1 简介
姚俊来，刘庆祥，伦永禄等[1]指出机油泵是发动机润滑系统的心脏，用来使机油压力升高和保证一定的油量，向各摩擦表面强制供油的部件，直接影响发动机的整机性能，尤其是发动机的使用寿命和节能效果。内燃机广泛采用齿轮式。齿轮式机油泵结构简单，加工方便，工作可靠，使用寿命长，泵油压力高，得到广泛应用。由于现今社会科技和经济发展越来越快对于机油泵的需求也越来越高，从而如何提高机油泵的总体效率也成了研究的重点。本次设计目的就是通过对机油泵结构进行重新规划设计从而提高机油泵的操作性、可靠性、使用寿命以及机油泵的工作效率。
2 机油泵的研究现状
机油泵是将机油提高到一定压力后，强制地压送到发动机各零件的运动表面上的装置，机油泵绝大多数都是齿轮泵，齿轮泵结构简单，加工方便，体积小，重量轻，且有自吸能力强、对油液污染不敏感等特性，因而应用较为广泛。齿轮泵的主要缺点是径向液压力不平衡，轴承寿命短；流量脉动大，噪声高。另外，其排量不可调节，使用范围受到限制。为了改进这些缺点并向着快响应、小体积、低噪声的方向发展，国内外学者对有机油泵的困油现象、低噪声、低流量脉动、大排量泵、变排量泵等方面进行了深入研究以寻求新的发展。
曾庆生，王湘江，杨毅[2]以转子式机油泵泵油性能、质量以及抗冲击性能为目标函数建立了多学科设计优化模型，通过自编程序对自定的、统一格式的参数文件进行操作,分别生成符合流场仿真分析、压力场仿真分析和应力场仿真分析几何模型文件,并通过优化平台将不同物理场的仿真分析软件和自编程序进行集成,从而实现转子式机油泵的设计优化，明显提高了机油泵的排量。
排量也称为泵油量，是机油泵设计中最重要的设计指标，其它量都是在满足排量要求的基础上再考虑的。影响排量的因素很多，主要是压力脉动、容积效率，当然，一个重要的前提是要保证不发生困油。Jaguar和Land Rover工程中心的Quanbao Zhou[3]使用Flowmaster软件搭建了整个发动机模型，从中也对机油泵的流体力学性能进行了优化设计，对油液的流动情况进行了CFD仿真。Y.J.Chang, J.H.Kim, C.H.Jeon等[4]所设计的转子泵能很好的解决困油现象，压力脉动也较小,J.H.Kim, Chul Kim, Y.J.Chang[5]的文章还详细介绍了转子泵的设计过程。另外,福特汽车[6,7]等也相继进行了一系列的研究。总体上来说，都是围绕着满足发动机所要求的排量的前提下，希望压力波动尽可能小，体积和质量达到轻量化要求，不发生困油等进行的研究。
姜维[8]在变排量机油泵与发动机润滑系统的匹配设计中指出定排量机油泵在满足发动机润滑系统低速需求的同时，在中高转速有较大的供给浪费，而变排量机油泵可减少这一浪费，从而降低发动机自身的功耗，并以某直列四缸自然吸气发动机为例，分析了用油部件的需求及几种典型变量泵的匹配方法，例如叶片式一级变量泵、电磁阀控制的叶片式二级泵等，并进行了机油泵供油曲线分析，但受自身结构限制，每种变量泵有其固有的特性，导致节省情况不同。
上海技术工程大学的马富银[9]在汽车发动机机油泵的振动和噪声分析中指出齿轮泵存在啮合间隙，而正是由于间隙的存在，润滑系统机油泵在高速运转时，齿轮之间会发生不同程度的碰撞，产生较为剧烈的振动，从而引发噪声。当然，间隙只是机油泵产生振动和辐射出噪声的一个原因，最主要的还是在工作过程中瞬间所产生的一些冲击载荷的作用，包括油压和其它一些载荷。杨元模,黄春英,万曼华[10]发现，若在机油泵出油口附近增加一稳压阀,能大大降低内啮合摆线转子式机油泵的噪和振动。另外，杨元模,胡兵,曾名嵩等也在早期的文章[11]中对外啮合齿轮泵的振动和噪声的产生机理和解决方法进行了研究。
殷金祥[12]在低脉动齿轮泵机理分析与优化设计中指出齿轮泵在价格、可靠性、寿命、抗污染等方面有很多优势，但在流量脉动方面问题很大，它严重制约着齿轮泵的应用，因为泵的流量脉动大，不仅会使液压缸运动的平稳性、液压马达回转的均匀性变差，而且会引起压力脉动，引起振动发出很强噪声。为了解决这个问题，以斜齿轮代替原来常见齿轮泵中的直齿轮，其理论依据是同等脉动周期曲线错过一定的相位角叠加使脉动下降的原理，很大程度上保持齿轮泵的原有优势。
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