外嚙合齒輪泵的設(shè)計

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. 編號: 畢業(yè)論文(設(shè)計) 題 目 外嚙合齒輪泵的設(shè)計 指導(dǎo)教師 孫秀云 學(xué)生姓名 吳連增 學(xué) 號 201001703133 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 教學(xué)單位 德州學(xué)院機電工程學(xué)院 （蓋章） 二O一四年四月二十日 德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告書 2013年12月20日 院（系） 機電工程學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名 吳連增 學(xué) 號 201001703133 論文（設(shè)計）題目 外嚙合齒輪泵的設(shè)計 一、選題目的和意義 隨著社會的發(fā)展，齒輪泵更廣泛地被應(yīng)用與各種工業(yè)，而且自動化程度越來越高，需要達(dá)到的精度也越高。當(dāng)前德國、日本及中外合資企業(yè)的齒輪泵產(chǎn)品比較暢銷。為此，通過對國外齒輪泵的研究，對其基本參數(shù)進(jìn)行分析以及流量、排量、流量脈動的研究，從而制造出性能更加完善的國產(chǎn)齒輪泵。這對促進(jìn)我國機械技術(shù)進(jìn)步，降低制造成本具有十分重要意義，其應(yīng)用前景十分廣闊。 二、本選題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 當(dāng)前，由于齒輪泵在液壓傳動系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，因此吸引大量學(xué)者對齒輪泵進(jìn)行研究主要方向集中在： （1）齒輪參數(shù)及泵體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 （2）困油沖擊及卸荷措施 （3）齒輪泵的壽命及其影響因素的研究 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，外嚙合齒輪泵在結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料工藝等方面取得了一些突破性進(jìn)展。國內(nèi)外高端齒輪泵朝著高壓化、低流量脈動、低噪音、大排量、變排量的趨勢發(fā)展。 三、課題設(shè)計方案 研究的基本內(nèi)容： 以外嚙合齒輪泵基本參數(shù)和工作原理為基礎(chǔ)，研究該產(chǎn)品的流量及流量脈動，控制好漏油、困油、徑向不平衡力，延長該泵的使用壽命。 運用CAD軟件繪制重要產(chǎn)品零件圖，清晰的表達(dá)產(chǎn)品的各結(jié)構(gòu)組成。 研究的途徑和方法： 1. 實際調(diào)查研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行探討分析； 2. 通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解國內(nèi)外發(fā)展趨勢； 3. 與指導(dǎo)老師商討以及同學(xué)共同分析和探討問題； 4.結(jié)合各種所學(xué)知識，進(jìn)行分析、研究。 四、計劃進(jìn)度安排 2013.9.10----2013.12.20 確定畢業(yè)論文題目及撰寫開題報告：指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生對所選擇的課題進(jìn)行調(diào)研，完成畢業(yè)論文開題報告。 2013.12.21----2014.3.20 查詢相關(guān)資料、進(jìn)行課題研究，系工作領(lǐng)導(dǎo)小組進(jìn)行畢業(yè)論文中期檢查，檢查畢業(yè)論文完成的進(jìn)度與質(zhì)量過程。并提交期中檢查表。 2013.3.21----2013.4.20 在已完成研究的基礎(chǔ)上，撰寫畢業(yè)論文，完成論文初稿。 2013.4.21----2013.4.30 指導(dǎo)教師審閱學(xué)生設(shè)計（論文），提出修改意見。畢業(yè)生根據(jù)指導(dǎo)教師的修改意見進(jìn)行設(shè)計（論文）修改，并最終定稿。 2013.5.4----2013.5.10　 將設(shè)計（論文）交于評閱教師進(jìn)行評閱，畢業(yè)生根據(jù)評閱教師意見，進(jìn)一步修改設(shè)計（論文），準(zhǔn)備答辯。 五、主要參考文獻(xiàn) [1]孫如軍，王慧.液壓與氣壓傳動[M].清華大學(xué)出版社,2011.44～55 [2]濮良貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].高等教育出版社,2006.1～71 [3]陳立德.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].高等教育出版社,2006.23～25 [4]成大先.