【正文】 目 錄1 引言 12 齒輪泵的設(shè)計(jì) 1 齒輪泵概述 1 1 齒輪泵工作參數(shù)要求 1 齒輪幾何參數(shù)的要求 3 齒輪泵主要部件參數(shù)的確定 4 Solidworks建模 6 齒輪建模 6 箱體建模 7 Solidworks建模基本原則 7 裝配體初步建模與后蓋建模 8 軸、短軸的建模及后蓋和箱體模型的編輯 8 鍵的建模及軸及箱體模型的編輯 9 連接件的選擇和螺紋生成 11 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 19 閉死容積 19 卸荷槽 195 結(jié)束語(yǔ) 206 致 謝 207 參考文獻(xiàn) 211 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(jì)、生產(chǎn)、組織模式，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)改造、帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革、發(fā)展新技術(shù)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(guó)Solidworks公司在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械CAD軟件的基礎(chǔ)上，在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)機(jī)械三維CAD軟件，于1995年11月研制成功。Solidworks市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快、技術(shù)發(fā)展最快、市場(chǎng)前景最好、性能價(jià)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(dòng)畫演示形象、直觀，能表達(dá)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(dá)到與非專業(yè)人士交流設(shè)計(jì)思想的目的。建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析機(jī)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(dòng)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(jì)或調(diào)整零件的材料。設(shè)計(jì)的更改可以反映到裝配模型中，再重新進(jìn)行分析，一旦確定優(yōu)化方案，設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)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(qiáng)度和結(jié)構(gòu)分析[5]。2 齒輪泵的設(shè)計(jì) 齒輪泵概述齒輪泵是靠相互嚙合旋轉(zhuǎn)的一對(duì)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(dòng)，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(rùn)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)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便[8] 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(biāo)準(zhǔn)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) а——齒輪壓力角理論流量： (3)式中n——泵轉(zhuǎn)速，單位 （r/min）實(shí)際流量： (4)式中——泵的容積效率，小流量泵取小值。（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(gè)齒間，以至流量減小并引起氣蝕，增大噪聲和磨損，對(duì)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)表1 流體粘度與齒頂圓線速度液體粘度124576152300520760線速度543式中：P——泵進(jìn)出口壓力差Q——流量——軸功率齒輪泵的能量損失主要是機(jī)械損失和容積損失，水力損失很小，可忽略不計(jì)。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(jī)械效率，大流量泵低。 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(dòng)小。中低壓齒輪泵對(duì)壓力和流量脈動(dòng)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(duì)流量脈動(dòng)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(duì)工作壓力大于10mP的高壓泵，應(yīng)考慮齒輪強(qiáng)度，需適當(dāng)增大模數(shù)。齒寬按表3確定。