《機械畢業(yè)設(shè)計（論文）基于solidworks的cbb16齒輪泵的三維造型設(shè)計【說明書+solidworks+仿真】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機械畢業(yè)設(shè)計（論文）基于solidworks的cbb16齒輪泵的三維造型設(shè)計【說明書+solidworks+仿真】（32頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、目 錄 摘要………………………………………………………………………2 一、引言…………………………………………………………………4 （一）本課題的意義和研究的必要性………………………………..4 （二）國內(nèi)外齒輪泵的發(fā)展和現(xiàn)狀…………………………………..4 （三）齒輪泵的主要研究內(nèi)容和解決的問題……………………….6 （四）本課題設(shè)計內(nèi)容及要解決的問題…………………………….7 二、齒輪泵的設(shè)計………………………………………………………8 （一）齒輪泵的概述………………………………………………....8 （二）齒輪泵的設(shè)計要求……………………………

2、……………..8 （三）主要部件參數(shù)的確定……………………………………….11 三、齒輪的校核………………………………………………………13 四、軸的設(shè)計與校核…………………………………………………16 （一）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………16 （二）軸的強度校核………………………………………………17 五、齒輪泵的閉死容積和卸荷槽……………………………………23 （一）閉死容積…………………………………………………….23 （二）卸荷槽…………………………………………………….....23 （三）噪聲問題……………………………………

3、…………….....25 六、齒輪泵solidworks的三維建?！?6 （一）solidworks三維建?！?...26 （二）裝配體…………………………………………………………35 （三）爆炸圖………………………………………………………...35 總 結(jié)…………………………………………………………...……..36 致 謝……………………………………………………………….....37 參考文獻……………………………………………………………….38 摘 要 SolidWorks

4、是一款功能強大的三維設(shè)計軟件，具有強大的參數(shù)化建模功能。在SolidWorks的標準菜單中包含了各種用于創(chuàng)建零件特征和基準特征的命令。通過運用這些特征造型技術(shù)可以很方便的設(shè)計出需要的實體特征。應(yīng)用SolidWorks軟件，可以建立出齒輪泵各個零部件的三維模型，進行裝配后建立齒輪泵虛擬樣機。 參數(shù)化造型設(shè)計是SolidWorks軟件核心功能之一，包括曲面和實體造型以及基于特征的造型等。它提供尺寸驅(qū)動的幾何變量，用交互式方法檢查模型變化的結(jié)果，其模型可智能化。參數(shù)化造型虛擬技術(shù)通過記錄幾何體間的所有依存關(guān)系，自動捕捉設(shè)計者的意圖。 此設(shè)計中主要利用三維設(shè)計軟件SolidWorks，建立了齒輪泵

5、的虛擬樣機模型，并在此基礎(chǔ)上利用SolidWorks軟件對齒輪泵進行運動仿真、基體受力分析等。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，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。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)計更改就可以直接反映到裝配模型中。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。 關(guān)鍵詞: SolidWorks，參數(shù)化造型，建立模型 ABS

6、TRACT Three dimensional design software SolidWorks is a powerful, powerful parametric modeling capabilities. SolidWorks standard menu includes the commands for creating part features and Datum features. Through the application of the feature modeling technology can easily design needs solid feature

7、s. Using SolidWorks software, you can build three dimensional models of the various parts of a gear pump, Assembly established gear pumps after the virtual prototype. Design of parametric modeling is one of the core features of SolidWorks software, including surface and solid modeling, and feature

8、-based modeling. It provides variable geometry of dimension-driven, interactive method checks the results of model changes, its model can be intelligent. Parametric modeling technology of virtual record all dependencies between geometry, automatically capture the designer's intent. Mainly use thre

9、e dimensional design software SolidWorks in this design, the establishment of a virtual prototype model of a gear pump, and on this basis using SolidWorks motion simulation software to gear pump, mechanical analysis of substrate. Establishing a mechanism model, interference by institutional analysis

10、, track the movement of parts, speed, acceleration, force, reaction forces and moments, with animation, graphics, tables, and other forms of output, its analysis results to guide modification adjustment of structure design of the part or parts of the materials. Design changes can be reflected in the

11、 Assembly model, then re-analysis, once the optimization plan, design changes can be reflected directly in the Assembly model. Can also be components in complex motion under complex load conditions direct output to the mainstream in the finite element analysis software to make the right intensity an

12、d structure analysis. keywords: SolidWorks, parametric modeling, modeling 全套設(shè)計，請加12401814 一、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。 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

13、礎(chǔ)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(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)

14、計或調(diào)整零件的材料。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。 （一）本課題的意義和研究的必要性 三維造型系統(tǒng)，可方便的設(shè)計出所見的三維實體產(chǎn)品模型。有了這些三維實體模型，我們就可以以這些模型為基礎(chǔ)，進行裝配和干涉檢查：可以對重要零件進行有限元分析與優(yōu)化設(shè)計等；可以進行工藝規(guī)程生成；可以進行數(shù)控加工；可以進行快速成型，在做模具之前就可以拿到實物零件進行裝配及測試；可以啟動三維、二維關(guān)聯(lián)功能，由三維直接自動生成二維工程圖紙；可以進

