【正文】 計(jì)算 .......................................... 27 關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................... 28 利用 VB 調(diào)用 SilidWorks ............................................ 29 齒輪泵的虛擬裝配模塊 ............................................. 29 結(jié)論 ............................................................. 30 參考文獻(xiàn) ................................................................. 31 致謝 ..................................................................... 32 1 第 1 章 齒輪泵基本參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)參數(shù)： P? = 15MPa , q =15ml/r 確定 刀具角 n? 和齒頂高系數(shù) 0f 采用標(biāo)準(zhǔn)刀具 n? = 20 186。頂高系數(shù) 0f = 1 選定泵的轉(zhuǎn)速 n 齒輪泵采用交流電動(dòng)機(jī) , 取轉(zhuǎn)速 n = 1000 r/min 確定泵的理論流量 tQ 齒輪泵的流 量 tQ = qn = 15 310? 1000 /minL = 15 /minL 選取齒寬系數(shù) k 對(duì)于低壓齒輪泵 k = 6~ 10 , 對(duì)于高壓齒輪泵 k =3~ 6 則取齒輪泵的齒寬系數(shù) k =5 選取齒數(shù) Z 齒輪齒數(shù)的確定必須綜合考慮流量脈動(dòng)、壓力脈動(dòng)、機(jī)械效率等諸方面因素。從流量角度出發(fā)在齒輪分度圓直徑不變的情況下，齒數(shù)越少，模數(shù)越大，其輸出流量就 越大；從工 作性能出發(fā)，齒數(shù)減少后 對(duì)改善困油 現(xiàn)象 及提高機(jī)械效率有利， 其流量及壓力的脈動(dòng)增加，對(duì)于流量計(jì)的均勻性要求較高及使工作噪音盡量低，一般 Z ＝ 14~ 30之間。而對(duì)軸向并聯(lián)齒輪泵及流量計(jì)來(lái)說(shuō)，齒輪的齒數(shù)滿(mǎn)足 Z ＝ 41K? （ K 為自然數(shù)）。 取 K ＝ 4 得 Z ＝ 4 4+1＝ 17 齒數(shù)較少時(shí)，會(huì)產(chǎn)生根切現(xiàn)象，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪（齒頂高系數(shù) ah? =1）不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù) minZ 如下： 表 11 壓力角與不產(chǎn)生根切的最少齒輪的關(guān)系 壓力角 n? ? 15? 20? ? 23? 25? 27? 30? 不產(chǎn)生根切的最 少齒 數(shù) 32 30 17 14 13 11 10 8 選用標(biāo)準(zhǔn)齒 輪 n? ＝ 20?， Z ＝ 17 不會(huì)產(chǎn)生根切現(xiàn)象，選擇合理 2 計(jì)算齒輪模數(shù) m 對(duì)于流量計(jì)來(lái)說(shuō)， 確定模數(shù)主要不是從強(qiáng)度方面著眼，而是從流量計(jì)的流量、壓力脈動(dòng)、噪音以及結(jié)構(gòu)尺寸大小等方面考慮。模數(shù) m 越大，泵的流量就越大，并且當(dāng)齒輪節(jié)圓直徑一定時(shí)，對(duì)流量來(lái)講，增大模數(shù)比增加齒數(shù)有利。但齒數(shù)太少將使流量的輸油 量及壓力脈動(dòng)增加，因此模數(shù)選擇要適當(dāng) m = 63 102 ( )tQnk Z? ? ? = ? ?3 6 1015 ???? ?? = 將模數(shù)圓整為 m = 3 確定齒寬 B 齒輪泵的流量與齒寬成正比，增加齒寬可以相應(yīng)地增加流量。而齒輪與殼體及蓋板間的磨擦損失及容積損失的總和與齒寬并不成比例增加，因此，當(dāng)高壓 時(shí)其齒寬不宜過(guò)大，eD 則應(yīng)取大些，以便減輕軸承負(fù)載，同時(shí)加大 eD 意味著增加軸向間隙對(duì)液流的阻力，從而還能減小內(nèi)泄漏。 齒寬的計(jì)算公式： B km? = 5 3=15mm 校驗(yàn)齒輪泵的流量 校驗(yàn)公式： 2226c o s2 1 1 012BQ B m n Z ??? ???? ? ? ????? 22263 . 1 4 c o s 2 02 3 . 