【正文】 安全。因?yàn)殍T鐵是脆性材料，所以其許用拉伸應(yīng)力 ??? 的值應(yīng)取屈服極限應(yīng)力， 即此處 ? ? ? ? 350s M Pa???? 。 1D 與從動軸配合 ，故 1D = 25mm 。齒輪泵與柱塞泵相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、抗污染能力強(qiáng)及維護(hù)要求低的優(yōu)點(diǎn)，且齒輪泵應(yīng)用廣泛，型號較多，開發(fā)齒輪泵的參數(shù)化虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)，有著重要的實(shí)際應(yīng)用意義和現(xiàn)場應(yīng)用價(jià)值。其中最重要的是齒輪的參數(shù)計(jì)算，為制造方便，齒輪泵的齒輪通常采用增一齒修正法，其參數(shù)計(jì)算不同于通常的齒輪設(shè)計(jì)，如圖 51： 設(shè)計(jì)計(jì)算模塊根據(jù)已知的齒輪泵工作壓力、負(fù)載、轉(zhuǎn)速等設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì) 28 算齒輪泵各零件的結(jié)構(gòu)尺寸，并根據(jù)計(jì)算公式及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化選型。 使用配合關(guān)系， 可以 相對于其它零部件來精確地定位零部件， 同時(shí)也 可定義零部件如何相對于其它的零部件移動和旋轉(zhuǎn) ，在這里主要研究的是零件配合時(shí)相互的定位關(guān)系。Mechanism andMachineTheory, 2021 (35): 117 — 130 [10]Deng G, NakanishiT. Bending load capacity enhancement using an asymmetric tooth profile. JSME Int J, 2021, 46(3) : 1171 [11]Litvin F L, Lian Q. Asymmetric modified gear drives: reduction ofnoise, localization of contact, simulation ofmeshing and stress analysis. Computer Methods Appl Mech Eng, 2021 (188): 363 32 致謝 在論文完成之際，首先向我的導(dǎo)師鄧海順老師表示我最誠摯的謝意。 。從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量 ,縮短設(shè)計(jì)試制周期，降低試制費(fèi)用，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭能力。 圖 52 齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)主界面 29 利用 VB 調(diào)用 SilidWorks 利用下面一段程序就可以通過可視化編程軟件 VB 調(diào)用 SolidWorks軟 件，如圖 52 所示，就是利用 VB 開發(fā)出的齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主界面 。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(jì)者的意圖。 27 第 5 章 基于 SolidWorks 的齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng) 引言 齒輪泵是一種應(yīng)用廣泛的液壓泵，它與其它液壓泵一樣，為液壓系統(tǒng)提供動力，保證液 壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行，齒輪泵的工作原理是通過兩個(gè)齒輪輪齒的互相嚙合，實(shí)現(xiàn)密封容積的變化，從而達(dá)到輸出具有一定能量的油液目的。當(dāng)變量桿來回?cái)[動時(shí)，從動軸作軸向的來回移動，從而由從動軸帶動齒輪來回移動，進(jìn)而改變兩齒輪的嚙合長度 。 泵體 的 設(shè)計(jì)計(jì)算和 強(qiáng)度 校核 泵體的設(shè)計(jì)計(jì)算 選取泵體的長度為 158mm ，其厚度即為齒輪的齒寬 15mm ，因此選擇相互對稱的管螺紋 18G 作為齒輪泵的進(jìn)出油口。 截 面 C 的抗彎 截面 系數(shù) 3 3 3 30. 1 0. 1 12 17 2. 8W d m m m m? ? ? ? 截面 C 的彎曲應(yīng)力 3 5 7 3 . 1 6 0 3 2 0 . 6 81 7 2 . 8b M M P a M P aW? ? ? ? 16 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由 表查得 [ 1?? ]= 60MPa 則 b? [ 1?? ] , 故安全 。至此，主動軸的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)束。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按附表 32 查 取。 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 判斷危險(xiǎn)截面 截面 A , II , B , III 只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面 A , II , B , III 均無需校核。 鍵的標(biāo)記為：鍵 6 25 GB109679 (2)B 型鍵的材料為鋼，查手冊得許用擠壓應(yīng)力 [ p? ]=100~120MPa,取[ p? ]=110MPa,鍵的工作長度 lL? =10 mm ，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度? = 7= 由式 332 1 0 2 3 9 . 8 2 3 5 1 03 . 5 1 0 2 6p T k ld? ? ? ??? ??=[ p? ],故符合要求。 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 。 = 則取 gD = 10mm 主 動軸的計(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=此時(shí)齒輪上的徑向力得到了平衡。 = 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。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液流的阻力，從而還能減小內(nèi)泄漏。