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机油泵的设计及性能分析
前言：机油泵对汽车发动机运动件的润滑起着至关重要的作用，它将定量的润滑油加压后输送到各运动件摩擦表面进行润滑，并维持机油在润滑系统中循环。润滑系统是保证发动机可靠性和耐久性的重要组成部分，其性能实现的关键零部件为机油泵，在任何工况下，机油泵的供油量都应大于润滑系统所需的循环油量，以保证发动机的润滑。若机油泵供油量不足，将导致发动机主轴承、连杆轴承磨损，发动机拉缸、抱瓦，甚至损坏。为此，润滑系统中机油泵性能优化成为发动机开发过程中的重要一部分。目前大量的研究集中在对降低压力脉动、提高容积效率、准确获得所要求的排量等方面。本课题拟针对某汽车的机油泵进行设计，设计机油泵的结构，给出机油泵图纸和三维模型。
关键词： 机油泵设计 机油泵建模 仿真分析
- 研究现状
随着汽车行业的迅猛发展,作为汽车发动机润滑系统中关键部件的机油泵也随之进入高速发展时期。但是由于在装配工艺水平、加工设备、加工精度和检测手段方面存在较大差距,目前国内机油泵仍无法达到国外的性能标准。因此,为了提高厂家的研发能力、研发速度与产品性能质量,将有限元数值模拟分析引入机油泵的优化设计过程,可望为国内机油泵行业目前存在的上述问题的解决提供一条新途径。
- 国内研究概况
江苏大学流体机械工程技术研究中心自1962年成立以来，对泵相关领域进行了大量深入系统的科学研究，工程应用和人才培养。2011年组建国家水泵及系统工程技术研究中心。针对我国泵行业的需求和学校流体机械及工程国家重点学科的建设需要，结合工作员的工作经历，较系统的整理泵的基本理论，泵的水力设计，泵的测试技术和运行。同时发展较新颖的从水力设计方法，泵CAD/CDF技术到泵的流动诱导震动噪音等方面的新技术。
随着计算流体力学(CFD)和有限元技术的发展，从研究机油泵内部流动机理出发，使用数值仿真结果来指导泵的设计已经成为可能。正是基于这样的背景应用CFD软件FLUENT和CAE软件ANSYS/LS-DYNA对机油泵的内部流动特性及齿轮的接触应力进行了深入研究，为机油泵设计提供了新的方法。应用PRO/E和GAMBIT软件对机油泵进行几何建模并划分网格，应用FLUENT软件模拟多种工况下机油泵出口部分的三维湍流流动，得到详尽的三维湍流场的分析结果，包括压力分布图、速度矢量分布图等。完成对机油泵的台架试验，将数值模拟得到的机油泵性能特性曲线与试验特性曲线进行比较，从而验证仿真结果的正确性。仿真模拟结果要能够反映机油泵在设计工况的流动性能和特殊流动现象。
由于机油泵在运转过程中不可避免地需要消耗发动机的部分功率，从而影响发动机的动力学特性。变排量齿轮式机油泵作为今后机油泵研发的一个典型范例，它不仅能降低发动机功率
消耗，同时还具有节能减排的作用。因此，对变排量齿轮式机油泵动力学特性展开研究具有十分重要的意义。
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