機械設(shè)計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2003.6～30 [5]劉鴻文.材料力學(xué)（第5版）[M].高等教育出版社，2012.1～60 [6]劉培峰，王文娟,韋曉航.機械CAD[M].北京武漢大學(xué)出版社,2006.25～48 [7]于光演，宋琦.Autocad2012中文版機械制圖標(biāo)準(zhǔn)教程[M].機械工業(yè)出版社,2004.1～68 [8]王萍，侯慕英.機械優(yōu)化設(shè)計[J].中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2011.112～128 [9]蔣志祥.外嚙合齒輪泵的設(shè)計[J].機械技術(shù),2011.3～10 指導(dǎo)教師意見及建議： 簽名： 年 月 日 教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見： 組長簽名： 年 月 日 德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表 院(系)：機電工程學(xué)院 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 2014 年 03月 20日 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：外嚙合齒輪泵的設(shè)計 學(xué)生姓名 吳連增 學(xué) 號 201001703133 指導(dǎo)教師 孫秀云 職 稱 講師 計劃完成時間：2014年4月23日 畢業(yè)論文（設(shè)計）的進(jìn)度計劃： 2013.9.10----2013.12.20 確定畢業(yè)論文題目及撰寫開題報告：指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生對所選擇的課題進(jìn)行調(diào)研，完成畢業(yè)論文開題報告。 2013.12.21----2014.3.20 查詢相關(guān)資料、進(jìn)行課題研究，系工作領(lǐng)導(dǎo)小組進(jìn)行畢業(yè)論文中期檢查，檢查畢業(yè)論文完成的進(jìn)度與質(zhì)量過程。并提交期中檢查表。 2013.3.21----2013.4.20 在已完成研究的基礎(chǔ)上，撰寫畢業(yè)論文，完成論文初稿。 2013.4.21----2013.4.30 指導(dǎo)教師審閱學(xué)生設(shè)計（論文），提出修改意見。畢業(yè)生根據(jù)指導(dǎo)教師的修改意見進(jìn)行設(shè)計（論文）修改，并最終定稿。 2013.5.4----2013.5.10　 將設(shè)計（論文）交于評閱教師進(jìn)行評閱，畢業(yè)生根據(jù)評閱教師意見，進(jìn)一步修改設(shè)計（論文），準(zhǔn)備答辯。 完成情況： 到現(xiàn)在為止，我收集和查閱大量的相關(guān)資料，將有關(guān)的理論部分分析清楚，確定了具體的設(shè)計思路和設(shè)計方法。開題報告、論文總體框架已經(jīng)基本完成。論文初稿已經(jīng)完成，目前正處在整理階段?，F(xiàn)在正對文字和圖片進(jìn)一步完善整理，準(zhǔn)備以后將論文最后定稿。 指導(dǎo)教師評議 簽 名： 年 月 日 備 注： . 目錄 摘要及關(guān)鍵詞 1 1引言 2 1.1簡介 2 1.2齒輪泵的工作原理 2 1.3齒輪泵結(jié)構(gòu)分析 3 1.4齒輪泵的流量計算 5 2齒輪油泵各組成零件的選材分析 5 2.1材料的選擇原則 5 2.2材料的選擇方法 6 3產(chǎn)品重要零件AutoCAD繪圖 8 3.1繪制主動齒輪零件圖 8 3.2表面粗糙度的選定 10 3.3公差與配合的選擇 10 3.4零件的熱處理 12 4齒輪泵零件圖 13 5總結(jié) 13 參考文獻(xiàn) 14 謝辭 15 . 外嚙合齒輪泵的設(shè)計 吳連增 （德州學(xué)院機電工程學(xué)院，山東德州253000） 摘要：外嚙合齒輪泵是一種常用的液壓泵，它靠一對齒輪的進(jìn)入和脫離嚙合完成吸油和壓油，在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，且都存在漏油現(xiàn)象。在對該泵基本參數(shù)的研究上，對齒輪、泵體和前后蓋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使之達(dá)到最佳效果。困油現(xiàn)象會引起齒輪泵強烈的震動和噪聲，大大縮減了外嚙合齒輪泵的使用壽命，解決困油問題的方法是開卸荷槽。 關(guān)鍵詞：外嚙合；齒輪；泵體；困油現(xiàn)象 1引言 1.1簡介 齒輪泵是在工業(yè)應(yīng)用中運用極其廣泛的重要裝置之一，尤其是在液壓傳動與控制技術(shù)中占有很大的比重，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、自吸性能好、耐污染、使用可靠、壽命較長、制造容易、維修方便、價格便宜等特點，但同時齒輪泵也還存在一些不足，如困油現(xiàn)象比較嚴(yán)重、流量和壓力脈動較大、徑向力不平衡、泄漏大、噪聲高及易產(chǎn)生氣穴等缺點，這些特性和缺點都直接影響著齒輪泵的質(zhì)量。 