流量计转子的设计、仿真与制造及CADCAM集成系统研究

代数式开绿灯

流量计转子的设计、仿真与制造及CADCAM集成系统研究

                                摘要

随着经济的高速发展以及节能高效的发展要求，流量计量行业逐渐成为影

响社会经济发展的重要行业。流量计量广泛应用于工农业生产、国防建设、科

学研究、对外贸易以及人民生活各个领域之中。在各种流量计中，容积式流量

计是精度最高的一类，常应用于昂贵介质(油品、天然气等)的总量测量，因

此，对于容积式流量计的研究有着重要的意义。而作为流量计中最为关键部件，

转子的设计和制造水平直接影响着容积式流量计的发展水平，从而本文重点研

究了流量计中转子部件的参数化设计、仿真和制造方法及其CAD／CAM系统集

成的方法。本文主要从两个方面展开：

1．论文首先介绍了容积式流量计的计量原理、结构以及分类，之后重点探

讨了卵形齿轮、腰轮以及螺旋转子的设计和数控加工方法。在卵形齿轮数控加

工方面，研究了三次样条的插补算法及其优势。同时，为了提高椭圆齿轮流量

计的计量精度，论文研究了一种新型的径向卵形齿轮的设计和制造方法。在螺

旋转子制造方面，论文讨论在数控机床上采用标准球形刀具来代替成形刀来加

工螺旋转子的方法。

2．论文提出开发具有自主知识产权的基于Pro／E平台的转子部件的数字

化设计、分析、制造与仿真的CAD／CAM软件集成系统。即以Pro／E为平台，

Pro／Toolkit为二次开发工具，采用CAD和CAM技术对转予进行设计、制造、

分析和仿真，开发出转子部件的CAD／CAM集成系统。

关键词： 卵形齿轮；腰轮；螺旋转子；CAD／CAM集成；Pro／Toolkit

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第二章椭圆齿轮流量计中转子的设计和加工

椭圆齿轮流量计是最常见的一种容积式流量计，占所有容积式流量计的

70％。它是由测量本体、传动机构和显示以及信号远传三部分组成的。其中，

壳体、测量室和一对椭圆齿轮构成了流量计的测量本体。这对椭圆齿轮具有互

相滚动进行接触旋转的特殊形状，通过两根不锈钢轴固定在测量室内。因此，

椭圆齿轮作为椭圆齿轮流量计的关键部件，其设计和加工水平就成为了椭圆齿

轮流量计中的关键技术。本章首先详细研究椭圆齿轮的设计和加工方法，并且

针对微小流量的测量，提出了新型径向齿轮的设计和制造方法。

2．1椭圆齿轮流量计概述

2．1．1流量计结构

椭圆齿轮流量计由计量室，传动机构和显示部分几部分组成“。1。

1)计量室：仪表的躯壳主要由铸铁制成，它的内腔与盖板组成了计量室。

计量室内有两根不锈钢轴，一对椭圆齿轮就套在轴上，靠流量计进出口处的压

力差推动而旋转，从而不断的把进口处的液体经新月形空腔计量后送到出口处，

每旋转一周，累计出四倍新月形空间的体积。椭圆齿轮与测量室内壁的间隙很

小，仅几十微米，以减少仪表的泄漏量。

21传动机构和显示部分：将椭圆齿轮的旋转运动传至表头进行测量显示，

通常采用齿轮变速器，按照一定的比例变速后带动指针和累计计数器。在计数

器的前一级变速器内，有一对可调齿轮，称为可调轮对。变换可调齿轮对的齿

轮比，就可以调节流量计的误差。因加工装配的误差所引起的滑流量变化而造

成误差过大时，或当流量计经长期使用后，误差超过规定值时，在流量计的校

验过程中，需进行准确度调整。

为了防止齿轮转动时，被测流体沿轴外泄，可采用机械密封联轴器或磁性

联轴器。前者适用于常温、低压流量计，后者适用于高温、高压流量计。

2．1．2工作原理和测量过程

一对椭圆齿轮在运动过程中与壳体构成具有固定容积的测量室，测量室经

精确测定后为确定值。椭圆齿轮流量计工作原理如图2．1所示“一。

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