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摆线转子泵因结构紧凑、体积小、运转平稳、噪声低以及容积效率较高等优点而备受汽车厂商关注,目前已广泛应用于乘用车发动机。随着发动机向着更高速的方向发展,转子泵的振动问题也显现出来,出于对车辆节能环保及舒适性的考虑,对车用机油泵的振动和噪声的研究显得尤为关键。 本文围绕乘用车摆线转子泵结构及参数优化,流量、压力脉动特征分析,模态特性分析,振动及噪声特性测试与评估等关键问题,采用理论推导与仿真分析相结合的方法对摆线转子泵进行了较为深入的研究,并通过试验研究对仿真的可靠性加以验证。主要研究内容及成果如下: (1)基于转子啮合原理,建立摆线转子泵的瞬时流量数学计算模型,对转子泵的流量脉动特征进行了分析,研究转子泵的流量脉动与摆线转子泵结构参数的关系。 (2)考虑间隙影响,建立转子泵的三维流场模型,并对转子式机油泵的内部瞬态流场进行数值模拟,得到不同工况下的流量特性、压力脉动特性,并预测了机油泵产生空化的工况条件及空化区域分布规律。对转子泵进行稳态流量试验和压力脉动试验,试验结果与仿真结果吻合较好,验证了仿真结果的准确性。 (3)采用有限元方法,通过仿真计算得到转子泵的固有频率和振型。将固有频率与转子啮合频率、发动机激振频率、转轴偏心振动频率进行对比,对转子泵的振动特性进行评估。自由模态试验得到摆线转子泵的试验频率与仿真结果具有较好的一致性,验证了仿真模型的可靠性。 (4)通过稳态和匀加速噪声试验对转子泵的噪声特性进行测试与评估,分析噪声产生机理,并提出了降低噪声的控制方案。对一种新型复合转子泵进行仿真分析,结果表明,采用多联转子错相位连接的方法可以有效降低转子泵的流体噪声。 以上研究成果得到了相关企业的技术认可,为摆线转子机油泵的设计提供了建议和参考,对于同类型机油泵的开发也具有较好的指导意义。