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1、目目 錄錄 1 引言1 2 齒輪泵的設計1 2.1 齒輪泵概述1 2.2 齒輪泵設計要求.1 2.2.1 齒輪泵工作參數要求1 2.2.2 齒輪幾何參數的要求3 2.3 齒輪泵主要部件參數的確定4 2.4 Solidworks 建模6 2.4.1 齒輪建模6 2.4.2 箱體建模7 2.4.3 Solidworks 建模基本原則7 2.4.4 裝配體初步建模與后蓋建模8 2.4.5 軸、短軸的建模及后蓋和箱體模型的編輯.8 2.4.6 鍵的建模及軸及箱體模型的編輯9 2.4.7 連接件的選擇和螺紋生成11 2.4.8 密封件的選擇13 3 齒輪的校核15 4 齒輪泵的閉死容積和卸荷槽19 4.
2、1 閉死容積19 4.2 卸荷槽19 5 結束語20 6 致 謝20 7 參考文獻21 1 1 引言引言 隨著信息技術在各領域的迅速滲透，CAD/CAM/CAE 技術已經得到了廣泛的應 用，從根本上改變了傳統(tǒng)的設計、生產、組織模式，對推動現有企業(yè)的技術改造、 帶動整個產業(yè)結構的變革、發(fā)展新技術、促進經濟增長都具有十分重要的作用。 全套全套圖紙圖紙，加，加 153893706 Solidworks 是一套基于 Windows 的 CAD/CAM/CAE 桌面集成系統(tǒng)，是由美 國 Solidworks 公司在總結和繼承了大型機械 CAD 軟件的基礎上，在 Windows 環(huán)境下實現的第一個機械三維
3、 CAD 軟件，于 1995 年 11 月研制成功。Solidworks 市場份額增長最快、技術發(fā)展最快、市場前景最好、性能價格比最優(yōu)的軟件。隨 著 Solidworks 版本的不斷提高、性能不斷提高，Solidworks 已經能滿足一般企業(yè) 的一般需求了。 動畫演示形象、直觀，能表達文字或者敘述不易講解清楚的復雜產品的內部 結構，模擬產品的工作情況，達到與非專業(yè)人士交流設計思想的目的。建立運動 機構模型，進行機構的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析機構中零件的速度、 加速度、作用力、反作用力和力矩等，并用動畫、圖形、表格等多種形式輸出結果， 其分析結果可指導修改零件的結構設計或調整零件的材料
4、。設計的更改可以反 映到裝配模型中，再重新進行分析，一旦確定優(yōu)化方案，設計更改就可直接反映 2 到裝配模型中。此外還可以將零部件在復雜運動情況下的復雜載荷情況直接輸 出到主流有限元分析軟件中以作出正確的強度和結構分析5。 2 齒輪泵齒輪泵的的設計設計 2.1 齒輪泵齒輪泵概述概述 齒輪泵是靠相互嚙合旋轉的一對齒輪輸送液體，分為外嚙合齒輪泵和內嚙 合齒輪泵。泵工作腔由泵體、泵蓋及齒輪的各齒槽構成。由齒的嚙合線將泵吸入 腔和排出腔分開。隨著齒輪的轉動，齒間的液體被帶至排出腔，液體受壓排出。 齒輪泵適用于輸送不含固體顆粒的液體，可作潤滑油泵、重油泵、液壓泵和 輸液泵。所輸送液體的粘度范圍為,齒輪泵結
5、構簡單，維修方便8smm /101 26 2.2 齒輪泵設計齒輪泵設計要求要求 2.2.1 齒輪泵齒輪泵工作參數要求工作參數要求 （1）流量 外嚙合齒輪泵在沒有泄露損失的情況下，每一轉所排出的液體體積叫做泵 的理論排量，以 q 表示。外嚙合齒輪泵，一般兩齒輪的齒數相同，所以 t (1) rmlbtaD b q bat /10tan 3 1 3 1 2 322222 式中： b齒寬 D 齒頂圓直徑 a a齒輪中心距 t 基圓節(jié)距 a 基圓柱面上的螺旋角 不修正的標準直齒圓柱齒輪的齒輪泵的理論排量： (2) rmlzbmqt/10cos 12 1 12 3222 式中：m齒輪模數 z齒輪齒數 齒輪