15、行產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享與集成等等。 （二）國內(nèi)外齒輪泵的發(fā)展及現(xiàn)狀 1、國內(nèi)概況 相當長時期以來，在許多地區(qū)發(fā)展齒輪泵產(chǎn)業(yè)中自覺不自覺存在一種傾向，即：以技術(shù)為導(dǎo)向，盲目上項目，或片面追求線寬越細越好，而忽略了市場這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為重要的要素。從1981年到1985年時期，我國先后引進33條齒輪泵生產(chǎn)線，許多項目一窩蜂上馬，只引進設(shè)備未引進技術(shù)，通線品種基本上已被市場淘汰，不符合市場需求。部分生產(chǎn)線設(shè)備陳舊、不配套，達不到設(shè)計能力。再加上項目資金不足，齒輪泵企業(yè)管理不善，缺乏消化吸收能力等原因，多數(shù)項目不了了之。到目前，國內(nèi)齒輪泵市場產(chǎn)能大致為450萬件左右。 2008年，中國齒輪泵的總體產(chǎn)量大

16、致為370萬件，2009年1-8月產(chǎn)量為260萬件。從產(chǎn)銷上看，整個產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)銷是相對比較平衡的。 由于我國對齒輪泵在機械工業(yè)中的重要地位熟悉較晚，長期缺乏投入，致使整個行業(yè)基礎(chǔ)差、底子薄、實力弱。非凡是隨著我國主機水平的提高，齒輪泵落后于主機的瓶頸現(xiàn)象日益顯現(xiàn)。近年來，雖然在技術(shù)引進、技術(shù)改造、科研開發(fā)等方面，國家給予了一定支持，但與當前市場需求及國外水平相比，仍有不小差距，具體表現(xiàn)在：產(chǎn)品品種少、水平低、質(zhì)量不穩(wěn)定、早期故障率高、可靠性差。我國齒輪泵應(yīng)該在以下幾點進行加強和改進。 (1)加強技術(shù)投入 由于我國齒輪泵行業(yè)基礎(chǔ)差，底子薄，科技投入少，開發(fā)力量薄弱，不能

17、適應(yīng)主機行業(yè)引進、合資、合作、快速發(fā)展的需要，導(dǎo)致齒輪泵國內(nèi)市場占有率有所下降。因此，中國齒輪泵企業(yè)及相關(guān)部門應(yīng)加大對齒輪泵技術(shù)研究投入。 (2)國家缺乏對齒輪泵行業(yè)有力的政策支持 雖然國家在產(chǎn)業(yè)政策方面，明確了重點支持重要的齒輪泵，但缺少相應(yīng)的配套政策的支持，如模具行業(yè)的稅負過重，享受增值稅部分返還的企業(yè)，全國只有不到百家，面太窄，作用有限，還需要政策繼續(xù)支持等。 因此，為提高我國齒輪泵產(chǎn)品的市場競爭能力，更好地滿足我國機械工業(yè)對國產(chǎn)基礎(chǔ)件配套的需求，預(yù)計我國基礎(chǔ)件行業(yè)面臨進一步的調(diào)整，以整合優(yōu)勢資源，淘汰落后企業(yè)。在今后的5～10年中，行業(yè)將在發(fā)展品牌產(chǎn)品及名牌

18、企業(yè)、開展技術(shù)創(chuàng)新、提高國內(nèi)外市場競爭能力和加強集約化經(jīng)營等方面力爭有較大的進展和突破?！? 2、國外概況 結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、使用可靠的齒輪泵在液壓傳動的工程機械中占有重要地位。根據(jù)日本統(tǒng)計資料,六十年代日本每年生產(chǎn)的齒輪泵中約40~47%(按產(chǎn)值計算)用于工程機械部門。美國的液壓傳動工程機械一直采用齒輪泵和葉片泵。蘇聯(lián)工程機械和車輛的液壓傳動系統(tǒng)也采用齒輪泵。由于結(jié)構(gòu)上的原因,齒輪泵的效率低,軸承負載大,因此有所謂齒輪泵效率較低和不適合高壓的說法。但是近十幾年來,齒輪泵在提高壓力和效率等方面取得了很大進展。日本液壓工業(yè)部門于61~64年間進口了歐美技術(shù),在齒輪泵的方面主要通過:(1)采用