隨著齒輪泵在高溫、高壓、大排量、低流量脈動、低噪音等方面發(fā)展及應(yīng)用，對齒輪泵的特性研究及提高齒輪泵的安全和效率已成為國內(nèi)外深入研究的課題。近年來，隨著產(chǎn)量的不斷增長，在齒輪泵向高壓化、高可靠性發(fā)展的推動下，我國齒輪泵有了新的發(fā)展和突破。而齒輪泵泵體制造工藝設(shè)計合理與否將直接影響到齒輪泵的工作效率，制定合理的加工工藝相當(dāng)重要。 我在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過建立數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化計算出流量脈動最小的齒輪參數(shù)。這對于促進(jìn)機械裝備的技術(shù)進(jìn)步、降低機械裝備的制造成本具有十分重要的意義，其應(yīng)用前景十分廣闊。 1.2齒輪泵的工作原理 這種泵的殼體內(nèi)裝有一對外嚙合齒輪，由于齒輪端面與殼體和端蓋之間的縫隙很小，齒輪齒頂與殼體內(nèi)表面的間隙也很小，因此可以看成將齒輪泵殼體內(nèi)分隔成左、右兩個密封容腔。嚙合的主、從動齒輪與兩端蓋及泵體一起構(gòu)成密封工作容積，齒輪的嚙合點將兩腔隔開，形成了吸、壓油腔，吸油腔內(nèi)的輪齒脫離嚙合，密封工作腔容積不斷增大，形成部分真空，油液在大氣作用下從油箱經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔，并被旋轉(zhuǎn)的輪齒帶入壓油腔，壓油腔內(nèi)的輪齒不斷進(jìn)入嚙合，使密封工作腔容積減小，油液受到擠壓被排往系統(tǒng)，這就是齒輪泵的吸油和壓油過程。 當(dāng)齒輪按圖1方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)的齒輪逐漸脫離嚙合，露出齒間。因此這一側(cè)的密封容腔的體積逐漸增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力的作用下經(jīng)泵的吸油口進(jìn)入這個腔體，因此這個容腔稱為吸油腔[1]。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，每個齒間中的油液從右側(cè)被帶到 了左側(cè)。在左側(cè)的密封容腔中，輪齒逐漸進(jìn)入嚙合,使左側(cè)密封容腔的體積逐漸減小，把齒間的油液從壓油口擠壓輸出的容腔稱為壓油腔。當(dāng)齒輪泵不斷地旋轉(zhuǎn)時，齒輪泵的吸、壓油口不斷地吸油和壓油，實現(xiàn)了向液壓系統(tǒng)輸送油液的過程。在齒輪泵中，吸油區(qū)和壓油區(qū)由相互嚙合的輪齒和泵體分隔開來，因此沒有單獨的配油機構(gòu)。 齒輪泵是容積式回轉(zhuǎn)泵的一種，其工作原理是：齒輪泵具有一對互相嚙合的齒輪，齒輪（主動輪）固定在主動軸上，齒輪泵的軸一端伸出殼外由原動機驅(qū)動，齒輪泵的另一個齒輪（從動輪）裝在另一個軸上，齒輪泵的齒輪旋轉(zhuǎn)時，液體沿吸油管進(jìn)入到吸入空間，沿上下殼壁被兩個齒輪分別擠壓到排出空間匯合（齒與齒嚙合前），然后進(jìn)入壓油管排出。 圖1 外嚙合齒輪泵的工作原理圖 1.3齒輪泵結(jié)構(gòu)分析 1.3.1困油現(xiàn)象 齒輪泵要平穩(wěn)的工作，齒輪嚙合的重合度必須大于1，即有兩對同時嚙合的時刻，因此，就會有一部分油液困在兩對齒輪所形成的封閉容積之內(nèi)，如圖2所示。這個封閉容積先隨齒輪轉(zhuǎn)動逐漸減小，然后又逐漸增大。密封容積減小，會使被困油液受擠壓而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等機件也受到附加的不平衡負(fù)載作用；封閉容積的增大又會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象[2]。困油現(xiàn)象的危害：使齒輪泵產(chǎn)生強烈的噪聲并引起震動和氣蝕，降低泵的容積效率，影響工作的平穩(wěn)性，縮短使用壽命。 圖2齒輪泵的困油現(xiàn)象 消除困油的方法，通常是在兩端蓋板上開卸荷槽，兩卸荷槽之間的距離為： a= 開設(shè)卸荷槽如圖3，可使閉死容積限制為最小。即當(dāng)封閉容積減小時，通過右邊的卸荷槽與壓油腔相通。而封閉容積增大時，通過左側(cè)的卸荷槽與吸油腔相通，兩卸荷槽之間的距離確保在任何時候都不使吸、排油相通。 圖3齒輪泵的困油卸荷槽圖 1.3.2徑向不平衡力 齒輪泵工作時，在齒輪和軸承上承受徑向液壓力的作用。如圖所示，泵的右側(cè)為吸油腔，左側(cè)為壓油腔。在壓油腔內(nèi)有液壓力作用于齒輪上，沿著齒頂?shù)男孤┯?，具有大小不等的壓力，就是齒輪和軸承受到的徑向不平衡力。液壓力越高，這個不平衡力就越大，其結(jié)果不僅加速了軸承的磨損，降低了軸承的壽命，甚至使軸變形。CBD齒輪泵采用縮小壓油腔，以減少壓力對齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力，所以泵的壓油口孔徑比吸油口孔徑要小[3]。 