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齿轮泵是液压系统中常用的液压泵，在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两类。

图3－5所示为外啮合齿轮泵的工作原理图。在泵的壳体内有一对外啮合齿轮，齿轮两侧有端盖罩住。壳体、端盖和齿轮的各个齿槽组成了许多密封工作腔。当齿轮按图3－5所示方向旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作腔容积逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸进来，将齿槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔去。在压油区一侧，由于轮齿在这里逐渐进入啮合阶段，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去。吸油区和压油区是由相互啮合的轮齿及泵体分隔开的。

综合齿轮泵的结构，对齿轮泵的工作原理归纳如下。

（1）由齿轮泵的前后盖、泵体和两个齿轮组成若干个密封工作腔。

（2）当两齿轮脱离啮合时，齿间密封容积由小变大，形成局部真空，油箱中的油被吸入齿间，为吸油过程；当啮合时，齿间密封容积由大变小，齿间油液被挤出，为压油过程。

（3）两轮齿的啮合线把吸、压油腔严格分开，起配油作用。

外啮合齿轮泵的排量的精确计算应依据啮合原理来进行，近似计算时可认为排量等于它的两个齿轮的齿间槽容积之总和。

设齿间槽的容积等于轮齿的体积，则当齿轮齿数为z、节圆直径为D、齿高为h（应为扣除顶隙部分后的有效齿高）、模数为m、齿宽为b时，泵的排量V为

考虑到齿间槽容积比轮齿的体积稍大些，所以通常取

齿轮泵的实际输出流量为

　η_v——泵的容积效率。

式（3－13）所表示的流量是齿轮泵的平均流量。实际上，由于齿轮啮合过程中压油腔的容积变化率是不均匀的，因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的。

齿轮泵一般用的是渐开线齿轮，为了使齿轮泵能连续平稳工作，必须使齿轮啮合的重合系数ε＞1，以保证工作的任一瞬间至少有一对轮齿在啮合，于是总会出现两对轮齿同时啮合的情况。这时，就在两对啮合的轮齿之间产生一个和吸、压油腔均不相通的闭死容积，称之为困油区，使留在这两对轮齿之间的油液困在这个封闭的容积内。随着齿轮的转动，困油区的容积大小会发生变化，如图3－6所示。当容积缩小时，由图3－6（a）所示的位置过渡到图3－6（b）所示的位置，由于无法排油，困油区内的油液受到挤压，压力急剧升高；随着齿轮的继续转动，由图3－6（b）所示的位置过渡到图3－6（c）所示的位置，困油区容积又逐渐变大，由于无法补油，困油区形成局部真空状态。这种需要排油时无处可排，而需要被充油时又无法补充的现象就称为困油现象。

齿轮泵的困油现象对泵的工作有很大危害。由于油液的压缩性很小，而且困油区又是一个密封区域，所以被困油液受到挤压后，就会从零件配合表面的缝隙中被强行挤出，使齿轮和轴承受到很大的附加载荷，同时产生功率损失，还会使油温升高。当困油区容积变大时，困油区形成局部真空状态，油液中的气体被析出，以及油液会汽化产生气泡，进入液压系统，引起振动和噪声。此外，还使泵的流量减少，造成瞬时流量的波动性增加。

困油现象的本质原因是因为困油区是密封的、容积是变化的，若能设法使困油区的密封容积在变化其大小的过程中能与吸油腔或压油腔相通，便可消除困油现象。

消除困油的方法通常是在齿轮泵两侧盖板上开卸荷槽（见图3－7中的虚线）。当困油区容积变小时，使困油容积与通向排油腔的卸荷槽相通，将困油区中的油液排出；当困油容积变大时，则通过另一卸荷槽，使困油容积与吸油腔相通，实现补油。

一般齿轮泵的两个卸荷槽是非对称开设的，往往向吸油腔偏移，但无论怎样，两槽间的距离a必须保证在任何时候都不能使吸油腔和压油腔相互串通，对于分度圆压力角α＝20°、模数为m的标准渐开线齿轮，a＝2.78m，卸荷槽宽C＞2.5m，卸荷槽深h≥0.8m（图中未标注）。

