变速椭圆齿轮泵是一种以高阶椭圆齿轮为转子的新型容积泵,具有排量大、瞬时流量均匀、结构紧凑、运行可靠的优点,在农业、石油、化工、食品、医疗和交通等领域具有广阔应用前景。两级非圆齿轮串联系统作为其核心传动系统,运行过程中受到非圆齿轮特有的时变瞬心激励,振动较圆齿轮泵更剧烈。因此,研究变速椭圆齿轮泵的动力学,明确其振动机制,对提升泵的动态性能具有重要意义。基于非圆齿轮变传动比传动的特点,推导了变速椭圆齿轮泵瞬时流量公式、平均流量公式,反求了外置非圆齿轮理论传动比,进而得到了外置平抑用非圆齿轮节曲线形状,阐明了变速椭圆齿轮泵流量脉动平抑原理。分析了椭圆齿轮泵的泄露途径,针对径向间隙泄露进行密封性能优化,给出了通过增多密封齿数、增大单齿密封面积的可行性方案,并分析了方案的改善效果及可行性。综合考虑轮齿间的弹性变形、静态传递误差、齿侧间隙及周期负载等因素,基于集中参数法和弹性转角分离方法,给出了非圆齿轮齿间接触/分离的数学描述,构建了变速椭圆齿轮泵两级非圆齿轮传动系统的非线性扭振模型。运用龙格-库塔法求解了系统的时域响应,定量分析了变速椭圆齿轮泵的拍击特性以及关键参数对拍击门槛转速的影响。结果表明:系统振动频率成分主要包括时变瞬心激励频率、轮齿啮合激励频率,以及两者的和差、倍频成分,椭圆转子4振动较非圆齿轮2更剧烈,随着变速椭圆齿轮泵输入转速的增加,系统先后经历无拍击、单边拍击和双边拍击状态,当拍击发生后齿间动态啮合力均方根会迅速增大;提高泵口压力或系统制造精度能够提升拍击门槛转速,而增加转子偏心率,会导致拍击门槛转速先缓慢升高后迅速降低。最后搭建了变速椭圆齿轮泵振动试验平台,采集了变速椭圆齿轮泵泵体振动数据,分析了泵体振动频域组成,并将其与理论计算所得进行对比,验证了变速椭圆齿轮泵动力学理论模型的正确性。