泵作为工业的心脏,广泛用于矿业、航空航天、船舶制造业、电力部门等领域。现有大排量、中压力的泵存在着诸多不足,对此本课题研发了一种新型大排量泵。广义而言,发动机也属于流体机械。三角转子发动机作为一种新型发动机,具有结构简单、体积小的优势。所以基于三角转子发动机可以衍生研制出类摆线转子泵,这种新型转子泵具有结构简单、流量大、扬程高等优点。基于此,本课题主要开展了以下研究工作:(1)设计方法的建立及理论分析:剖析阐释了类摆线转子泵的工作原理及结构;在此基础上,应用微积分法,推导了缸体和转子型线方程。结合转子和缸体型线的运动轨迹,分析了流量和流量脉动率变化规律;并对运动构件如转子、轴、密封片进行了力学分析。(2)类摆线转子泵的优化设计:以单位质量流量最大为目标,建立目标函数方程并确定了相对应的设计参数。根据设计要求推导约束函数,如流量、尺寸、强度等;建立了参数设计方程。采用MATLAB优化工具箱,分析得出了泵的设计参数。然后建立了泵外壳的优化模型和设计变量。在此基础上,分析了泵外壳的固有振型,对影响设计精度的固有频率、最大强度及轴心变形量进行约束,确定约束函数,仿真分析得出了泵外壳的最佳厚度,实现了泵的轻量化设计。(3)核心传动部件的有限元分析:基于弹性力学理论,建立了轴、转子有限元模型,结合实际工况,进行了静力学分析。对不同模数的齿轮受载情况进行了动态啮合分析,研究了模数与齿轮最大应力及传动误差的关系。基于分析得出的最佳齿轮模数,分析了变位系数与最大应力及传动误差的变化规律。(4)泵内部的流场研究:基于流体力学理论,建立了泵的二维动网格湍流模型。分析了在额定工况下,内部压力场及速度场分布情况。细化转子与缸体的间隙处网格,模拟计算了间隙与流量特性的变化关系。研究了输送不同介质的流动特性的差异,如水、汽油及柴油。在不同转速、压力工况下,分析了泵性能的变化情况。(5)核心零件的加工与整机的测试:阐述了核心零件的加工方法和加工工艺,如缸体、转子、齿轮等。完成了样机的装配并设计搭建了试验台,试验研究了转速和输出压力对泵的容积效率和总效率的影响。