外啮合齿轮高压腔的压力油，可通过三条途径泄漏到低压腔。

（1）通过齿轮两端面和侧盖板之间的轴向间隙泄漏。通过这种端面间隙的泄漏量最大，其泄漏量占总泄漏量的70%～80%，压力越高，泄漏就越严重，这是目前影响齿轮泵压力提高的主要原因。

（2）通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙泄漏。其泄漏量占总泄漏量的15%～20%。

（3）通过齿轮啮合线处的间隙泄漏，这种泄漏量较小。

通过端面间隙的泄漏量，最大可占总泄漏量的70%～80%。因此，普通齿轮泵的容积效率较低，输出压力也不容易提高。要提高齿轮泵的压力，首要的问题是要减小端面泄漏。一般采用齿轮端面间隙自动补偿的方法。图3－8所示为端面间隙的补偿原理示意图。利用特制的通道把泵内压油腔的压力油引到轴套外侧，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面。这个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才能保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面，减小泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。

3.径向压力不平衡问题

齿轮泵传动轴上主要受两个力的作用，一个是由齿轮啮合产生的力，它决定传递力矩的大小，另一个是油液压力产生的总径向压力。后者要比前者大得多，对轴承受力起主要作用。如图3－9（a）所示，泵的右侧为吸油腔，左侧为压油腔。从吸油腔到压油腔，压力沿齿轮旋转方向逐齿递增，因此齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。工作压力越高，径向不平衡力也越大。其结果加速了轴承磨损，降低了轴承的寿命，甚至使轴变形，造成齿顶与泵体内壁的摩擦等。

为了解决径向压力不平衡的问题，CB－B型齿轮泵采用缩小压油腔的办法，以缩小液压力对齿顶部分的作用面积来减小径向不平衡力，所以泵的吸油口径比压油口径大。

也有的齿轮泵采用如图3－9（b）所示的结构，在泵体上开A腔和B腔，A腔和高压腔相通，用来和高压腔形成压力平衡。B腔与低压腔相通，它的作用是把经过A腔的齿间中的高压油卸压和把高压油泄漏过来的油卸压。如果没有B腔，齿轮的径向力不平衡力的问题仍是不能解决的。A、B两腔的位置是对称布置的，当液压泵反转时，A腔和B腔的作用恰好相反。开了径向压力平衡槽后，作用在齿轮泵上的径向力大大减小，但泄漏增大，容积效率会降低。

内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种类型。图3－10（a）所示为内啮合渐开线齿轮泵的工作原理图。相互啮合的小齿轮1和内齿轮2之间有一块月牙形隔离板3。当齿轮转动时，在上半部分两齿轮之间形成变化的密封容积，该容积被月牙隔板3分割成互不相通的吸油腔和压油腔，下半部分的工作容积并不变化，只起过渡作用。

图3－10（b）所示为内啮合摆线齿轮泵的工作原理图。在内啮合摆线齿轮泵中，外齿轮1和内啮合齿轮2只相差一个齿，中间没有月牙形隔板，内、外齿轮的轴心线有一偏心量，外齿轮为主动轮，内外齿轮与两侧配油板间形成密封容积，内、外齿轮的啮合线又将密封容积分为吸油腔和压油腔。当外齿轮按图3－10（b）所示方向转动时，左侧密封容积逐渐变大，是吸油腔；右侧密封容积逐渐变小，是压油腔。

外啮合齿轮泵的优点是结构简单、质量轻、尺寸小、制造容易、成本低、工作可靠、维护方便、自吸能力强、对油液污染不敏感、可广泛应用于压力要求不高的场合。它的缺点是内泄漏大、轴承承受不平衡力、磨损严重、压力脉动和噪声大。

内啮合齿轮泵的优点是结构紧凑、质量轻、尺寸小。由于内外齿轮转向相同，相对滑移速度小，因而磨损小，寿命长，流量脉动和噪声都比内啮合齿轮泵小。内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂，特别是摆线齿轮泵，因其加工精度要求高，所以造价高。