1.4齒輪泵的流量計算 外嚙合齒輪泵的排量可近似看作是兩個嚙合齒輪的齒槽容積之和。若假設(shè)齒槽容積等于輪齒體積，則當(dāng)齒輪齒數(shù)為z、模數(shù)為m、節(jié)圓直徑為d（其值等于m*z）、有效齒高為h（其值等于2m）、齒寬為b時齒輪泵的排量近似值為： V= （1） 實際上，齒槽容積比輪齒體積稍大一些，并且齒數(shù)越小差值越大，因此需要用（2）來代替式（1）中的 值（齒數(shù)少時，取大值），以補償誤差[4]。齒輪泵的排量為： V=（6.66～7） （2）由此得齒輪泵的輸出流量為： q=（6.66～7） 實際上，由于齒輪泵在工作過程中嚙合點沿嚙合線移動，使其工作油腔的容積變化率是不均勻的。因此，齒輪泵的瞬時流量是脈動的。流量脈動會直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起壓力脈動，是管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲。如果脈動頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致，還將引起共振，加劇振動和噪聲。若用q和q表示最大、最小瞬時流量，q表示平均流量， 則流量脈動率可用下式表示： 是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個重要指標(biāo)。在容積式泵中，齒輪泵的流量脈動最大，并且齒數(shù)愈小，脈動率愈大。這是外嚙合齒輪泵的一個缺點。所以，齒輪泵一般用于對工作平穩(wěn)性要求不高的場合，要求平穩(wěn)性高的高精度機械不宜采用齒輪泵。 2齒輪油泵各組成零件的選材分析 2.1材料的選擇原則 2.1.1材料的力學(xué)性能 材料性能應(yīng)滿足零件的工作需求，盡量使零件經(jīng)久耐用，安全可靠。為此，必須根據(jù)零件的功用、受力狀況、工作環(huán)境等，分析零件失效的形式與原因來確定材料抵抗失效應(yīng)力具備的重要性能，根據(jù)主要性能來選擇材料。 2.1.2材料的工藝性 材料工藝性指的的是零件在制作過程中，材料適應(yīng)冷、熱加工工的性能包括：鑄造性--鍛造性--焊接性--切削加工性--熱處理[5]工藝性。 2.1.3材料的經(jīng)濟性 在滿足使用性能要求的前提下，應(yīng)盡量采用便宜的材料，把零件的總成本降低到最低，以獲得最大的經(jīng)濟利益。 2.2材料的選擇方法 2.2.1以綜合力學(xué)性能為主時的選材 在機器制造業(yè)中，相當(dāng)?shù)臋C械零件，如軸類，桿類。工作時受到不同程度的載荷和工作環(huán)境的制約，要求零件具有較高的強度和良好的塑性。因此根據(jù)零件的受力情況的大小，選用中碳鋼或者合金鋼材料（如45號鋼、40Cr鋼等），并進(jìn)行正火或者調(diào)質(zhì)處理滿足使用需求。零件受力越大，零件選用的材料的綜合力學(xué)性能也應(yīng)越高。 2.2.2以疲勞強度為主時的選材 交變載荷作用下的零件容易出現(xiàn)疲勞破壞，同時應(yīng)力集中也是導(dǎo)致零件疲勞破壞的重要零件，如發(fā)動機的曲軸、軸承、齒輪等零件，應(yīng)選用疲勞強度高的材料制作，并合理設(shè)計結(jié)構(gòu)形狀，制定正確的加工工藝來減少應(yīng)力集中。 2.2.3以磨損為主時的選材 在工作條件下，磨損較大，受力小的零件，如各種量具，鉆套等，選用高碳鋼或者高碳合金鋼，進(jìn)行淬火，低溫回火來獲得高硬度的回火馬氏體組織，滿足耐磨需求，同時承受磨損和交變應(yīng)力的零件，應(yīng)選合適表面淬火、滲碳或者氮化后的鋼材進(jìn)行熱處理。 表1鋼材料 分類名稱 牌號 應(yīng)用舉例 說明 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q215A B 金屬結(jié)構(gòu)件、拉桿、套圈、鉚釘、短軸、心軸、凸輪、墊圈，滲碳零件及焊接件等。 “Q”為碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服點“屈”字的首位拼音字?jǐn)?shù)，后面的數(shù)字表示屈服點數(shù)值，如Q235A表示碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服點為235Mpa。屈服點是表征材料受力后改變與未改變原有力學(xué)性能的臨界點。 Q235A B C D 金屬結(jié)構(gòu)件，心部強度要求不高的滲碳零件，吊鉤、拉桿、套圈、汽缸、齒輪、螺栓、螺母、連桿、輪軸、偰、蓋及焊接件。 Q275 軸、剎車桿、螺栓、螺母、連桿、齒輪以及其他強度較高的零件。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08F 10 20 30 35 40 45 50 60 可塑性好的零件，如管子、墊片、滲碳件、、拉桿、卡頭、緊固件、沖模鍛件、軸套、鉤、螺釘、連接器、連桿、橫梁、搖桿、鍵、銷、螺栓齒輪、齒條、凸輪、曲柄軸齒輪、聯(lián)軸器、襯套、輪軸、偏心輪、輪圈、彈簧等。 