19、齒輪軸向間隙的液壓補償技術(shù),(2)軸承的改進,(3)采用鋁合金機殼,在高壓化、高效率、小型化、輕量化等方面取得了進展。 美國改進了齒輪泵壓力側(cè)板,解決了壓力、效率、使用壽命、大馬力等方面的問題。70年以來無實質(zhì)性進展,主要是品種系列的增加和材料與工藝上的改善。　 3、發(fā)展趨勢 早期的齒輪泵都是全液壓式，現(xiàn)在由于大家都比較注重環(huán)保節(jié)能意識，以及伺服電機的成熟應(yīng)用和價格的大幅度下降，近年來全電動式的精密齒輪泵越來越多，已經(jīng)分析出這一發(fā)展趨勢，有以下特點： (1)電動-液壓式齒輪泵是集液壓和電驅(qū)動于一體的新型齒輪泵，它融合了全液壓式齒輪泵的高性能和全電動式的節(jié)能優(yōu)點，這種電動-液壓相結(jié)

20、合的復(fù)合式齒輪泵已成為齒輪泵技術(shù)發(fā)展方向。 (2)全液壓式齒輪泵在成型精密、形狀復(fù)雜的制品方面有許多獨特優(yōu)勢，它從傳統(tǒng)的單缸充液式、多缸充液式發(fā)展到現(xiàn)在的兩板直壓式，其中以兩板直壓式最具代表性，但其控制技術(shù)難度大，機械加工精度高，液壓技術(shù)也難掌握。 (3)全電動式齒輪泵有一系列優(yōu)點，特別是在環(huán)保和節(jié)能方面的優(yōu)勢，據(jù)報道，目前較先進的全電動式齒輪泵節(jié)電可以達到70%，另外，由于使用伺服電機注射控制精度較高，轉(zhuǎn)速也較穩(wěn)定，還可以多級調(diào)節(jié)。但全電動式齒輪泵在使用壽命上不如全液壓式齒輪泵，而全液壓式齒輪泵要保證精度就必須使用帶閉環(huán)控制的伺服閥，而伺服閥價格昂貴，帶來成本上升。

21、 在注塑產(chǎn)品的成本構(gòu)成中，電費占了相當?shù)谋壤罁?jù)齒輪泵設(shè)備工藝的需求，齒輪泵油泵馬達耗電占整個設(shè)備耗電量的比例高達50%-65%，因而極具節(jié)能潛力。全電動注射機在節(jié)能效果上具有先天的優(yōu)勢，但如前所述，該類機型制造成本較高，造成其應(yīng)用范圍受到很大的限制;同時其技術(shù)開發(fā)難度較大，目前該領(lǐng)域幾乎是由日本企業(yè)壟斷。雖然我國海太、東華等塑機企業(yè)已經(jīng)推出了自主開發(fā)的全電動注射機，但其產(chǎn)品的技術(shù)可靠性仍然有待市場來檢驗。筆者認為：短時間內(nèi)，國產(chǎn)全電動塑機難以和日本設(shè)備相抗衡。 根據(jù)齒輪泵的特點及行業(yè)發(fā)展趨勢分析來看，為了發(fā)展齒輪泵還是要根據(jù)相應(yīng)的行業(yè)情形和國際市場情形來制定相關(guān)的措施來拓展齒

22、輪泵的市場需求。 （三）齒輪泵的主要研究內(nèi)容和解決的問題 液壓傳動系統(tǒng)正向著快響應(yīng)、小體積、低噪聲的方向發(fā)展。為了適應(yīng)這種要求，齒輪泵除積極采取措施保持其在中低壓定量系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等的霸主地位外，尚需向以下幾個方向發(fā)展： (1)高壓化高壓化是系統(tǒng)所要求的，也是齒輪泵與柱塞泵、葉片泵競爭所必須解決的問題。齒輪泵的高壓化工作已取得較大進展，但因受其本身結(jié)構(gòu)的限制，要想進一步提高工作壓力是很困難的，必須研制出新結(jié)構(gòu)的齒輪泵。這方面，多齒輪泵將有很大優(yōu)勢，尤其是平衡式復(fù)合齒輪泵。 (2)低流量脈動 流量脈動將引起壓力脈動，從而導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲，這是與現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求不符的。

23、降低流量脈動的方法，除了前面所介紹的措施外，采用內(nèi)嚙合齒輪泵及多齒輪泵(如復(fù)合齒輪泵)將是一種趨勢 。 (3)低噪聲 國外早就有“安靜”的液壓泵之說。隨著人們環(huán)保意識的增強 對齒輪泵的噪聲要求也越來越嚴格。齒輪泵的噪聲主要由兩部分組成，一部分是齒輪嚙臺過程中所產(chǎn)生的機械噪聲，另一部分是困油沖擊所產(chǎn)生的液壓噪聲 前者與齒輪的加工和安裝精度有關(guān)，后者則主要取決于泵的卸荷是否徹底。對于外嚙臺齒輪泵，要實現(xiàn)完全卸荷是很困難的，因此進一步降低泵的噪聲受到一定的限制。在這方面．內(nèi)嚙合齒輪泵因具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無困油現(xiàn)象、噪聲低等特點，因此今后將會有較大發(fā)展。 (4)大排量對于一些要求快速運動的

