外啮合齿轮泵由于自身结构和工作原理的原因,工作时存在困油现象,很容易发生空化。空化产生的气泡破灭可引起气蚀,对齿轮泵的齿轮和浮动侧板造成损害,降低齿轮泵的寿命。工作油液温度是影响外啮合齿轮泵空化的主要因素之一,而目前对外啮合齿轮泵空化的研究多在常温下进行。本文研究的特种车辆用并联外啮合齿轮泵,工作油液温度可低至-40℃,在该低温条件下油液粘度很大,齿轮泵吸油严重不足,空化程度加剧,其空化过程与常温时有很大差异。另外,与单个齿轮泵相比,并联外啮合齿轮泵的两对啮合齿轮由于安装不对称造成的相位差也是影响其空化的重要因素。因此,研究低温条件下并联外啮合齿轮泵的空化现象并提出减小空化的改进措施,具有重要的理论价值和工程意义。本文以特种车辆润滑系统所用的并联外啮合齿轮泵为研究对象,首先总结了齿轮泵的空化研究现状,分析了并联外啮合齿轮泵的结构、工作原理及其困油腔容积变化导致的空化现象。其次基于k-?湍流理论,采用全空化模型对低温-40℃条件下齿轮泵内部流场的空化过程进行仿真分析,并与其在常温20℃下的空化过程进行对比。最后对影响并联外啮合齿轮泵空化特性的三种因素(错齿相位差、吸油口压力和转速)进行分析研究。在此基础上提出了减小并联外啮合齿轮泵空化强度的结构改进方法,并进行了数值模拟。主要研究内容和结论如下:(1)在对并联外啮合齿轮泵流量脉动理论分析的基础上,选取两泵错齿相位差(并联齿轮泵安装时,一个齿轮泵的齿轮转角相对于另一个齿轮泵齿轮转角超前或滞后的角度)分别为0°、10°、18°、30°,分析齿轮泵在低温-40℃和常温20℃条件下的整体空化现象和出油口流量脉动情况。结果表明:低温-40℃条件下,两泵错齿相位差为10°时,齿轮泵整体空化强度及出油口的流量脉动最小;常温20℃条件下,两泵错齿相位差为18°时,齿轮泵整体空化强度及出油口的流量脉动最小。(2)在低温-40℃条件下,研究转速变化时,齿轮泵的出口流量脉动和气体体积含量变化规律。在低温-40℃条件下,当转速从500 r/min提高到1500 r/min时,出油口流量脉动逐渐增大,齿轮部分平均气体体积含量从5%增长到28%;而常温20℃条件下平均气体体积含量不变,约为1.3%,表明低温时转速对空化的影响较常温时更加明显。(3)在低温-40℃条件下,研究吸油口压力变化时,齿轮泵的出口流量脉动和气体体积含量变化规律。吸油口压力从0.1 MPa增大到0.3 MPa时,出油口平均体积流量逐渐增大。在低温-40℃条件下,齿轮部分平均气体体积含量由51%降低至41%;而常温20℃条件下平均气体体积含量由7%降低至2%,表明提高吸油口压力可以减弱齿轮泵的空化强度。(4)结合并联外啮合齿轮泵的结构特征和实际条件,提出了改进卸荷槽形状、优化泵吸油流道和增加齿轮减压槽等减轻泵空化强度的结构改进方法。结果表明,上述改进措施可有效地减轻齿轮泵的空化强度,为并联外啮合齿轮泵的结构优化设计提供了有益的参考。