基于SOLIDWORKS的齒輪油泵設(shè)計

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1、 目 錄 1 引言 1 2 齒輪油泵的反求設(shè)計 2 2.1 測繪方法分析 2 2.2 SolidWorks的應(yīng)用 3 2.3 齒輪油泵的設(shè)計方法 4 2.3.1繪制裝配示意圖 4 2.3.2測繪零件，畫零件草圖 6 2.4尺寸和公差的測量和確定 6 3 SolidWorks設(shè)計過程 8 3.2 泵蓋的設(shè)計 10 3.3 齒輪的繪制 12 3.4 軸的設(shè)計過程 13 3.5裝配體的實現(xiàn) 15 結(jié)束語 18 致謝 19 參考文獻 20 1 引言 在現(xiàn)代社會中，科技成果的應(yīng)用已成為推動生產(chǎn)力發(fā)展的重要手段。把其他

2、國家的科技成果加以引進，消化吸收，改進提高，再進行創(chuàng)新設(shè)計，進而發(fā)展自己的新技術(shù)，是發(fā)展民族精神的捷徑。稱這一過程為反求工程。反求設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進行分析研究，掌握其功能原理，零部件的設(shè)計參數(shù)，材料，結(jié)構(gòu)，尺寸，關(guān)鍵技術(shù)等指標(biāo)，再根據(jù)現(xiàn)代設(shè)計理論與方法，對原產(chǎn)品進行仿造設(shè)計，改進設(shè)計或創(chuàng)新設(shè)計。反求設(shè)計已成為世界各國發(fā)展科學(xué)技術(shù)，開發(fā)產(chǎn)品的重要設(shè)計方發(fā)之一。反求設(shè)計實際上就是一個從有到新的過程，借助已有的產(chǎn)品，圖樣，音像等已存在的可感官的實物，創(chuàng)新出更先進，更完美的產(chǎn)品。 凡求設(shè)計的流程是對原有零件進行分析和測繪，繪制裝配示意圖—繪制零件草圖—確定尺寸與公差—繪制零件圖，裝配圖—對零

3、件圖和裝配圖進行復(fù)核。【1】 可以看出，對設(shè)計對象進行測繪是反求設(shè)計的重要內(nèi)容。 機械測繪是對典型的機械設(shè)備進行工作原理分析，拆卸、安裝并使用簡單的測繪工具如鋼板尺、游標(biāo)卡尺、內(nèi)外卡鉗、各種螺絲刀等對各個零件進行測量，畫出零件圖和裝配圖并標(biāo)注尺寸，填寫明細表和技術(shù)要求。但是傳統(tǒng)的手工測繪和計算機二維繪圖的實踐方式已經(jīng)落后于時代，手工測繪工作量大，重復(fù)勞動較多，修改復(fù)制不方便，學(xué)生普遍興趣不高。以AutoCAD為代表的二維繪圖軟件在高校機械測繪教學(xué)實踐中得到普遍應(yīng)用，但是近年來隨著計算機技術(shù)，三維彩色圖像仿真技術(shù)和軟件編程技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機繪圖已從二維平面圖發(fā)展到三維立體圖，機械計算機

4、輔助設(shè)計也從二維設(shè)計發(fā)展到三維設(shè)計。當(dāng)前不少CAD應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)將設(shè)計、繪圖、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一體，并在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。 本畢業(yè)設(shè)計的意義就在于以反求設(shè)計為理論支撐，以零部件測繪為主要內(nèi)容，應(yīng)用SolidWorks進行零部件的建模和實現(xiàn)三維裝配來代替零件圖和裝配圖的繪制，達到壓縮實際工作時間，提高工作效率的目的。 2 齒輪油泵的反求設(shè)計 本課題以HY01-3x5齒輪油泵為測繪對象，利用鋼板尺，游標(biāo)卡尺，內(nèi)外卡鉗，各種螺絲刀對各個零件進行測量，畫出裝配草圖和零件草圖，為以后的SolidWorks設(shè)計過程進行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。 2.1 測繪方法分析 測繪就是根據(jù)實物，通過測量