牌號中的兩位數(shù)字表示平均含碳量，45號鋼即表示平均含碳量為0.45%，平均含碳量≤0.25%的為低碳鋼；平均含碳量在0.25%～0.6%之間的為中碳鋼;含碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.6%的為高碳鋼；在牌號后面加符號“F”表示沸騰鋼。 30Mn 40Mn 50Mn 螺栓、杠桿、制動板、用于承受疲勞載荷零件：軸、曲軸、萬向聯(lián)軸器、用于高負(fù)荷下耐磨的熱處理零件，如齒輪、發(fā)條等。 錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的鋼，須加注化學(xué)元素符號“Mn”。 合 金 結(jié) 構(gòu) 鋼 鉻 鋼 15Cr 20 Cr 30 Cr 40 Cr 滲碳齒輪、凸輪、活塞銷、離合器、較重要的滲碳零件的重要的調(diào)質(zhì)零件（如輪軸、齒輪、螺栓）較重要的調(diào)質(zhì)零件（如齒輪、進(jìn)氣閥、軸、）強度及耐磨性高的軸、齒輪、螺栓等。 鋼中加入了一定的合金元素，提高了鋼的力學(xué)性能和耐磨性，也提高了鋼在熱處理時的淬透性，保證金屬能在較大截面上獲得良好的力學(xué)性能。 鉻 錳 鈦 鋼 18CrMnTi 30CrMnTi 40CrMnTi 汽車上的重要滲碳件，如齒輪汽車、拖拉機上強度特高的滲碳齒輪強度高、耐磨性高的大齒輪、主軸。 鑄造 碳鋼 ZG230-450 ZG310-570 鑄造平坦的零件，如機座、機蓋、機體、工作溫度在450℃下的管路附件等，各種形狀的機件，如齒輪、齒圈、重負(fù)荷機架。 ZG230-450表示工程用鑄鋼，屈服點為230MPa抗拉強度450Mpa。 表2 灰鑄鐵材料 名稱 牌號 特性和用途 說明 灰 鑄 鐵 HT100 外罩，手把，手輪，底板等形狀簡單，對強度無要求的零件，鑄造應(yīng)力小，不用人工時效處理，減震性優(yōu)良，鑄造性能好。 HT”為“灰鐵”的漢語拼音的首位字母，后面的數(shù)字表示抗壓強度（Mpa）,如HT250表示抗拉強度為250N/m㎡的灰鑄鐵。 HT150 用于強度要求不高的一般鑄件，如端蓋、軸承座、閥殼、管子及管路附件，手輪。不用人工時效處理，減震性優(yōu)良，鑄造性能好。 HT200 用于強度、耐磨性要求較高的零件，如汽缸、齒輪、底架、機體、飛輪、齒條。有較好的耐熱性和減震性，鑄造性較好，需進(jìn)行人工時效處理。 HT250 基本性能同HT200，但強度較高，用于閥殼、汽缸、聯(lián)軸體、機體、齒輪、齒輪箱外殼、軸承座。 表3 零件材料匹配表 零件名稱 材 料 泵體 Zl106 前蓋 Qt450 主動齒輪 20CrMnTi 從動齒輪 20CrMnTi 側(cè)板 雙金屬材料 防護(hù)帽 硬聚氯乙烯 綜上所述及從表1、表2中我們可以看出，輪軸類零件應(yīng)選擇高強度耐磨材料，因此可選擇45號鋼作為材料。而壓緊螺母、填料壓蓋及墊圈可選擇不耐磨的心部強度要求不高的材料Q235。由于泵體于泵蓋只起到了固定其他零件及容納液體的作用，因此使用HT200灰鑄鐵比較合適。所以做出以上表3中各齒輪油泵零部件的材料的選擇。 3產(chǎn)品重要零件AutoCAD繪圖 3.1繪制主動齒輪零件圖 啟動AutoCAD2007，新建一個繪圖文件，設(shè)置圖限為（420,300），作滿屏設(shè)置。設(shè)置繪圖輔助工具，打開對象捕捉，正交模式和對象追蹤[6]功能。 3.1.1創(chuàng)建齒輪圖塊 圖4是繪制好的齒輪零件圖，在該零件圖中設(shè)置裝配圖中需要的圖形文件—齒輪的主視圖圖塊[7]。在命令中直接輸入WBLOCK命令，打開“寫塊”對話框，保存所選“齒輪”對象。 圖4齒輪零件圖 3.1.2創(chuàng)建主動軸圖塊 如圖2所示，繪制完主動軸后，創(chuàng)建為“主動軸”圖塊，主動軸圖塊如圖5所示。 圖5主動軸圖塊 外嚙合齒輪泵是中高壓齒輪泵，所以材料強度要求較高，根據(jù)資料選擇齒輪材料 20CrMnTi滲碳鋼，正火處理齒面硬度 230HBS ，同時選取 7 級精度，碳氮共滲，滲碳層0.6～0.8，表面淬火硬度 58～64HRC，心部硬度34～47HRC，而磨齒后需要進(jìn)行同探傷檢測。 3.1.3繪制圖框 單擊“繪圖”工具欄中的“矩形”，按國家標(biāo)準(zhǔn)繪制A2橫向圖框。插入齒輪圖塊[8]和主動軸并進(jìn)行修改，主動零件圖如圖6所示。 圖6主動齒輪零件圖 主動齒輪軸是軸類零件，軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等，本設(shè)計產(chǎn)品中的軸屬于階梯軸。 主動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定主動軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計的重要步驟。它由主動軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，主動軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸，對主動軸的變形等因素有關(guān)。 可根據(jù)主動軸的具體要求進(jìn)行設(shè)計，以下是一般軸類零件結(jié)構(gòu)設(shè)計原則： （1）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面。 （2）易于軸上零件精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調(diào)整。 （3）采用各種減少應(yīng)力集中和提高強度的結(jié)構(gòu)措施。 3.2表面粗糙度的選定 表面粗糙度是表征零件表面在加工后形成的由較小間距的峰谷組成的微觀幾何形狀特征的。表面粗糙度越小，則表面越光滑[9]。表面粗糙度參數(shù)值的大小對零件的使用性能和壽命都有直接影響。根據(jù)表4，主動軸于泵體泵蓋配合的表面精度要求較高，表面粗糙度選用Ra1.6,與圓柱銷配合表面的粗糙度選Ra3.2。 表4 表面粗糙度 表面粗糙度 Ra∕m 表面形狀特征 加工方法 應(yīng)用舉例 12.5 可加加工痕跡 車、刨、鏜、鉆、平銑、磨 半精加工表面。不重要零件的非配合表面，如支柱、軸、支架、外殼、緊固件的自由表面。不要求定心及配合特性的表面如鉆頭鉆的螺栓孔等表面固定支承表面。 6.3 微見加工痕跡 車、刨、鏜、鉆、平銑、磨、拉 半精加工表面。和其他零件連接而不是配合表面，如外殼、底座蓋、端面，要求有定心及配合特性的固定支承表面，如定心的軸肩。不重要的緊固螺紋的表面。 3.2 看不見的加工痕跡 車、刨、鏜、鉆、平銑、磨、拉、滾壓、 接近于精加工、要求定心要求有定心及配合特性的固定支承表面，如襯套、軸套。不要求定心及配合特性的活動支承表面，如活動關(guān)節(jié)、花鍵結(jié)合等。 1.6 可辨加工痕跡的方向 車、鏜、拉、磨、立、銑、鉸、刮 要求保證定心及配合特性的表面，如錐形銷和圓柱銷的表面、普通與6級精度的球軸承的配合面、中速轉(zhuǎn)動的軸承、靜連接IT7公差等級的孔，不要求保證定心及配合特性的固定支承表面，如支承熱圈、齒套叉形件。 3.3公差與配合的選擇 3.3.1配合制的確定 配合是表述兩個零件間接觸緊密程度的相關(guān)術(shù)語，通常用來表征孔和軸之間的相互結(jié)合關(guān)系?？缀洼S之間的配合有三種情況：間隙配合、過盈配合、和過渡配合。通過對千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)研究可知，螺套和底座之間存在著配合關(guān)系，其他零件間不存在配合關(guān)系。 螺套與底座之間的配合可依據(jù)一下因素來選擇：兩零件之間不存在相對運動；兩零件是維修時必須拆卸的零件；兩零件用螺釘固定。若采用間隙配合，千斤頂在工作時會使螺套與底座間的相對運動，容易使零件因磨損和受力不均而產(chǎn)生機械損傷，影響使用壽命；若采用過盈配合，拆卸和裝備都比較困難。因此，采用過渡配合。 3.3.2基準(zhǔn)制的選擇 選擇基準(zhǔn)制時，應(yīng)從結(jié)構(gòu)、工藝、經(jīng)濟等方面來綜合考慮。 國標(biāo)規(guī)定了兩種基準(zhǔn)制： （1）基孔制：基本偏差為一定的孔的公差帶，與不同基本偏差的軸的公差帶構(gòu)成各種配合的一種制度成為基孔制 。這種制度在同一基本尺寸的配合中，是將孔的公差帶的位置固定，通過變動軸的公差帶位置，得到各種不同的配合。基孔制的孔稱為基準(zhǔn)孔。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基準(zhǔn)孔的下偏差為0，“H”為基準(zhǔn)孔的基本偏差。 （2）基軸制：基本偏差為一定的軸的公差帶，與不同基本偏差的軸的公差帶構(gòu)成各種配合的一種制度稱為基軸制。 這種制度在同一基本尺寸的配合中，是將軸的公差帶位置固定，通過變動孔的公差帶位置，得到各種不同的配合基軸制的軸稱為基準(zhǔn)軸。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基準(zhǔn)軸的上偏差為0，“h”為基軸制的基本偏差。 3.3.3公差等級選擇 零件加工時的允許偏差由國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T180規(guī)定，稱為尺寸公差或差。公差等級選擇的原則是在滿足使用要求的前提下，盡量選用低公差等級，以利于加工和降低成本。公差等級可采用類比法選擇或者計算法確定。 齒輪油泵不屬于精密零件，屬于一般性的機械設(shè)備，兩零件的配合屬于一般精密配合，公差等級可考慮IT6～I(xiàn)T7，鑒于IT6的加工要求較高，通常不能用車床加工完成，加工成本較高，故應(yīng)選用IT7。當(dāng)零件尺寸為50～80mm時，公差等級為IT7時，標(biāo)準(zhǔn)公差為30m。 3.3.4配合選擇 我們已經(jīng)選定為過渡配合，基孔制。 故初步選定配合為H7/k6。 3.3.5驗算 H7的公差范圍為0～+30，k6的公差范圍為+21～+2。 由此可得出一下結(jié)果。 最大過盈：+21 (0+21=21)<30 最小過盈：+2 (0+2+2) 最大間隙：+28 (30-2=28)<30 最小間隙：+9 (30-21=9) 結(jié)論：H7k6的選擇是符合要求的。 3.3.6主動軸零件的工藝結(jié)構(gòu)分析 （1）零件的結(jié)構(gòu)工藝性，是指零件所具有的結(jié)構(gòu)是否便于制造，裝配和拆卸。