与普通直齿圆柱齿轮相比较,余弦曲线齿轮由于其齿形不同不仅其滑动系数小,而且其表面接触强度和轮齿抗弯曲能力都有较大提升。此外,试验证明:其平均流量大于同尺寸直齿圆柱齿轮泵,其流量脉动要小于同尺寸直齿圆柱齿轮泵。所以,其在工业应用领域具有较广阔的发展前景。但其齿廓不满足互为共轭条件,如果按分度圆相切的位置安装,两余弦转子齿廓将发生微量干涉。所以,余弦转子只能和与其共轭的非余弦转子啮合传动,这种啮合方式,虽然相比渐开线齿轮啮合的滑动系数、接触应力和弯曲应力较小,但因其共轭齿廓曲线复杂,使得转子加工成本大大增加,限制了它的推广和应用。基于以上问题,本文设计了一种非接触式弦线转子泵,对其进行设计和分析,主要进行了以下四方面的工作。1)对余弦转子型线的参数方程进行推导,利用齿轮啮合原理求解出与余弦转子相啮合的另一转子的型线方程。根据求解出的两转子型线方程分析两转子理论上不发生干涉的条件。得出当h/r的值越小,两转子间的干涉值也越小;当h/r=0的时候此时两转子不在发生干涉。利用两转子参数方程和三维建模软件UG建立两转子的三维啮合图对其进行运动仿真,测量两转子的运动间隙,得出两转子间最小间隙,δ最小值为0.1mm。2)探究弦线转子泵的流量特性。利用面积扫描法求解非接触式弦线转子泵分别在考虑转子间隙和忽略转子间隙两种情况下的瞬时流量,并对其进行分析,发现瞬时流量脉动随着转子齿数的增加而减小;利用近似值求解法和理想值求解法分别求解出弦线转子泵排量的近似值和理想值。利用转子泵经验泄露公式求解出弦线转子泵的工作效率,并对其分析。发现弦线转子泵的效率随着转子间间隙或者进出口工作压差的增大而减小。3)对余弦转子进行优化,求解出单位排量下最小转子体积。以单位排量下转子体积最小为优化目标,设置要优化的参数和约束条件。编写M文件,调用MATLAB软件中的优化函数对弦线转子泵的转子进行优化。利用优化前和优化后的余弦转子参数求解单位排量下的转子体积,将两结果进行对比,发现优化后转子体积减小7.46%。4)对非接触式弦线转子泵内部流场情况进行模拟分析。将弦线转子泵模型导入gambit软件中划分满足计算要求的网格,并设置相应的壁面条件。利用fluent软件对弦线转子泵内部流动情况进行模拟并进行分析。通过模拟发现泵工作效率随着转子间间隙或者工作压差的增大而减小,与理论推导相验证,其进出口最大工作压差在转速相同时随着间隙增大而减小。