5、，繪制出實物圖樣的過程。測繪與設(shè)計不同，測繪是先有實物，再畫出圖樣；而設(shè)計一 般是先有圖樣后有樣機。如果把設(shè)計工作看成是構(gòu)思實物的過程，則測繪工作可以說是一個認(rèn)識實物和再現(xiàn)實物的過程。測繪往往對某些零件的材料、特性要進行多方面的科學(xué)分析鑒定，甚至研制。因此，多數(shù)測繪工作帶有研究的性質(zhì)，基本屬于產(chǎn)品研制范疇。零件測繪有三種情況：設(shè)計測繪，機修測繪和仿制測繪。【2】 設(shè)計測繪——測繪為了設(shè)計。根據(jù)需要對原有設(shè)備的零件進行更新改造，這些測繪多是從設(shè)計新產(chǎn)品或更新原有產(chǎn)品的角度進行的。 機修測繪——測繪為了修配。零件損壞，又無圖樣和資料可查，需要對壞零件進行測繪。測繪對象多為損壞的零件，測繪目的是

6、為修理或制造配件。例如，斜齒圓柱齒輪的螺旋角測量有多種方法，然而，在機修生產(chǎn)中，特別是機修測繪時，往往會受到裝備，儀器以及生產(chǎn)批量的限制。因此我們要綜合考慮這些因素，做出最合理的測繪方案。 仿制測繪——測繪為了仿制。為了學(xué)習(xí)先進，取長補短，常需要對先進的產(chǎn)品進行測繪，制造出更好的產(chǎn)品。眾所周知，我國的現(xiàn)代機械制造業(yè)發(fā)展較為緩慢，與西方先進國家有一定的差距，在技術(shù)封鎖的背景下，無疑仿制給我們提供了一種了解該領(lǐng)域先進技術(shù)的方法。然而仿制并不是原封不動的照搬過來，如果原版照搬是絕對不行的。國產(chǎn)的材料成分沒有發(fā)達國家的穩(wěn)定，熱處理工藝沒有發(fā)達國家先進，所以同種尺寸的軸類，桿類，強度并不能滿足設(shè)備需求

7、；國內(nèi)加工設(shè)備，加工工藝水平不必發(fā)達國家的先進，尺寸精度不高，所以按照同樣的結(jié)構(gòu)去設(shè)計加工，勢必達不到預(yù)期的結(jié)果，可行的仿制設(shè)計師在完全理解，領(lǐng)會原設(shè)備的工作原理，工藝特征的前提下，根據(jù)國內(nèi)材料，設(shè)備以及工藝水平，人員素質(zhì)等具體情況下，的吸收進口設(shè)備的精華，與現(xiàn)有條件有機結(jié)合，然后進行設(shè)計制造，才可以達到仿制的目的。 零件測繪任務(wù)的步驟有： （1）了解零件的名稱，用途，材料，在機器中的工作位置， 工作狀態(tài)，分析零件的結(jié)構(gòu)和形狀特點。 （2）確定零件的表達方了解零件的名稱，用途，材料，在機器中的工作位置，案和視圖數(shù)量；畫出主視圖和其他視圖的定位線，目測比例，徒手畫出草圖。 （3）確定尺寸

8、基準(zhǔn)，畫出尺寸界線，尺寸線和箭頭；用量具測量零件，填寫尺寸數(shù)據(jù)。 （4）根據(jù)零件各表面的工作情況，注出表面粗糙度，確定尺寸公差。 （5）復(fù)核，整理零件草圖，根據(jù)零件草圖繪制出標(biāo)準(zhǔn)的零件工作圖。 零件測繪的五個步驟一環(huán)扣一環(huán)，是一個循序漸進的過程。在本課題中，保持測繪步驟的前4步不變，第5步通過SolidWorks來完成，以此來節(jié)約時間，提高工作效率。 2.2 SolidWorks的應(yīng)用 隨著先進數(shù)控設(shè)備及大量的CAD/CAM/CAE軟件的不斷涌現(xiàn)，設(shè)計、分析、加工、檢測等功能一體化已經(jīng)成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基本特征，工程圖樣是CAD/CAPP/CAM/ERP各個模塊間的重要的信息載體，它