24、系統(tǒng)來說，大排量是必需的。但普通齒輪泵排量的提高受到很多因 素的限制。這方面，平衡式復(fù)臺齒輪泵具有顯著優(yōu)勢，如1臺三惰輪復(fù)合齒輪泵的排量相當于6臺單泵的排量。 (5)變排量齒輪泵的排量不可調(diào)節(jié)，限制了其使用范圍。為了改變齒輪泵的排量，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量的研究工作，并取得了很多研究成果。有關(guān)齒輪泵變排量方面的專利已有很多，但真正能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的很少。但不管怎樣，齒輪泵的變排量將是一個發(fā)展方向。 （四）本課題的設(shè)計內(nèi)容及要解決的問題 本課題是根據(jù)已知齒輪泵CB-B16的技術(shù)參數(shù)和安裝尺寸進設(shè)計和建模。其主要工作有如下幾方面： （1） 根據(jù)齒輪泵CB-B16技術(shù)參數(shù)，進行泵主要零件的設(shè)

25、計并進行強度校核； （2） 根據(jù)齒輪泵CB-B16安裝尺寸，進行泵外觀的設(shè)計； （3） 根據(jù)設(shè)計參數(shù)利用Solidworks軟件對零件進行造型設(shè)計，制作爆炸圖及動畫。 本課題要解決的問題有： （1） 齒輪泵困油現(xiàn)象和解決方法； （2） 齒輪泵噪聲問題； (3)齒輪泵泄漏和密封問題。 二、齒輪泵的設(shè)計 （一）齒輪泵的概述 齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的液壓泵，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種結(jié)構(gòu)形式。齒輪泵的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，自吸性能好，對有的污染不敏感，工作可靠，壽命長，便于維護修理以及價格低廉等;主要缺點是流量和壓力脈動較大，噪聲較大(

26、只有內(nèi)嚙合齒輪泵噪聲較小)，排量不可調(diào)。 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1-106mm2/s，齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。 齒輪泵的工作原理如圖1，兩嚙合的齒輪將泵體、前后蓋板和齒輪包圍的密閉容積分成兩部分，當原動機通過長軸（傳動軸）帶動主動齒輪、從動從動齒輪如圖示方向旋轉(zhuǎn)時，因嚙合點C的嚙合半徑Rc小于

27、齒頂圓半徑Re，齒輪進入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，經(jīng)壓油口排油，退出嚙合的一側(cè)密閉容積增大，經(jīng)吸油口吸油。吸油腔所吸入的油液隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)被齒穴空間轉(zhuǎn)移到壓油腔，齒輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，泵連續(xù)不斷吸油和壓油。 圖1 齒輪泵的工作原理 （二）齒輪泵設(shè)計要求 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(zhuǎn)所排出的液體體積叫做泵的理論排量，以表示。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 實際齒槽容積比

28、輪齒體積稍大一些，所以通常?。? V=6.66zm2b （2） 式中：m——齒輪模數(shù) Z——齒輪齒數(shù) B——齒寬 根據(jù)經(jīng)驗得出經(jīng)驗公式 （3） 根據(jù)中心距計算公式 （4） 齒輪泵兩嚙合齒輪齒數(shù)相同，即Z1=Z2；可得，

29、 。 （5） 查機械設(shè)計手冊，可知齒輪泵CB-B16術(shù)參數(shù)如表2.1: 表2.1 技術(shù)參數(shù) 2、齒輪參數(shù)設(shè)計的要求 此處刪減NNNNNNNN字 需全套設(shè)計請聯(lián)系12401814 圖2 圖3 （二）軸的強度校核 進行軸的強度計算時，首先要知道齒輪上所受的力，這就需要對齒輪傳動做受力分析。齒輪傳動一般均加以潤滑油，嚙合齒輪間的摩擦力通常很小，計算齒輪受力時，可不予考慮。 沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷Fn垂直于齒面，為方便計算，將法向載荷Fn在節(jié)點處分解為兩個互為垂直的分力，即圓周

30、力Ft與徑向力Fr。就可以得到： 式中：T1—齒輪傳遞的扭矩，N·mm； d1—齒輪的節(jié)圓直徑，標準齒輪為分度圓直徑，mm； α—嚙合角，對標準齒輪，α=20°。 （1）對齒輪泵CB-B16齒輪進行受理分析計算: （2）從動軸的受力分析： 軸所受的載荷是從軸上零件而來。計算時，通常將軸上的分布載荷簡化為集中力，其作用點取為載荷分布段的中點。作用在軸上的扭矩，一般從傳動件輪轂寬度的中點算起。通常把軸當做置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點與軸承的類型和布置方式有關(guān)（如圖4 ）。