由于它的結(jié)構(gòu)簡單，流量調(diào)節(jié)方便，使液壓系統(tǒng)效率提高，節(jié)省能源， 適用于在中、低壓范圍內(nèi)取代市場上的變量葉片泵，或制成適用于需變量供給各種液狀流體的專用變量泵， 可在許多液壓系統(tǒng)中代替定量齒輪泵，將在某些領(lǐng)域成為齒輪泵的換代產(chǎn)品。 變量齒輪泵是一種恒壓力型變量齒輪泵， 主要用于液壓機(jī)械變量供油和其它液狀流體需變量調(diào)節(jié)或變量自動控制的泵類產(chǎn)品 。但齒數(shù)太少將使流量的輸油 量及壓力脈動增加，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。 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。 將壓油腔擴(kuò)大到接近吸油腔側(cè)，在工作過程中只有 1~ 2 個(gè)齒 起 密封作用 在軸套的外圈開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 。 = 則取 gD = 10mm 1O 2O /2 dD /2 = aD /2cos ? ′ 7 ? dD = 1O 2O aD cos ? ′ = 51 – 57cos45176。 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 。 軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平鍵聯(lián)接 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得 半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用 A型 平鍵 b h l?? = 6 6 25 ， 半聯(lián)軸器與軸的配合為 7/ 6Hk 齒輪與軸的聯(lián)接，選用 B 型 平鍵 b h l??= 8 7 10， 齒輪與軸的配合為 7/ 6Hn 鍵的強(qiáng)度校核 9 (1)A 型鍵的材料為鋼，查手冊得許用擠壓應(yīng)力 [p?]=100~120MPa,取[p?]=110MPa,鍵的工作長度 l L b??=256=19mm ,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度? = 6=3mm 由式 332 1 0 2 3 9 . 8 2 3 5 1 03 1 9 1 9p T k ld? ? ? ??? ??=[ p? ],故符合要求。因此1[]ca???? ，故安全。由表 151 查得 B? =640MPa， 1?? =275MPa，1?? =155MPa。因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱 性， 故可略去靜強(qiáng) 度校核。 圖 37 軸的載荷分析圖 由以上圖可以計(jì)算： 表 32 截面 C 的載荷值 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 12NH NHFF? = 12NV NVFF? = 彎矩 HM = .Nmm VM = .Nmm 總彎矩 M M = 22HVMM? = .Nmm 精確 校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，由于軸不受扭矩作用，則 只需要計(jì)算 軸 上危險(xiǎn)截面 CC? 的彎曲應(yīng)力即可。 從動軸上的軸承 受力分析及壽命計(jì)算 從動軸上選用的軸承為 角接觸球軸承 ，其 型號為 7100C ，其基本參數(shù)如下： 表 34 角接觸球軸承 7100C 基本參數(shù) 基本尺寸 /mm 安裝尺寸 /mm 基本額定載荷 /KN d D B ad aD a rC 0rC 12 28 8 從動軸上安裝的齒輪與主動軸上的一樣也為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，齒輪不受軸向力，同理所選角接觸球軸承也只承受徑向載荷 rF ，則軸承的受力分析： 圖 310 角接觸球軸承受力分析圖 21 如圖所示， 34 2 568 .41 2 284 .205r r rF F F N N? ? ? ? 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 137可得 drF eF? 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 135可知由插值法計(jì)算 e= ，則兩軸承的派生軸 向力 34 2 0 .3 5 8 6 2 8 4 .2 0 5 2 5 0 .9 5 8d d rF F e F N? ? ? ? ? 由 arF F e? 可得， X=1,Y=0, 34 F N?? ，則軸承的當(dāng)量動載荷應(yīng)為： ? ? ? ?3 4 3 3 1 .2 1 2 8 4 .2 0 5 0 5 0 .9 5 8 3 4 1 .0 4 6p r aP P f X F Y F N? ? ? ? ? ? ? ? ? 由上表 34可知 rC =, 0rC = 驗(yàn)算壽命： 3661 0 1 0 5 . 4 26 0 6 0 1 0 0 0 0 . 3 4 1 0 4 6h CL nP?? ? ? ???? ? ? ??? ? ? ? h? 滿足壽命，故合格。 105 2 , 6D M n D M n? ? ? ? ? ? ② 材料： 45 鋼 25 圖 44 小圓螺母結(jié)構(gòu)圖 表 43 小圓螺母相關(guān)尺寸 mm 螺紋規(guī)格DP? kd m h t C 1C max min max min 12 ? 22 6 4 2 26 變量機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖 45 變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖 此結(jié)構(gòu) 與右泵蓋的外凸部分配合并用 M3 的開槽圓柱頭螺釘與泵蓋連接，變量桿與從動軸連 接。 變量機(jī)構(gòu)突出的部分為了使其不與 1D 所在的孔相連，則取 20H mm? 。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。一個(gè)約束關(guān)系能使許多零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自動進(jìn)行，并可保證設(shè)計(jì)對零部件間所要求關(guān)系的一致。 30 圖 53 齒輪泵的裝配系統(tǒng) 結(jié)論 以 三維設(shè)計(jì)軟件 SolidWorks 為基礎(chǔ)，結(jié)合可視化編程軟件 V