6、壓力角 理論流量： (3)min/10 3 lnqQ TT 3 式中 n泵轉速，單位 （r/min） 實際流量： (4)min/ lQQ vT 式中泵的容積效率，一般取 0.750.9，小流量泵取小值。 v （2）轉速 齒輪泵的轉速不宜過高，由于離心力的作用，轉速高液體不能充滿整個齒間， 以至流量減小并引起氣蝕，增大噪聲和磨損，對高粘性液體的輸送影響更大，轉 速可按表 1 選取。 （3）效率 (5) a v P PQ 表表 1 流體粘度與流體粘度與齒頂圓線齒頂圓線速度速度 液體粘度smm / 2 124576152300520760 線線速度速度smu/ max 543.732.21.61.2
7、5 式中：P泵進出口壓力差 a mP Q流量sl / 軸功率 a P kw 齒輪泵的能量損失主要是機械損失和容積損失，水力損失很小，可忽略不計。容 積損失主要式通過齒輪端面與側板之間的軸向間隙，齒頂與泵體內孔之間的徑 向間隙和齒側接觸線的泄露損失，其中軸向間隙泄露約占總泄露量的 75%80%。機械效率，大流量泵低。9 . 08 . 0 m m 2.2.2 齒輪齒輪幾何參數的要求幾何參數的要求 (1) 齒數 z、模數 m 和齒寬 齒數多，泵的外形尺寸大，但壓力和流量脈動小。中低壓齒輪泵對壓力和流 量脈動要求較嚴，通常取 z=1225，高壓泵為減小外形尺寸，一般取 z=614，對流 量脈動要求不高
8、的粘性液體輸送泵可取 z=68。 中低壓齒輪模數按表 2 選取。對工作壓力大于 10mP 的高壓泵，應考慮齒輪 a 強度，需適當增大模數。 齒寬按表 3 確定。 表表 2 流量與模數流量與模數 4 流量Qmin/ l模數模數 mmm 4101.52 10322.53 32633.54 631254.55 (4) 齒輪修正 齒輪泵采用壓力角標準漸開線齒輪，齒數少于 17 時均有根切現象產 20 生，使齒輪強度減弱，工作情況變壞，須作齒輪修正，修正方法與通常的齒輪修 正方法略有不同，兩齒輪的刀具移距取正值（即離開中心），修正后節(jié)圓處的齒側 間隙為 0.08m,刀具切入齒輪的深度即齒高 h=2.3m
9、(0.5)m，修正齒輪的主要數據 見表 4。 表表 3 工作工作壓壓力與力與齒寬齒寬 工作壓力P a mP齒寬齒寬 bmm 1，即要求在一對齒嚙 合行將脫開前，后面一對就進入嚙合，因此在一段時間內同時嚙合的就有兩對齒， 留在齒間的液體被困在兩對嚙合齒后形成一個封閉容積（稱閉死容積）內，當齒 輪繼續(xù)轉動時，閉死容積逐漸減小，直至兩嚙合點處于對稱于節(jié)點 P 的位置時， 閉死容積變至最小，隨后這一容積又逐漸增大，至第一對齒開始脫開時增至最大。 當閉死容積由大變小時，被困在里面的液體受到擠壓，壓力急劇升高，遠大 于泵排出壓力，可超過 10 倍以上的程度。于是被困液體從一切可以泄露的縫隙 里強行排出，這
10、時齒輪和軸承受到很大的脈沖徑向力，功率損失增大，當閉死容 積由小變大時，剩余的被困液體壓力降低，里面形成局部真空，使容解在液體中 21 的氣體析出，液體本身產生氣化，泵隨之產生噪聲和振動，困油現象對齒輪的工 作性能和壽命均造成很大的危害。 4.2 卸荷槽卸荷槽 為消除困油現象，可在與齒輪端面接觸的兩側板上開兩個用來引出困液的 溝槽，即卸荷槽。卸荷槽有相對于節(jié)點 P 對稱布置和非對稱布置兩種。它的位置 應保證困液空間在容積達到最小位置以前與排出腔相連，過了最小位置后與吸 引腔相連通。 （1）對稱布置卸荷槽尺寸，卸荷槽間距 (18) )(cos 2 mm a zm y 本設計卸荷槽采用對稱布置。