1 4 1 5 3 1 0 0 0 1 7 1 1 012? ??? ?? ? ? ? ? ? ? ? ????? = minL 該流量和設(shè)計(jì)理論流量相差 5 % 以?xún)?nèi)為合格 S= %100??Qtt B =%5%,故所選參數(shù)合適。 校驗(yàn)齒輪泵節(jié)圓線(xiàn)速度 hV 齒輪泵與原動(dòng)機(jī)直接相接 , 所以其轉(zhuǎn)速 n 應(yīng)與原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一致 . 由流量 公式可知 , 轉(zhuǎn)速愈高 , 流量愈大 . 但轉(zhuǎn)速過(guò)高 ,由于離心力的作用 , 使油液不能完全充滿(mǎn)齒間 , 吸油不足導(dǎo)致了容積效率下降 , 產(chǎn)生汽蝕、振動(dòng)和噪聲。因此就有最高轉(zhuǎn)速的限制。允許的最高轉(zhuǎn)速與工作油液的粘度有關(guān)，粘度越大，允許的最高轉(zhuǎn)速就愈底。 3 一般用限制齒輪節(jié)圓圓周速度的辦法來(lái)確定最高轉(zhuǎn)速，以保證在工作中不產(chǎn)生汽蝕。 hV = π hD n / 1000 60 其中 hD —— 節(jié)圓直徑 （ mm ） hD =mZ = 3 17= 51mm 帶人數(shù)據(jù)得 hV = 601000 ??? = 601000 ??? = ms 表 12 工業(yè)齒輪油粘度與節(jié)圓極限速度關(guān)系 工業(yè)齒輪油粘度 ? ?2mm s? 12 45 76 152 300 520 760 節(jié)圓極限速度 ? ?maxV m s 5 4 3 2 根據(jù)表格數(shù)據(jù) 油液的粘度 245mm s? ? 此液體允許的齒節(jié)圓極限速度 maxV =4ms hV maxV ， 則校核合格 計(jì)算齒輪各部分尺寸 模數(shù)： m = 3mm 壓力角： α ＝ 20176。 分度圓直徑： d = mZ = 3 17 = 51mm 齒頂高： ha = ha* m = 1 3= 3 mm 齒根高： fh =( ha* + ?fh )m = ( 1 + ) 3 = 齒 全高： h =( 2ah? + c*)m = 3 = 齒頂圓直徑： ad =( 2ah? + Z1)m = ( 2 1 + 17) 3= 57mm 齒根圓直徑： fd =(Z12ah? － 2c? )m = (17－ 2 1－ 2 ) 3= 基圓直徑： bd = dcos? = 51cos20 176。 = 齒距： p = m? = 3 = 齒厚： s = πm/2 = 齒槽寬： e = πm/2 = 頂隙： c = c*m = 3= 標(biāo)準(zhǔn)中心距： a = m(Z1＋ Z2)/2 = 3 (17+17) / 2 = 51mm 節(jié)圓直徑 ： d′ = d = 51mm 齒輪嚙合的重疊系數(shù) ? ： 當(dāng)兩齒輪相同時(shí) 4 ? = z（ tan e? tan? ） / π e? = arccos ab dd = arccos = 176。 ? = 17（ – tan20） / π = 5 第 2 章 動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 ti BmPP ??= tBmpQ??? =15 15 / m P a L? = 式中 Bm? 泵 機(jī)械 效率，一般可在 之間選取 Δ P泵的高低壓腔壓 力 差 液壓泵的輸入扭矩 M = 4 .1 72 2 3 .1 4 1 0 0 0 m iniP Kwnr? ? ??= 第 3 章 齒輪泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)形式的確定 減輕徑向力的結(jié)構(gòu)措施 合理地選擇齒寬 B 和齒頂圓直徑 eD 縮小壓油腔的尺寸，即將壓出角（ 2? ? ）減小 為了減小作用在齒輪上的徑向力，壓出角 2? ? 越小越好，壓油腔的流速允許3~5ms ，對(duì)不要求逆轉(zhuǎn)的齒輪泵，一般取 2? ? 45176。，有時(shí)為保證壓出口通道的過(guò)流面積 ，把壓出口在軸 向 方向拉長(zhǎng) ，使壓出口呈橢圓行。 圖 31 齒輪泵壓出角與吸入角示意圖 6 從提高吸油性能和避免汽蝕的角度出發(fā)，希望吸入角 ? ′ 越大越好，一般在 45176。 ~ 90176。，也可以將 ? ′擴(kuò)大到 120176。，以保證吸油 腔流速小于 1~2ms 。 將壓油腔擴(kuò)大到接近吸油腔側(cè)，在工作過(guò)程中只有 1~ 2 個(gè)齒 起 密封作用 在軸套的外圈開(kāi)有高壓油槽與高壓腔相通，工作時(shí)只有 1~ 2 個(gè)齒起密封作用，過(guò)渡區(qū)很小，而齒輪在很大的 尖 形角范圍內(nèi)作用有出口壓力 gp 。此時(shí)齒輪上的徑向力得到了平衡。 