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1、目 錄1 引言12 齒輪泵的設計12.1 齒輪泵概述12.2齒輪泵設計要求12.2.1 齒輪泵工作參數(shù)要求12.2.2 齒輪幾何參數(shù)的要求32.3 齒輪泵主要部件參數(shù)的確定42.4 Solidworks建模62.4.1 齒輪建模62.4.2 箱體建模72.4.3 Solidworks建?；驹瓌t72.4.4 裝配體初步建模與后蓋建模82.4.5 軸、短軸的建模及后蓋和箱體模型的編輯82.4.6 鍵的建模及軸及箱體模型的編輯92.4.7 連接件的選擇和螺紋生成112.4.8 密封件的選擇133 齒輪的校核154 齒輪泵的閉死容積和卸荷槽194.1 閉死容積194.2 卸荷槽195 結束語206
2、致 謝207 參考文獻211 引言隨著信息技術在各領域的迅速滲透，CAD/CAM/CAE技術已經(jīng)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(xiàn)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(jīng)濟增長都具有十分重要的作用。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(xiàn)的第一個機械三維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Solidwork
3、s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。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
4、出正確的強度和結構分析5。2 齒輪泵的設計2.1 齒輪泵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,齒輪泵結構簡單，維修方便82.2齒輪泵設計要求2.2.1 齒輪泵工作參數(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 (1)式中： b齒寬D齒
5、頂圓直徑a齒輪中心距t基圓節(jié)距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) 式中：m齒輪模數(shù) z齒輪齒數(shù) 齒輪壓力角理論流量： (3)式中n泵轉速，單位 （r/min）實際流量： (4)式中泵的容積效率，一般取0.750.9，小流量泵取小值。（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)表1 流體粘度與齒頂圓線速度液體粘度124576152300520760線速度543.732.21.61.25式中：P泵進出口壓力差Q流量軸功率齒輪泵
6、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。2.2.2 齒輪幾何參數(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，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，應考慮齒輪強度，需適當增大模數(shù)。齒寬按表3確定。表2 流量與模數(shù)流
7、量Q模數(shù)m4101.5210322.5332633.54631254.55 (4) 齒輪修正齒輪泵采用壓力角標準漸開線齒輪，齒數(shù)少于17時均有根切現(xiàn)象產生，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(0.5)m，修正齒輪的主要數(shù)據(jù)見表4。表3 工作壓力與齒寬工作壓力P齒寬b1，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，
8、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(xiàn)象對齒輪的工作性能和壽命均造成很大的危害。4.2 卸荷槽為消除困油現(xiàn)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
9、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)本設計卸荷槽采用對稱布置。當，中心距為標準值時： （19） （20） （21）卸荷槽最小寬度： （22）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 。對標準齒輪，卸荷槽深度見表5。表5 卸荷槽深度齒輪模數(shù) m2345678卸荷槽深度 1.01.52.54.05.57.510用插值法取卸荷槽深度值為1.25mm 。（2）非對稱布置卸荷槽尺寸齒側間隙很
10、?。ń咏鼰o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同。5 結束語本設計根據(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，極大地節(jié)約了成本，減少了資源的浪費。6 致 謝經(jīng)過幾個月的學習，現(xiàn)在畢業(yè)設計
11、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。7 參考文獻1濮良貴，紀名剛.機械設計.北京：高等教育出版社，20062孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理.北京：高等教育出版社，20063Solidworks公司.Solidworks基礎教程：零件與裝配體.
12、北京：機械工業(yè)出版社，20064刑啟恩.Solidworks2007零件設計與案例精粹.北京：機械工業(yè)出版社，20065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)出版社，20056王蘭美.機械制圖.北京：高等教育出版社，20047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，19978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，20049王守城液壓元件及選用北京：化學工業(yè)出版社，200710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，200111劉鴻文. 材料力學. 北京.高等教育出版社. 200412哈工大力學教研室. 理論力學. 北京：高等教育出版社.200413鄭竹林. 液壓與氣動. 成都：電子科技大學出版社.200014楊天明，陳杰. 電機與拖動. 北京：中國林業(yè)大學出版社.200615宋愛平. CAD/CAM技術綜合實訓指導書.北京：機械工業(yè)出版社.200624
基于SOLIDWORKS的齒輪泵設計