它是評價零件結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)劣的重要指標(biāo)。 零件應(yīng)盡量避免尖角、棱角、零件的尖角、棱角處容易產(chǎn)生過熱、應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。在設(shè)計零件時應(yīng)將其設(shè)計為圓角或倒角。 （2）零件截面厚度應(yīng)力求均勻，零件截面尺寸差別較大時，容易造成冷卻速度和組織轉(zhuǎn)變不一致，產(chǎn)生很大的應(yīng)力，導(dǎo)致較大的變形或開裂。設(shè)計零件結(jié)構(gòu)時，盡量使其各部分厚度均勻一致，如變盲孔為通孔，厚大部位應(yīng)盡量減薄，在大截面處開工藝孔，合理安排零件上孔洞位置。如圖34中Φ4的通孔。 （3）零件的形狀應(yīng)盡量對稱和封閉。零件的幾何形狀不對稱易造成淬火時冷卻速度不同，應(yīng)力分布不均勻而產(chǎn)生變形，因此應(yīng)將零件形狀對稱設(shè)計。 3.4零件的熱處理 金屬零件的熱處理主要指鋼的熱處理。鋼的熱處理是將固態(tài)鋼加熱到一定溫度，保溫一定時間，再將介質(zhì)中以一定的速度冷卻的一種工藝過程。與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。鋼經(jīng)過熱處理后，可以改善其機械性能、力學(xué)性能及工藝性能，提高零件的使用壽命。 熱處理方法很多，常用的有：退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)等。 3.4.1退火 是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。 3.4.2正火 是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。 3.4.3淬火 是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。 3.4.4回火 為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650攝氏度的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長時間的保溫，再進(jìn)行冷卻。 3.4.5調(diào)質(zhì) 調(diào)質(zhì)就是淬火加高溫回火，硬度在HBS210～250左右，改善力學(xué)性能,可以承受較大載荷。 軸類材料與熱處理選擇必須考慮受力大小、軸承類型和主軸形狀及可能引起的熱處理缺陷[11]?？捎?5、45Cr,調(diào)質(zhì),HB220-250,50Mn,正火或調(diào)質(zhì)HRC28-35。主動軸的熱處理選用調(diào)質(zhì)HB220～240C，可以使主動軸獲得高的韌性和足夠的強度來滿足工作需要。 4齒輪泵零件圖 圖7泵體零件 泵體零件圖如圖7所示。從動齒輪零件圖見附錄圖10，側(cè)板零件圖見附錄圖11，矩形密封圈零件圖見附錄圖12，后蓋零件圖見附錄圖13，后蓋總成圖見附錄圖14，前蓋零件圖見附錄圖15，前蓋總成見附錄圖16，支撐圈零件圖見附錄圖17，齒輪泵總成圖見附錄圖18。 5總結(jié) 此時此刻，畢業(yè)的腳步已悄然而至。畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會。通過這次謹(jǐn)慎而細(xì)致地對外嚙合齒輪泵進(jìn)行設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，與實際相結(jié)合，鍛煉了我綜合運用知識的能力，同時也提高了我查閱文獻(xiàn)資料，設(shè)計手冊以及電腦繪圖等其他專業(yè)的水平。而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都是我的能力得到鍛煉，經(jīng)驗得到豐富，并且意志品質(zhì)力得到了不同程度的提升。 我此次設(shè)計的是外嚙合齒輪泵，開始拿到這個題目，無從下手，在老師的指導(dǎo)下，我找到相關(guān)資料，對齒輪泵有整體認(rèn)識，根據(jù)其工作原理再慢慢縷清設(shè)計思路。感謝老師的殷切指導(dǎo)，在此繪圖期間，對CAD的熟練程度有了一定的提高，不僅掌握了塊的插入還掌握了各種CAD的繪制標(biāo)準(zhǔn)，這對我以后的工作具有十分重要的意義。 這次畢業(yè)設(shè)計讓我受益匪淺，真正領(lǐng)略“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的真諦。 參考文獻(xiàn)： [1]孫如軍.王慧.液壓與氣壓傳動[M].清華大學(xué)出版社,2011.44～55 [2]濮良貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].高等教育出版社,2006.1～71 [3]陳立德.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].高等教育出版社,2006.23～25 [4]成大先.