可求得產生的共軛齒輪之表示式。擺齒幫浦係由內接齒輪幫浦演進而成，本 研究採用現代齒輪學理論，針對具圓弧形外轉子及餘擺線形內轉子之擺齒幫浦建立其 數學模式。藉此數學模式與接觸分析(Tooth Contact Analysis, TCA) 之技術，吾人 模擬擺齒幫浦的接觸情形，並找出每一瞬間內外轉子的接觸位置，以做為設計流體出 入埠之依據。 本篇論文係從外轉子的設計著手，並提出一套解析方法以決定嚙合之內轉子的輪廓方 程式。若能將轉子間之間隙亦與考慮，則所得之數學模式可適用於實際的擺齒幫浦， 但此項考慮需以實驗為依據。對於以本方法設計擺齒幫浦及傳統設計所採用之繪圖法 的比較與評估，亦在文中加以討論。 本研究的諸項成果皆已撰寫成程式，進而以電腦輔助進行設計與分析，同時該程式亦 可提供工業界做為設計擺齒幫浦之參考。