31、 圖4 軸承支反力 在做計算簡圖時，先求出軸上零件的載荷，并將其分解為水平分力和垂直分力。然后求出各支撐處的水平反力FNH和垂直反力FNV。 對水平方向有： FNH1+FNH2=Ft=517.62N FNH1=FNH2=258.31N 對垂直方向有： FNV1+FNV2=Fr FN

32、V1=FNV2=93.17N 根據(jù)上述計算，分別計算水平面和垂直面產(chǎn)生的彎矩。 對于水平面： 對于垂直面： 然后按照下式計算總的彎矩： 所以總的彎矩M=2976.98N·mm。 （3） 軸的強度校核 進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當選取其許用應(yīng)力。對于主要承受扭矩的軸（傳動軸），應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算；對于只承受彎矩的軸（心軸），應(yīng)按彎曲強度條件計算；對于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強度條件進行計算，需要時應(yīng)按疲勞強度進行精確校核。對于齒輪泵CB-B16的軸可按彎扭合成

33、強度條件進行計算。 按第三強度理論，軸的彎扭合成強度條件為 式中： —抗彎截面系數(shù)，mm3； T—軸所受的扭矩,N·mm； M—軸所受的彎矩，N·mm； —軸的計算應(yīng)力，MPa； —軸的許用彎曲應(yīng)力，MPa。 對于齒輪泵CB-B16的從動軸，根據(jù)以上數(shù)據(jù)和公式得 =17.5MPa≤=60Mpa （3）主動軸的受力分析 在做計算簡圖時，先求出軸上零件的載荷，并將其分解為水平分力和垂直分力。然后求出各支撐處的水平反力FNH和垂直反力FNV。 對垂直方向：

34、 （與設(shè)定方向相反） 對水平方向： 繪制垂直面的彎矩圖： 繪制水平面的彎矩圖： 然后按照下式計算總的彎矩并作出當量彎矩圖 如認為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)α=0.6，帶入上式可得 進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當選取其許用應(yīng)力。對于主要承受扭矩的軸（傳動軸），應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算；對于只承受彎矩的軸（心軸），應(yīng)按彎曲強度條件計算；對于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強度條件進行計算，需要時應(yīng)按疲勞強度進行精確校核。對于齒輪泵CB-B32的

35、軸可按彎扭合成強度條件進行計算。 按第三強度理論，軸的彎扭合成強度條件為 式中： —抗彎截面系數(shù)，mm3； T —軸所受的扭矩,N·mm； M —軸所受的彎矩，N·mm； δca —軸的計算應(yīng)力，MPa； —軸的許用彎曲應(yīng)力，MPa。 對于齒輪泵CB-B32的軸，根據(jù)以上數(shù)據(jù)和公式得 在進行軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們選用軸的材料是45號剛調(diào)質(zhì)處理，查文獻[2]，該軸的許用彎曲應(yīng)力為60MPa。計算所得的值遠小于規(guī)定值，所以軸的設(shè)計時符合設(shè)計要求的。 五、齒輪泵

36、的閉死容積和卸荷槽 （一）閉死容積 為保證齒輪泵能連續(xù)輸液，必須使齒輪的重疊系數(shù)>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

37、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(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。 （二）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）卸荷槽長度的確定 要使卸荷槽能達到預(yù)期的卸荷效果，還應(yīng)當保證封嚴帶兩側(cè)的所有嚙合點必須全部處于卸荷槽內(nèi)。如圖5所示，即卸荷槽長度≥ Bl B2 注意：上面計算卸荷

38、槽最小長度時沒有把加工卸荷槽的刀具直徑包含在內(nèi)。這可以保證上面的算法能用于計算非對稱設(shè)置的卸荷槽長度，同時也適用于計算其它形狀的卸荷槽長度。 圖5 齒輪的嚙合 （2） 卸荷槽寬度和深度的確定 至于卸荷槽的寬度和深度，一般取經(jīng)驗值即可滿足卸荷要求，本文不作詳述。按有關(guān)資料推薦，卸荷槽的最小寬度w可取(1～1．2)mm，最小深度h可取0．8mm。齒輪泵CB-B16屬于中低壓齒輪泵，可取其卸荷槽的深度為1.25mm。 （3） 確定卸荷槽的位置 確定卸荷槽的位置(尤其是確定非對稱設(shè)置卸荷槽的位置)是卸荷槽設(shè)計中的難點，下面分兩種情況來講。 1、對于齒側(cè)間隙較

39、大的齒輪泵，可將卸荷槽對稱于兩齒輪連心線O1O 2設(shè)置(需要雙向旋轉(zhuǎn)的齒輪馬達必須對稱設(shè)置)，不僅能達到很好的卸荷效果，而且也利于加工。 2、對于無齒側(cè)間隙或齒側(cè)間隙很小的齒輪泵，如圖5所示，在D1點與D2點之間，D2與D3點之間會形成兩個獨立的封閉容腔。在這種情況下，對稱設(shè)置的卸荷槽就達不到理想的卸荷效果，此時最好將卸荷槽向吸油腔適當偏移。一些資料認為，合理設(shè)置的卸荷槽應(yīng)當滿足：在吸排油腔互不溝通的前提下，使封閉容腔在逐漸減小的過程中始終與排油腔相通，并以此作為計算卸荷槽偏稱量的原則。筆者認為這一說法值得商榷。因為要保證吸排油腔互不溝通，未必能同時保證封閉容腔在逐漸減小的過程中始終與排油腔