11、當，中心距為標準值時： 20 （19）)(95 . 6 78 . 2 mmmy （20） )(48 . 3 2 mm y y （21） )(32 . 1mmme 卸荷槽最小寬度： （22） 2 222 min cos 1cos a zm mC mm 式中 齒輪重疊系數，此處取一般機械制造業(yè)中的值 1.4 。 一般 c2.5m，以保證卸荷槽暢通，取卸荷槽寬度為 6.85mm 。 對標準齒輪，卸荷槽深度見表 5。 表表 5 卸荷槽深度卸荷槽深度 齒輪模數 m 2345678 卸荷槽深度卸荷槽深度 h 1.01.52.54.05.57.510 22 用插值法取卸荷槽深度值為 1.25mm 。 （2）
12、非對稱布置卸荷槽尺寸 齒側間隙很小（接近無齒側間隙）時，采用非對稱布置卸荷槽，其位置向吸入 腔一方偏移一段距離，這樣不僅可以解決困液問題，還可以回收一部分高壓液體。 非對稱布置的卸荷槽尺寸，除了外，其尺寸的計算公式與對稱布置相my8 . 0 同。 5 結結束束語語 本設計根據外嚙合齒輪泵的工作原理，運用 Solidworks 繪制了齒輪泵的零 件，進行了虛擬裝配，并采用傳統(tǒng)方法進行了校核。結果表明：該設計過程具有可 視化、生成模型快捷、虛擬裝配精確、在裝配中對零件可以直接編輯、對模型直 接進行的各種力學和運動學分析等特點，大大簡化了傳統(tǒng)設計中的繁復工作并 且能在實際產品造出之前完成優(yōu)化設計，極
13、大地節(jié)約了成本，減少了資源的浪費。 6 致致 謝謝 經過幾個月的學習，現在畢業(yè)設計終于完成了！在這幾個月的時間里，我的 導師給了我極大的幫助，使我對與設計有關的知識有了深入的了解。在設計的過 程中我遇到了許多困難，并且常常有不知所措的沖動，因為涉及行業(yè)標準和知識， 單憑自己的直觀理解和做法常常會出錯犯下不合實際的荒唐錯誤。而這種想法 也往往會束縛設計人員的思維，因此機械設計確實是一項考驗人的工作。老師給 我提出了很多非常寶貴的建議，讓我受益匪淺，也改變了我以前對機械設計的淺 薄認識。 在運用 Solidworks 進行機械建模的應用方面，聶老師親自指導，讓我體會到 在機械設計中應用 Solid
14、works 所帶來的巨大便利和快捷。這將會對我以后從事 設計工作有極大的幫助。在設計期間，很多老師和同學給了我很大的幫助，在這 里向他們表示衷心的感謝。 7 參考文獻參考文獻 1濮良貴，紀名剛.機械設計.北京：高等教育出版社，2006 2孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理.北京：高等教育出版社，2006 3Solidworks 公司.Solidworks 基礎教程：零件與裝配體.北京：機械工業(yè)出版社， 2006 23 4刑啟恩.Solidworks2007 零件設計與案例精粹.北京：機械工業(yè)出版社，2006 5江洪，陸利鋒，魏崢.Solidworks 動畫演示與運動分析實例解析.北京：機械工業(yè) 出
15、版社，2005 6王蘭美.機械制圖.北京：高等教育出版社，2004 7機械工程手冊編輯委員會機械工程手冊傳動設計卷北京：機械工業(yè)出版社， 1997 8機械設計手冊編委會機械設計手冊第二卷北京：機械工業(yè)出版社，2004 9王守城液壓元件及選用北京：化學工業(yè)出版社，2007 10李曉文英漢液壓氣動科技詞匯哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001 11劉鴻文. 材料力學. 北京.高等教育出版社. 2004 12哈工大力學教研室. 理論力學. 北京：高等教育出版社.2004 13鄭竹林. 液壓與氣動. 成都：電子科技大學出版社.2000 14楊天明，陳杰. 電機與拖動. 北京：中國林業(yè)大學出版社.2006 15宋愛平. CAD/CAM 技術綜合實訓指導書.北京：機械工業(yè)出版社.2006
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