9、不僅表達產(chǎn)品的幾何構(gòu)造，還是對產(chǎn)品性能進行分析和優(yōu)化，對設(shè)計結(jié)果進行模擬和驗證及工程數(shù)據(jù)管理的重要基礎(chǔ)，二維圖樣已遠不能滿足要求，而能夠完成這一系列制造工程的信息載體只能是三維模型。 三維設(shè)計符合人的思維過程。設(shè)計師在設(shè)計時，總是先構(gòu)思，后表達，即先構(gòu)思出產(chǎn)品的形狀，然后再將構(gòu)思出的產(chǎn)品形狀表達出來。由于在腦海中構(gòu)思出的產(chǎn)品形狀是三維的，因此，畫三維立體圖符合設(shè)計師的創(chuàng)新意識流，有利于設(shè)計的深入進行。 由三維設(shè)計得到的三維立體圖具有直觀、易于理解等特點，便于與他人進行技術(shù)交流，甚至可以與不懂機械制圖的人們交流。 有利于獲得復(fù)雜的幾何造型，如截交、相貫、不規(guī)則

10、復(fù)雜曲面等。 　 可以在計算機上對零件進行力學(xué)分析、虛擬加工、虛擬裝配，檢驗零件的裝配情況，從而減少制造昂貴的產(chǎn)品樣機的數(shù)量。 利用SolidWorks軟件進行零部件的建模方便易行，省去了很多不必要的麻煩，以齒輪油泵的設(shè)計過程為例可以充分的表明這一點。齒輪油泵的設(shè)計過程包括齒輪油泵示意圖，零件草圖，尺寸與公差的測繪，零部件建模與三維裝配。 2.3 齒輪油泵的設(shè)計方法【3】 2.3.1繪制裝配示意圖 拆卸零件前，先弄懂齒輪油泵的工作原理和全部零件的裝配關(guān)系，用符號繪制裝配示意圖，編制零件明細表。裝配示意圖是拆卸過程中所畫的記錄圖樣。零件之間的真實裝配關(guān)系只有在拆卸后才能顯示出來，

11、因此須邊拆邊畫，記錄各零件間的裝配關(guān)系，作為繪制裝配圖和重新裝配的依據(jù)。裝配示意圖用是用單線條和機構(gòu)運動簡圖符號畫出來的。畫裝配示意圖時，可把裝配體看成是透明的，這樣就可以把它的內(nèi)、外、前、后結(jié)構(gòu)按需要表達在一個或兩個視圖上。畫裝配示意圖的順序是先畫主要零件的輪廓，然后按裝配順序把其他零件逐個畫出。為了節(jié)省時間，示意圖已經(jīng)給出，要求結(jié)合裝配體看懂示意圖，熟悉表達方法。齒輪油泵未拆裝裝前的示意圖見圖1。 　　　　　　 圖1 齒輪泵體實體圖 拆裝后的零部件包括齒輪泵體，齒輪

12、泵蓋，齒輪軸，齒輪，軸，填料等部分，實體圖見圖2。 圖2 齒輪油泵拆裝圖 在齒輪泵體的拆裝過程中，需要表示出各個零部件的位置和配合關(guān)系，為以后的再裝配提供指導(dǎo)說明。在本課題的拆裝過程中繪制了裝配示意圖，邊拆邊繪，表明了齒輪油泵殼體，齒輪油泵蓋，齒輪軸，齒輪，軸，銷子，螺栓的位置和裝配關(guān)系，見圖3. 圖3 齒輪泵裝配示意圖 2.3.2測繪零件，畫零件草圖 零件草圖是畫裝配圖和零件圖的依據(jù)。在部件測繪中畫零件草圖時應(yīng)注意：凡標(biāo)準(zhǔn)件只需測量其主要尺寸，查有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定規(guī)定標(biāo)記，不必畫零件圖。其余所以零件都必須畫出零件圖；畫零件草圖可先從主要的或大的零件著手，按照