40、相通。 當輪1的齒谷正對輪2的齒頂時，如圖6所示。顯然，這時的封閉容腔M1M2就是封閉容腔D1D2容積達到最小值時的狀態(tài)。如果此時嚙合點M1處于雙齒嚙合區(qū)，那么將封嚴帶的上邊界設(shè)置在M1所在的位置是合理的。這樣不僅可以徹底消除D1D2腔的困油問題，還能多排出一部分油，提高容積效率；而如果此時嚙合點M1處于單齒嚙合區(qū)，則不宜將封嚴帶的上邊界設(shè)置在M1所在的位置，否則封嚴帶就不能滿足覆蓋整個單齒嚙合區(qū)的要求。當化嚙合點處于C1點和M1點之間時，齒輪泵的吸排油腔必然溝通。在這種情況下，為保證容積效率，宜將封嚴帶的上邊界設(shè)置在C點 。M1 點是處于雙齒嚙合區(qū)還是單齒嚙合區(qū)，可以通過比較線段M10和線

41、段C1O的長度來判斷。 圖6 輪1的齒谷正對輪2 的齒頂 （1） 對稱卸荷槽尺寸，卸荷槽間距： Y=（mm） 本設(shè)計卸荷槽采用對稱布置。 當α=20°，中心距為標準值時： Y=7.02mm （mm） e=3.925(mm) 卸荷槽最小寬度： Cmin=mm 式中一一齒輪重疊系數(shù)，此處取一般機械制造業(yè)中的值1. 4 一般c>2. 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5.1 表5.1卸荷槽深度 齒輪模數(shù) m 2 3 4 5

42、6 7 8 卸荷槽深度 1.0 1.5 2.5 4.0 5.5 7.5 10 用插值法取卸荷槽深度為1.25mm。 （2） 非對稱布置卸荷槽尺寸 齒側(cè)間隙很小(接近無齒側(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y= 0.8mm外，其尺寸的計算公式與對稱布置相同。 （三）噪聲問題 齒輪泵產(chǎn)生噪聲的一個主要根源來自流量的脈動，為減少齒輪泵的瞬時理論流量脈動，可同軸安裝兩套齒輪，每套齒輪之間錯開半個齒距，兩套齒輪之間用同一平板相互隔開，組成共同的吸油和壓

43、油的兩個分離的齒輪泵，由于兩個泵的脈動錯開了半個周期，各自的脈動量相互抑制，因此，總的脈動量大大減小。由于齒輪泵CB-B16寸大小的限制，并未采用此方法來降低噪聲，由于其為低壓齒輪泵，所產(chǎn)生的噪聲并不很大 。 六、齒輪泵solidworks的三維建模 （一）Solidworks建模 1、齒輪軸建模 齒輪建模有三種方法，這三種建模方法的特點是: 1) 描點法是構(gòu)建齒輪參數(shù)化模型通用的方法。它可以推廣至各種不同齒廓曲線齒輪的建模。需要建立相應(yīng)的齒廓曲線的數(shù)學(xué)模

44、型，利用計算軟件求得一系列離散點的坐標值，在三維造型軟件中描點繪出齒廓曲線草圖后，進行拉伸或切除等命令即可得到齒輪的三維模型。其過程較為繁瑣。優(yōu)點是只要建立精確的數(shù)學(xué)模型，多取些型值點就可以獲得較高的曲線精度，從而提高三維模型的精度。 2) 參數(shù)法需要有相應(yīng)的模版文件。模版文件將描點法中的分析曲線、建立數(shù)學(xué)模型、計算型值點坐標等過程編寫好程序，將程序內(nèi)置，界面通常比較簡單。對常用的標準齒輪建模，如直齒輪、錐齒輪和渦輪等。如果精度要求不是很高，用這種方法是很方便的。用戶只需輸入?yún)?shù)，就可以方便而迅速地建立需要的模型了。 3) 利用插件法也是一種便捷的建模方法，但必須獲得開發(fā)商授權(quán)。這三種在S

