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1、目目 錄錄 1 引言1 2 齒輪泵的設(shè)計1 2.1 齒輪泵概述1 2.2 齒輪泵設(shè)計要求.1 2.2.1 齒輪泵工作參數(shù)要求1 2.2.2 齒輪幾何參數(shù)的要求3 2.3 齒輪泵主要部件參數(shù)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?；驹瓌t7 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(jié)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(shù)在各領(lǐng)域的迅速滲透，CAD/CAM/CAE 技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng) 用，從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、組織模式，對推動現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)改造、 帶動整個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革、發(fā)展新技術(shù)、促進經(jīng)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(jié)和繼承了大型機械 CAD 軟件的基礎(chǔ)上，在 Windows 環(huán)境下實現(xiàn)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(shù)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(jīng)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(fù)雜產(chǎn)品的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)，模擬產(chǎn)品的工作情況，達到與非專業(yè)人士交流設(shè)計思想的目的。建立運動 機構(gòu)模型，進行機構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析機構(gòu)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(jié)果， 其分析結(jié)果可指導(dǎo)修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計或調(diào)整零件的材料
4、。設(shè)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(shè)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(fù)雜運動情況下的復(fù)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(jié)構(gòu)分析5。 2 齒輪泵齒輪泵的的設(shè)計設(shè)計 2.1 齒輪泵齒輪泵概述概述 齒輪泵是靠相互嚙合旋轉(zhuǎn)的一對齒輪輸送液體，分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙 合齒輪泵。泵工作腔由泵體、泵蓋及齒輪的各齒槽構(gòu)成。由齒的嚙合線將泵吸入 腔和排出腔分開。隨著齒輪的轉(zhuǎn)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(jié)
5、構(gòu)簡單，維修方便8smm /101 26 2.2 齒輪泵設(shè)計齒輪泵設(shè)計要求要求 2.2.1 齒輪泵齒輪泵工作參數(shù)要求工作參數(shù)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(zhuǎn)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)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(shù) z齒輪齒數(shù) 齒輪
6、壓力角 理論流量： (3)min/10 3 lnqQ TT 3 式中 n泵轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速 齒輪泵的轉(zhuǎn)速不宜過高，由于離心力的作用，轉(zhuǎn)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(zhuǎn) 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(cè)板之間的軸向間隙，齒頂與泵體內(nèi)孔之間的徑 向間隙和齒側(cè)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(shù)的要求幾何參數(shù)的要求 (1) 齒數(shù) z、模數(shù) m 和齒寬 齒數(shù)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(yán)，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(shù)按表 2 選取。對工作壓力大于 10mP 的高壓泵，應(yīng)考慮齒輪 a 強度，需適當(dāng)增大模數(shù)。 齒寬按表 3 確定。 表表 2 流量與模數(shù)流量與模數(shù) 4 流量Qmin/ l模數(shù)模數(shù) mmm 4101.52 10322.53 32633.54 631254.55 (4) 齒輪修正 齒輪泵采用壓力角標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，齒數(shù)少于 17 時均有根切現(xiàn)象產(chǎn) 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(cè) 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(shù)據(jù) 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(nèi)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(nèi)，當(dāng)齒 輪繼續(xù)轉(zhuǎn)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(dāng)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(dāng)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(chǎn)生氣化，泵隨之產(chǎn)生噪聲和振動，困油現(xiàn)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(xiàn)象，可在與齒輪端面接觸的兩側(cè)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(yīng)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(shè)計卸荷槽采用對稱布置。
11、當(dāng)，中心距為標(biāo)準(zhǔn)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(shù)，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(biāo)準(zhǔn)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(shù) 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(cè)間隙很?。ń咏鼰o齒側(cè)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(jié)結(jié)束束語語 本設(shè)計根據(jù)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(jié)果表明：該設(shè)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(xué)和運動學(xué)分析等特點，大大簡化了傳統(tǒng)設(shè)計中的繁復(fù)工作并 且能在實際產(chǎn)品造出之前完成優(yōu)化設(shè)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(jīng)過幾個月的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計終于完成了！在這幾個月的時間里，我的 導(dǎo)師給了我極大的幫助，使我對與設(shè)計有關(guān)的知識有了深入的了解。在設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計人員的思維，因此機械設(shè)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(shè)計的淺 薄認識。 在運用 Solidworks 進行機械建模的應(yīng)用方面，聶老師親自指導(dǎo)，讓我體會到 在機械設(shè)計中應(yīng)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(shè)計工作有極大的幫助。在設(shè)計期間，很多老師和同學(xué)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(jì)名剛.機械設(shè)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(chǔ)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(shè)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(shè)計卷北京：機械工業(yè)出版社， 1997 8機械設(shè)計手冊編委會機械設(shè)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(xué)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(xué)出版社，2001 11劉鴻文. 材料力學(xué). 北京.高等教育出版社. 2004 12哈工大力學(xué)教研室. 理論力學(xué). 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(xué)出版社.2000 14楊天明，陳杰. 電機與拖動. 北京：中國林業(yè)大學(xué)出版社.2006 15宋愛平. CAD/CAM 技術(shù)綜合實訓(xùn)指導(dǎo)書.北京：機械工業(yè)出版社.2006
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