13、裝配關(guān)系依次畫出各零件草圖，以便隨時校核和協(xié)調(diào)零件的相關(guān)尺寸；兩零件的配合尺寸或結(jié)合面的尺寸量出后，填寫在各自的零件草圖中，避免發(fā)生矛盾。按照裝配順序逐個拆卸零件，分組堆放整齊，在拆卸過程中逐個和明細表一一核對，弄清零件名稱、數(shù)量、規(guī)格和材料。軸的零件草圖見圖4。 圖4 軸的零件草圖 2.4尺寸和公差的測量和確定 在測繪過程中，會遇到線性尺寸以及角度尺寸等一些非線性尺寸，還會經(jīng)常接觸到形位公差方面的問題。對于線性尺寸以及角度尺寸往往通過鋼直尺，游標(biāo)卡尺，內(nèi)外卡鉗，量角儀等工具就可測出較為精確的數(shù)值，但是形位公差的測量卻經(jīng)常需要

14、用到專用的量具，使用起來稍顯復(fù)雜。 直線度測量是長度計量技術(shù)的重要內(nèi)容之一，常用的測量方法有直尺法，準(zhǔn)直法，重力法和直線法等。在精度要求較高的條件下，通常用直線度測量儀進行測量，在精度要求不是很高的情況下，往往采用直尺，平尺等以光隙法和指示表發(fā)等進行測量。本課題采用指示表法。 平面度的測量方法有兩種：平晶法，平板測微儀法。本課題選用平板測微儀法進行平面度的測量。 圓度誤差通過回轉(zhuǎn)軸法進行測量，得到較為準(zhǔn)確的誤差數(shù)值。 圓柱度誤差一般是在圓度儀上附加能沿被測圓柱體作軸向運動的精密直線導(dǎo)軌，電子計算機和相應(yīng)的程序來測量。 平行度的誤差測量較為簡單，指示表和一個平板就能完成測量。 垂直度

15、可以通過專門的垂直度測量儀進行測量。 三坐標(biāo)測量機在工廠里用來測量同軸度誤差，因此，本課題也以三坐標(biāo)測量機測量同軸度誤差。 圓跳動和全跳動通過跳動檢查儀均可得到較為精確地尺寸。 例如，齒輪泵齒輪的各項參數(shù)見表1?！?】 表1 齒數(shù) 模數(shù) 齒厚 壓力角 螺旋角 齒頂圓直徑 分度圓直徑 齒根圓直徑 16 1.5 10mm 20 0 27mm 24mm 20.25mm 軸的各項參數(shù)見表2. 表2 直徑 長度 鍵槽1長度 寬度 深度 鍵槽2長度 寬度 深度 12mm 67mm 10mm 6mm 2mm 12mm

16、 4mm ２ｍｍ 3 SolidWorks設(shè)計過程【5】 3.1 齒輪泵體的設(shè)計： （1） 選擇前視基準(zhǔn)面為草繪平面。使用草圖工具欄中的矩形，直線，圓和剪切實體工具完成所示圖5的繪制，標(biāo)注尺寸，然后退出草圖。見圖5、圖6。 圖5 圖6 （2）在所示平面內(nèi)繪制所示草圖。單擊拉伸切除按鈕，深度值為14mm。見圖 圖7 （3）在上方空中繪制螺旋線，螺距為1mm，高度為14mm。使用掃描切除工具切制出

17、螺紋，同時對其他五個孔進行相同的處理。見圖8、圖9。 圖8 圖9 （4）選取其中草繪平面，在上面繪制出圖示的兩個小孔。利用拉伸切除工具，切制出銷孔，深度為13mm。見圖10 圖10 （5）在該平面上繪制出草圖。利用拉伸切除，切制出圖示工作孔，在深度欄處選擇完全貫穿。見圖11、圖12。 圖11 圖12 （6）選取其中一個側(cè)面，繪制草圖。利用拉伸切除切制一個圓柱孔，

18、深度為2mm。見圖13、14。 圖13 圖14 （7）選取圓角工具，設(shè)置半徑為1mm,繪制出圓角。在切出的平面上繪制出孔，進行切除。在切除的孔中繪制螺旋線，掃描切除出螺紋。見圖15、16、、17。 利用鏡像工具在另一面切除出相同的圖形。 圖15 圖16 圖17 3.2 泵蓋的設(shè)計