表2 流量與模數(shù)流量Q模數(shù)m4101032326363125 (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(shí)均有根切現(xiàn)象產(chǎn)生，使齒輪強(qiáng)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），,刀具切入齒輪的深度即齒高h(yuǎn)=()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b2m≥210m＞10m表4 齒輪修正幾何參數(shù)幾何參數(shù)計(jì)算公式齒數(shù)z實(shí)際中心距節(jié)圓直徑頂圓直徑根圓直徑基圓直徑基圓節(jié)距嚙合角移距系數(shù)重疊系數(shù)齒頂厚度 齒輪泵主要部件參數(shù)的確定本設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)一個(gè)直齒圓柱中低壓齒輪泵由以上要求，綜合考慮現(xiàn)初步確定一對(duì)嚙合的齒輪齒數(shù)z=20,模數(shù)m=,齒寬定為b=20,電機(jī)轉(zhuǎn)速2000r/min2500r/min，工作壓力P=10。以上參數(shù)可能由于不符合（1）中要求。現(xiàn)回代以驗(yàn)證： 由公式（2），（3），（4）： 流量、排量和模數(shù)的關(guān)系符合表2的要求。齒輪分度圓直徑由表4可得：齒頂圓直徑故頂圓點(diǎn)的線速度要想通過表1確定是否符合要求，就要先確定液壓油的型號(hào)。在液壓泵、液壓控制閥、液壓缸（液壓馬達(dá)）以及油管等連接起來(lái)的密封液壓系統(tǒng)中，能量的傳遞是通過液壓油在流動(dòng)過程中壓力、流量變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。國(guó)內(nèi)外的統(tǒng)計(jì)資料表明，液壓系統(tǒng)的故障70%85%是由于液壓油方面的原因引起的。在液壓系統(tǒng)中，液壓油的主要作用是：作為對(duì)系統(tǒng)中的能量進(jìn)行控制、轉(zhuǎn)換和傳遞的工作介質(zhì)。此外，液壓油還具有其他一些重要作用：潤(rùn)滑液壓元件、減少機(jī)器的摩擦和磨損、防銹、傳熱、沖洗粉末等作用。一般情況下，液壓設(shè)備選用液壓油時(shí)，應(yīng)從工作壓力、溫度、工作環(huán)境液壓系統(tǒng)及元件的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮。對(duì)于本設(shè)計(jì)中的液壓油的選定：依據(jù)以上確定的工作參數(shù)，可以看出比較符合市場(chǎng)上的CBG1016液壓泵，只不過CBG1016液壓泵的工作壓力為16，高于設(shè)計(jì)的工作壓力，所以選擇CBG1016的液壓油可以很好滿足工作要求。依據(jù)手冊(cè)可以確定液壓油的型號(hào)：HM46，推薦黏度20，適當(dāng)減小黏度值可以大致符合表1對(duì)于齒頂圓最大線速度的要求。齒寬的驗(yàn)證可以直接從表中看出符合要求。 Solidworks建模 齒輪建模首先安裝Toolboxbrowser插件。從工具菜單插件中選擇Toolboxbrowser選項(xiàng)，單擊確定完成。通過該插件可以方便的進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，對(duì)于一些標(biāo)準(zhǔn)件或參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的零件無(wú)需重復(fù)大量的工作。下面用此插件進(jìn)行齒輪的設(shè)計(jì)。打開界面右側(cè)的Toolboxbrowser,首先選擇標(biāo)準(zhǔn)，在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里面都有一系列標(biāo)準(zhǔn)件。由于軟件版本的實(shí)際限制，標(biāo)準(zhǔn)系列里面沒有GB，現(xiàn)選擇與GB相近，且通用性強(qiáng)的ISO標(biāo)準(zhǔn)。打開此標(biāo)準(zhǔn),選擇傳動(dòng)零件里的齒輪傳動(dòng)，從列表里右鍵單擊直尺圓柱齒輪，選擇生成零件，彈出對(duì)話框，從此對(duì)話框里設(shè)定參數(shù)便可生成所設(shè)計(jì)的齒輪。見圖1和圖2。圖1 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界面圖2 齒輪兩次保存齒輪，并分別命名“齒輪_1”、“齒輪_2”。 箱體建模第二步是箱體的設(shè)計(jì)，參照齒輪的尺寸，并按照通常齒輪泵箱體的形狀設(shè)計(jì)如下：草圖如圖所視，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(jìn)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(gè)草圖建立不同的拉伸特征組合起來(lái)。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3所示。圖3 箱體 Solidworks建?；驹瓌t基于三維設(shè)計(jì)的Solidworks采用全相關(guān)技術(shù)，并在設(shè)計(jì)思路上支持自下而上和自上而下的方式。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法往往從零件開始設(shè)計(jì)，畫零件圖，然后按尺寸把零件圖畫入裝配體圖，若設(shè)計(jì)零件較多，則尺寸數(shù)據(jù)太多容易出錯(cuò)。當(dāng)零件在裝配體中不合理時(shí)，需要返回更改，工作量很大，且容易有疏漏?；赟olidworks的設(shè)計(jì)可以這樣進(jìn)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(jì)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(jì)出關(guān)鍵零件，如本設(shè)計(jì)中的齒輪。運(yùn)用Solidworks的虛擬裝配功能把以上初步設(shè)計(jì)的零件裝配起來(lái)。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(rèn)各尺寸的配合是否干涉。以上操作均可視化,非常直觀方便,省去了頭腦中建模和圖紙中