采用三片式結(jié)構(gòu) 由前泵蓋、泵體、后泵蓋組成，其優(yōu)點(diǎn)： 毛坯制造容易，甚至可用 型材 切料 便于機(jī)械加工 便于布置雙向端面間隙的液壓自動(dòng)補(bǔ)償，從而改善補(bǔ)償性能和提高壽命 便于雙出軸布置 齒輪與軸做成分離式通過(guò)鍵連接 優(yōu)點(diǎn)：加工工藝性能好，齒輪側(cè)面加工容易，在平面磨床上很容易加工相同的齒寬 。 采用滾動(dòng)軸承 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；安裝方便；工作中噪聲底；抗沖擊性能好；價(jià)格便宜；只要材質(zhì)和加工精度選擇恰當(dāng)，潤(rùn)滑條件良好，就能承受 相當(dāng)高的負(fù)載。 缺點(diǎn)：抗雜質(zhì)能力 差 ；在高溫時(shí)油膜強(qiáng)度低易燒壞；運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力矩大；當(dāng)轉(zhuǎn)速很 低 時(shí)不易形成油膜易燒壞。 確定高低壓腔尺寸 確定壓出角 （ 2? ? ） = 40176。 吸入角 ? ′ = 45176。 由圖（ 1）所示的幾何關(guān)系可知 1O 2O /2 gD /2 = aD /2cos（ ? ? ） ? gD = 1O 2O aD cos （ ? ? ） = 51– 57cos40176。 = 則取 gD = 10mm 1O 2O /2 dD /2 = aD /2cos ? ′ 7 ? dD = 1O 2O aD cos ? ′ = 51 – 57cos45176。 = 則取 gD = 10mm 主 動(dòng)軸的計(jì)算 . 初步確定軸的最小直徑 已 知 軸 上 的 功 率 P = 、 轉(zhuǎn) 速 n =1000r/min 、轉(zhuǎn)矩 T = 106Pn= m，選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 330m in ?? nPAd = 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器 處軸的直徑 I Id? ，為了使所選的軸的直徑I Id? 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ca aT KT? = = .Nmm 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 caT 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)選用 HL1型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器， 其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為 160 .Nmm ，半聯(lián)軸器的孔徑 d = 19mm ，故取 I Id? = 19mm ，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L = 42mm ，半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長(zhǎng)度 1L = 30mm 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 32 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 為 了 滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， III 軸段右端需制出一軸肩，故取IIIII 段直徑 II IIId? = 19 +19 (~） = 22mm 。左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D = 22mm ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 1L = 8 30mm ，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故軸的長(zhǎng)度應(yīng)略短一些，先取 IIl? =28mm 。 初步選擇滾動(dòng)軸承 參照工作要求并根據(jù) II IIId? =22mm ，選取軸承型 號(hào) 329/22， 軸承配合為 m6，其尺寸 d D T?? =22 mm 40 mm 12 mm ， 故 VIVIId? = II IIId? =22 mm 。而VIVIIl? =12mm 。 由于齒輪輪轂寬度 B =15mm ，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 III IVl ? =13mm 。 取安裝齒輪處的直徑 為了便于裝配安裝 且使齒輪與軸配合處有一定的厚度，應(yīng)取 III IVd? =26mm 。齒輪的左端與左軸承右端面之間采用套筒定位，套筒長(zhǎng)度為 23mm 。齒輪右端采用軸