45、olidWorks中建立漸開線齒輪三維模型的方法具有很強的實用性，實際使用時可根據(jù)情況靈活應(yīng)用。對進一步進行齒輪有限元分析、齒輪嚙合運動學(xué)和動力學(xué)分析等具有重要意義。 這里采用第一種建模方法。 新建一零件圖命名為“齒輪1”，用“拉伸“特征生成一個圓柱，如圖一所示。其直徑等于齒根圓直徑。用上面做出的齒槽的齒廓曲線草圖在圓柱上應(yīng)用“拉伸切除“特征切出一個齒槽，“陣列“特征即可得到標準直齒圓柱齒輪的三維模型，如圖二所示。 圖一 齒輪1 圖二 齒輪1三維圖形 本設(shè)計中齒輪軸1，如圖三所示。 與其齒合的齒輪軸2建模如齒輪軸1，如圖四所示。 圖三 齒輪軸1 圖四 齒輪軸2

46、 2、泵體建模 第二步是泵體的設(shè)計，參照齒輪的尺寸，并按照通常齒輪泵泵體的形狀設(shè)計如下:草圖如圖五所視，然后建立“拉伸”特征，這里用了選擇拉伸的方法，選擇一定的輪廓進行拉伸，并且在不同的輪廓處選擇不同的拉伸高度。這樣可以用一個草圖建立不同的拉伸特征組合起來。在后面上繪制草圖，并建立拉伸切除特征，深度尺寸為齒輪厚度。如圖六所示。 圖五 泵體草圖 圖七 泵體三維圖 3、Solidworks建模基本原則 基于三維設(shè)計的Solidworks采用全相關(guān)技術(shù)，并在設(shè)計思路上支持自下而上和自上而下的方式。傳統(tǒng)的設(shè)計方法往往從零件開始設(shè)計，畫零件圖，然后按尺寸把零件圖畫入裝配體圖，若設(shè)計

47、零件較多，則尺寸數(shù)據(jù)太多容易出錯。當零件在裝配體中不合理時，需要返回更改，工作量很大，且容易有疏漏。基于Solidworks的設(shè)計可以這樣進行: 首先大致確定裝配體形狀和其中的主要關(guān)鍵零件，初步設(shè)計出表現(xiàn)裝配體形狀的基體零件，比如箱體，基座等零件，然后初步設(shè)計出關(guān)鍵零件，如本設(shè)計中的齒輪。 運用Solidworks的虛擬裝配功能把以上初步設(shè)計的零件裝配起來。然后在裝配體中確定剩余零件的粗略尺寸和數(shù)量。 在新建的零件圖中作出零件模型，導(dǎo)入裝配體中，在裝配體中編輯零件尺寸和特征，使各部分配合完善，然后通過干涉檢查確認各尺寸的配合是否干涉。以上操作均可視化，非常直觀方便，省去了頭腦中建

48、模和圖紙中表達這一間接過程，直觀準確且不易出錯。 4、裝配體初步建模與泵蓋建模 按照以上思路，新建一個裝配體，把泵體設(shè)為固定零件，然后把齒輪裝入裝配體，如圖八所示。在這之后設(shè)計出齒輪泵體的泵蓋，新建一個零件草圖，命名為“齒輪泵前蓋"并保存。建立一個較大的拉伸形成的矩形板并保存。把泵蓋插入裝配體中，并建立平行配合。 圖八 初步裝配圖 在裝配體中編輯“齒輪泵前蓋”草圖，選定箱體相平行面上的輪廓，單擊“轉(zhuǎn)換實體引用”按鈕即可在草圖上繪制和箱體配合的輪廓相同的草圖。退出草圖，然后從新編輯拉伸的輪廓就可生成需要的形狀的輪廓。然后在泵蓋的另一面繪制草圖并拉伸特征，最終完成零件的建模。單擊“編輯

49、零件”按鈕退出零件編輯，并且注意及時保存。 這里體現(xiàn)了全相關(guān)設(shè)計的優(yōu)點和特征，在設(shè)計中任一處關(guān)于零件或裝配體的修改都將保存在相應(yīng)的零件或裝配體中，無需逐個修改，這保證了準確性和快捷性，省去了反復(fù)修改的枯燥和易出現(xiàn)的疏漏。 新建一零件圖，命名為“齒輪泵后蓋"，后蓋的設(shè)計參照泵體的設(shè)計參數(shù)。然后建立“拉伸”特征，這里用了選擇拉伸的方法，選擇一定的輪廓進行拉伸，并且在不同的輪廓處選擇不同的拉伸高度。這樣可以用一個草圖建立不同的拉伸特征組合起來。在后面上繪制草圖，并建立拉伸切除特征。如圖九所示。 圖九 齒輪泵后蓋 5、連接件的選擇和螺紋生成 在各棱處建立“圓角”及“倒角”特征，以