機械設(shè)計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2003.6～30 [5]劉鴻文.材料力學(xué)（第5版）[M].高等教育出版社，2012.1～60 [6]劉培峰，王文娟,韋曉航.機械CAD[M].北京武漢大學(xué)出版社,2006.25～48 [7]于光演，宋琦.Autocad2012中文版機械制圖標(biāo)準(zhǔn)教程[M].機械工業(yè)出版社,2004.1～68 [8]王萍，侯慕英.機械優(yōu)化設(shè)計[J].中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2011.112～128 [9]蔣志祥.外嚙合齒輪泵的設(shè)計[J].機械技術(shù),2011.3～10 [10] 常昊.齒輪泵的加工工藝與工裝設(shè)計[J].機械設(shè)計,2010.5～6 謝辭 通過這幾個月的忙綠和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，從最初的的選題、定題、收集資料到寫作、修改、到論文定稿，指導(dǎo)老師給予我無私的幫助，在這里我要由衷的感謝我的指導(dǎo)老師，是她耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，使我順利完成畢業(yè)設(shè)計。而且，孫老師孜孜不倦的工作態(tài)度也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，記得那次快十點鐘的時候，老師你給我發(fā)的指導(dǎo)郵件。這種精神將會影響我以后的工作和學(xué)習(xí)。 同時，感謝院領(lǐng)導(dǎo)和各科指導(dǎo)老師的持續(xù)關(guān)注；感謝我的同窗，他們給予我的關(guān)懷和鼓勵；最后，特別感謝我的父母，深深地感謝他們在我的成長過程中艱辛的付出。 The Design of the External Gear Pump Wu Lian zeng (Mechanical and Electronic Engineering college of De Zhou University, Dezhou Shandong, 253023) Abstract: External gear pump is a kind of commonly used hydraulic pump, it relies on a pair of gear mesh to finish oil absorption and pressure oil, and they are widely used in industry and there is oil leakage. On the basis of analyzing of basic parameters of the pump, this paper designs the gear pump body and cover before to achieve the best results. Phenomenon of trapped oil cause strong vibration and noise of the gear pump, which is greatly reduce the service life of the external gear pump and the method to solve the problem is compensating groove. Key words: External Gear, Gear, Pump Body, Trapped Oil Phenomenon . . 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計評語 院?。ㄏ担? 機電工程學(xué)院 ?！I(yè)： 機設(shè)自動本 學(xué)生姓名： 吳連增 學(xué) 號： 201001703133 題 目： 外嚙合齒輪泵的設(shè)計 指導(dǎo)教師評語： 評定成績： 　　　　　　　　　　　　　　　 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計評語 院?。ㄏ担簷C電工程學(xué)院 ?！I(yè)： 機設(shè)自動本 學(xué)生姓名： 吳連增 學(xué)　號： 201001703133 題 目： 外嚙合齒輪泵的設(shè)計 評閱人評語： 評定成績： 　　　　　　　　　　　　　　　 評閱人簽名： 年 月 日 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計評語 院（系）： 機 電 工 程 學(xué) 院 ?！I(yè)： 機設(shè)自動本 學(xué)生姓名： 吳連增 學(xué)　號： 201001703133 題 目： 外嚙合齒輪泵的設(shè)計 答辯小組評語： 評定成績： 　　　　　　　　　　答辯小組組長簽名： 年 月 日 指導(dǎo)教師評定成績 （30%） 評閱人評定成績 （30%） 答辯小組評定 成績（40%） 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 綜合評定成績 .