1.一种航天齿轮微泵超低粘度介质下用的困油卸荷结构,包括相同尺寸和结构的主渐开线齿轮、从渐开线齿轮,所述主渐开线齿轮与从渐开线齿轮构成一对啮合的齿轮副,所述主渐开线齿轮与从渐开线齿轮啮合的一端通过一对齿轮轴和滑动轴承与前泵盖相连、所述主渐开线齿轮与从渐开线齿轮啮合的另一端通过一对齿轮轴和滑动轴承与后泵盖相连,其特征在于:所述困油卸荷结构由分别设置在前泵盖、后泵盖与齿轮副端面相贴合的两内侧面上的两部分困油卸荷区组合而成,两部分困油卸荷区关于齿轮副厚度方向的中间截面完全对称,每部分困油卸荷区关于中心对称轴和过中心对称轴的中点,并与垂直于中心对称轴的流向对称轴对称,中心对称轴与流向对称轴的交点为齿轮副的传动节点,每个圆形槽的形位尺寸,首先在最小困油容积位置处,由过最大困油容积位置处的啮合点、矩形卸荷槽轮廓的角点和与齿廓外切的三点约束来初步确定,以及依据选取相应的标准化圆槽直径,最终由过最大困油容积位置处的啮合点、与齿廓外切、标准化圆槽直径唯一确定。
2.一种航天齿轮微泵超低粘度介质下用的困油卸荷结构的设计方法,其特征在于:所述设计方法包括如下步骤,步骤一、确定航天齿轮微泵的困油过程,步骤二、构建齿轮微泵的困油压力模型,步骤三、航天齿轮微泵的困油卸荷槽设置,步骤四、航天齿轮微泵的困油卸荷面积获取,步骤五、航天齿轮微泵的困油轴向缝隙设置,步骤六、航天齿轮微泵的困油压力仿真运算。
3.根据权利要求2所述的一种航天齿轮微泵超低粘度介质下用的困油卸荷结构的设计方法,其特征在于:所述设计方法中步骤一,确定航天齿轮微泵的困油过程,设航天齿轮微泵的主渐开线齿轮、从渐开线齿轮的圆心为o1、o2,并以o1、o2分别代表主渐开线齿轮、从渐开线齿轮,在齿轮副的旋转过程中,因齿轮副重合度大于1的传动需要,所以有一个双啮合点共存的旋转子过程,此时由o1、o2的齿面、双啮合点及前泵盖、后泵盖后的内侧面,构成了一个与泵介质吸入腔、排出腔完全相隔离的密闭困油腔,其内的介质称之为困油介质;侧隙点处的较大侧隙值将其两侧的密闭腔连成一个整体的困油腔;设齿轮副在泵排出端、吸入端的啮合点分别为n、n',啮合点n处的齿廓曲率半径为s,其中,当啮合点n为o1上的齿顶点时的s以s1表示,设L为理论啮合线的长度,齿轮的顶圆半径为ra,基圆半径为rb,基圆节距为pb,由此确定出困油腔的一个变化区间为s∈[s1,s3],其中在s1和s3的两位置处,困油介质的容积具有相等的最大值,为此记s1为介质排出端的最大困油容积位置,s3为介质吸入端的最大困油容积位置;
在齿轮副的旋转过程中,s逐渐由s1变化到s3,其中,当侧隙点位于齿轮副中心线上时,困油介质具有最小的困油容积,称之为最小困油容积位置s2,且
在s∈[s1,s2]的困油区间内,随着齿轮副的旋转,困油体积由最大困油容积逐步压缩到最小困油容积,则s∈[s1,s2]为困油的压缩过程,在s∈[s2,s3]内,随着齿轮副的旋转,困油体积由最小困油容积逐步膨胀到最大困油容积,则s∈[s2,s3]为困油的膨胀过程;
设s∈[s1,s3]区间内的困油容积、困油容积的变化率、困油压力分别为V、DV、p,压缩、膨胀过程中的困油压力又分别设为pg、pd;则