50、完成圓角和倒角。下面選擇連接件: 1.內(nèi)六角螺釘:螺釘GB/T5783 M6×40 2.銷:銷GB/T117 6×50。 內(nèi)六角螺釘?shù)脑O(shè)計。與前面方法相同，先建立草圖，然后進行特征建立，如圖十所示。銷如圖十一所示 圖十 內(nèi)六角螺釘 圖十一 銷 6、密封件的選擇 最后進行密封件的設(shè)計。密封裝置歷來是液壓傳動設(shè)備中的關(guān)鍵部分，密封 裝置的作用是用來阻止壓力工作介質(zhì)的泄漏和外界灰塵污垢和異物的侵入，液壓系統(tǒng)原件中，工作介質(zhì)的內(nèi)泄漏會迅速降低容積效率，惡化設(shè)備的技術(shù)性能甚至被迫停止工作。工作介質(zhì)的外泄漏導(dǎo)致工作介質(zhì)的浪費，污染環(huán)境，造成危險。當今世界，液壓技術(shù)的設(shè)計理論和

51、金屬加工工藝設(shè)備均十分成熟，金屬液壓元件的加工精度已不再成問題。所以液壓設(shè)備的壓力等級、檔次、可靠性及使用壽命的提高在很大程度上起決定作用的是密封裝置和密封件。 本設(shè)計中，主要有兩處需要密封，一是泵蓋和箱體之間的密封，二是軸和箱體軸孔之間的密封。 后蓋與箱體之間的密封采用常見的回油槽密封。通過在密封處設(shè)置回油槽，使得油液無法越過而達到密封的目的，見圖十二。 圖十二 軸和箱體軸孔間的密封才用軸封密封，根據(jù)國標選用相應(yīng)的標準件。實際上，密封件是通用基礎(chǔ)元件，大多數(shù)類型產(chǎn)品的尺寸系列、公差、材質(zhì)以及安裝溝槽尺寸與公差及設(shè)計計算均已標準化，

52、在使用前可根據(jù)相應(yīng)的國家或行業(yè)標準選擇。為了勝任密封件耐壓、耐高溫、耐摩擦的要求，具有彈性等良好性能的合成橡膠一直是用量最多的主要密封材料。由于工程中用于高壓高溫的場合日益增多，因此，在超過合成橡膠的耐用溫度、壓力時，合成樹脂（塑料）如聚四氟乙烯、尼龍、聚甲醛、工程塑料是較為理想的密封材料。考慮密封需要注意零件是靜密封還是動密封，這是決定所選密封的基本原則。靜密封只需要考慮壓力等因素，而動密封的要求更高，要求密封件與運動件之間的良好配合。如圖十三 圖十三 （二）、裝配體建模 在solidworks中新建一個“裝配體”，把以上各確定的零件裝配起來，并用移動和旋轉(zhuǎn)零部件的方法調(diào)整零部件使

53、各部件之間不發(fā)生干涉。見圖十四。 圖十四 裝配體 （三）、爆炸圖 圖十五 爆炸圖 總 結(jié) 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，極大地節(jié)約了成本，減少了資源的浪費。

54、 致 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，謝謝輔導(dǎo)老師給我的幫助，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(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，讓我體會到在機械設(shè)計中應(yīng)用Solidworks所帶來的

55、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。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生生活的機械系全體老師和同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給予了我無聲的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 參考文獻 [1]陸揚. 連云港化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報，多媒體教學(xué)課件的設(shè)計[J]，2008 [2]田東.SolidW

56、orks 2008三維機械設(shè)計[M]，機械工業(yè)出版社 [3]寧朝陽 皮智謀 任成高 韓星 現(xiàn)代機械，Solidworks軟件在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J]2007 [4]郗向儒 韓銳 李 殉 機床與液壓在SolidWorks環(huán)境下的參數(shù)化建模方法[J]2009 [5]陳 敏 沈耀仁 機械設(shè)計與制造[J] 三維建模與三維動畫仿真技術(shù)的應(yīng)用2009 [6]陳江山 肖峰 黃亞韞 閥 門[J],Solidworks組合軟件在閥門設(shè)計中的運用,2008 [7]迮素芳 現(xiàn)代機械[J] 漸開線齒輪的SolidWorks參數(shù)化三維建模方法,2008 [8]寧朝陽 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新[J]

57、 基于三維軟件的機械產(chǎn)品設(shè)計,2008 [9]許 蘢 北京工商大學(xué)學(xué)報[J] 棘輪機構(gòu)在SOLIDWORKS中的建模裝配與運動分析,2009 [10]郗向儒 韓銳 李 殉 機床與液壓[J] SolidWorks環(huán)境下的參數(shù)化建模方法2009 [11]趙俊武等編著．Solidworks模具設(shè)計實用教程．北京：清華大學(xué)出版社，2008 [12]殷國富等主編．Solidworks2008模具設(shè)計實例精解．北京：機械工業(yè)出版社，2008 [13]曹巖等主編．Solidworks2010工程應(yīng)用教程．北京：機械工業(yè)出版社，2010 [14]胡仁喜等主編．Solidworks2010基礎(chǔ)與應(yīng)用教程．北京：北京理工大學(xué)出版社，2010 [15]東方人華主編．Solidworks2010中文版范例入門與提高．北京：清華大學(xué)出版社，2010