19、 （1）選取前視基準(zhǔn)面為草繪平面，并繪制草圖。拉伸上述草圖，深度為12mm。見圖18、19。 圖18 圖19 （2）取前視基準(zhǔn)面為繪圖平面，繪制草圖。伸切除上述各孔，分別設(shè)置為完全貫穿。見圖20、21。 圖20 圖21 （3）拉伸出如圖22所示凸臺，并在凸臺上進行孔的拉伸切除，如圖23、24。 圖22

20、 圖23 圖24 （4）對孔進行螺紋切制，用鏡像工具對其他孔進行相同處理，如圖25、26。 圖25 圖26 3.3 齒輪的繪制 （1） 打開geartrax軟件，填入齒輪的各項參數(shù)，其中模數(shù)為1.5，齒數(shù)為16，可繪制出如下草圖。見圖27。 圖27 （2）由于齒輪油泵為非標(biāo)準(zhǔn)齒輪，所以需要對齒厚進行拉伸，設(shè)置深度為10mm。見圖28。

21、 圖28 （3）對齒輪進行切齒處理，見圖29。 圖29 （4）對所切制出的齒進行陣列，齒數(shù)為16。見圖30。 圖30 （5）在齒輪上切除出直徑為１５ｍｍ的孔。見圖31。 圖31 3.4 軸的設(shè)計過程 （1）在前視基準(zhǔn)面上繪制草圖，同時對草圖進行67mm拉伸，見圖32、33。 圖32 圖33 （2）構(gòu)造基準(zhǔn)面，與上視基準(zhǔn)面的距離為6mm,并在基準(zhǔn)面上進行草圖的繪

22、制。見圖35。 圖35 （3）拉伸切除出鍵槽，深度為2mm。見圖36。 圖36 （4）在軸的另一端繪制草圖。切制出鍵槽，深度為2mm。見圖37、圖38。 圖37 圖38 （5）在軸的一端繪制草圖，如下所示。切制出中心錐孔，深度為5mm，拔模斜度為5.00deg。見圖39、圖40。 圖39 圖40 （6）重復(fù)上述

23、操作，在軸的另一端繪制出相同的孔。見圖41。 圖41 3.5裝配體的實現(xiàn) （1）對軸2，套筒以及齒輪進行裝配。見圖42。 圖42 （2）插入填料，進行裝配。見圖43。 圖43 （3）插入泵體，進行裝配。見圖44。 圖44 （4）插入另外一個齒輪。插入軸1進行裝配。插入填料，進行裝配。見圖45。 圖45 （5) 將上述裝配體與泵體進行裝配。 插入箱蓋1，泵蓋2，螺栓，銷子進行裝配。見圖46

24、 圖46 結(jié)束語 本畢業(yè)設(shè)計在深入學(xué)習(xí)反求設(shè)計過程的基礎(chǔ)上，提出了自己的看法，即在保持測繪的前4個步驟不變的情況下，用計算機輔助設(shè)計軟件對零部件建模和裝配體的三維裝配來代替零件圖和裝配圖的繪制，以此壓縮工作時間，提高工作效率。最終的研究結(jié)果就是改變傳統(tǒng)的設(shè)計過程如下： （1）了解零件的名稱，用途，材料，在機器中的工作位置， 工作狀態(tài)，分析零件的結(jié)構(gòu)和形狀特點。 （2）確定零件的表達方了解零件的名稱，用途，材料，在機器中的工作位置，案和

25、視圖數(shù)量；畫出主視圖和其他視 圖的定位線，目測比例，徒手畫出草圖。 （3）確定尺寸基準(zhǔn)，畫出尺寸界線，尺寸線和箭頭；用量具測量零件，填寫尺寸數(shù)據(jù)。 （4）根據(jù)零件各表面的工作情況，注出表面粗糙度，確定尺寸公差。 （5）復(fù)核，用SolidWorks實現(xiàn)三維建模并實現(xiàn)對裝配體的三維裝配。 致謝 經(jīng)過幾個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)教師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在這里首先要感謝我

26、的指導(dǎo)教師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從選題到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，原理圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。叢老師細心地糾正畢業(yè)設(shè)計中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了他們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 參考文獻 [1] 叢曉霞.機械創(chuàng)新設(shè)計[M].北京大學(xué)出版社,2008 [2] 王蘭美.機械制

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