4.根据权利要求2或3所述的一种航天齿轮微泵超低粘度介质下用的困油卸荷结构的设计方法,其特征在于:所述设计方法中步骤二,构建齿轮微泵的困油压力模型,设QR、QZ为困油介质通过卸荷槽口、困油腔两端的轴向缝隙与吸入端、排出端介质的交换流量,称之为槽卸荷流量、端卸荷流量,则,由困油腔内各流量的瞬时平衡,得DV(s)+QR(s)+QZ(s)=0 (4)
困油轴向缝隙可近似为矩形平行平板缝隙,由经典的矩形平行平板的缝隙流量计算,得
依据式(3)中DV(s)的困油容积V膨胀、压缩时的正、负定义,QR、QZ应以流出困油腔为正,流进困油腔为负。则,[s1,s2]压缩过程内困油压力的求解模型为
在求解模型(6)中,DV(s)、QZ(s)、AR(s)、QR(s)均关于最小困油容积位置对称,则pg和pd也应如此,即
pg(s)+pg(2s2-s)=pi+po (7)
成立,则
5.根据权利要求4所述的一种航天齿轮微泵超低粘度介质下用的困油卸荷结构的设计方法,其特征在于:所述设计方法中步骤三,航天齿轮微泵的困油卸荷槽设置,航天齿轮微泵的困油卸荷槽是在最常见的对称双矩形卸荷槽的基础上,在其4个角点处分别增设4个同直径的圆形槽来实现来实现;其中,双矩形卸荷槽对称分布在中心对称轴的两侧,每个矩形卸荷槽均以流向对称轴为对称中心线,在最小困油容积位置处,普通槽与中心对称轴平行的轮廓边分别过困油腔的两个啮合点,普通槽与流向对称轴平行的轮廓与槽中心轮廓相交于根圆上,称其交点为普通槽的角点,由双普通槽的4个角点围成的矩形区域构成了困油的轴向密封区域;每个圆形槽的直径和位置,首先在最小困油容积位置处,由过最大困油容积位置处的啮合点、矩形卸荷槽的角点和与齿廓外切的三点约束来初步确定,以及依据选取相应的标准化圆槽直径,其次由过最大困油容积位置处的啮合点、与齿廓外切、标准化圆槽直径唯一确定出圆形槽的位置。
6.根据权利要求5所述的一种航天齿轮微泵超低粘度介质下用的困油卸荷结构的设计方法,其特征在于:所述设计方法中步骤四,航天齿轮微泵的困油卸荷面积获取,首先由齿轮副和卸荷槽的3D模型生成卸荷槽口面域的3D特征,然后通过3D特征的面域测量工具,分别得到普通槽和增强槽的卸荷面积;其中,s∈[s1,s3]内若干等分的不同困油位置,可由3D齿轮副模型的旋转带动卸荷槽口面域的变化来实现。
7.根据权利要求6所述的一种航天齿轮微泵超低粘度介质下用的困油卸荷结构的设计方法,其特征在于:所述设计方法中步骤五,航天齿轮微泵的困油轴向缝隙设置,由齿轮副端面的原有轴向缝隙+困油的轴向密封面域内陷0.01mm来实现,则,困油轴向缝隙等于齿轮副轴向缝隙+内陷的0.01mm,这样的阶梯式轴向缝隙既满足了抑制泵轴向泄漏用的齿轮副小轴向缝隙和卸荷用的大困油轴向缝隙的不同需求。
8.根据权利要求7所述的一种航天齿轮微泵超低粘度介质下用的困油卸荷结构的设计方法,其特征在于:所述设计方法中步骤六,航天齿轮微泵的困油压力仿真运算,仿真运算采用a、b、c的三种方案,其中,a采用普通槽和困油轴向缝隙=齿轮副轴向缝隙=0.01mm,b采用增强槽和困油轴向缝隙=齿轮副轴向缝隙=0.01mm,c采用普通槽和困油轴向缝隙=齿轮副轴向缝隙+0.01mm=0.02mm;将[s1,s3]区间若干等分,得若干个不同的困油位置s及其相应的普通槽、增强槽的不同卸荷面积,再采用excel软件下的规划求解模块,就这若干个不同困油位置下的不同DV(s)和不同的卸荷面积,分别对式(6)进行0值求解,得三种方案下的困油压力p(s),并加以评判a、b、c三种方案的优劣。