【導(dǎo)讀】輪泵的齒輪，齒輪泵殼體進(jìn)行接觸強(qiáng)度分析。給出了基本參數(shù)的選取和計(jì)算方法。選定一個(gè)計(jì)算實(shí)例，計(jì)算出直線-共軛內(nèi)嚙合齒。件建立三維實(shí)體模型。下的變形，從而得出危險(xiǎn)截面、泵體和齒輪的危險(xiǎn)截面是否被破壞。計(jì)方法，完善解決方案。

　　

【正文】 荷進(jìn)行求解，包括施加約束條件、載荷。 3）然后進(jìn)行求解計(jì)算。 創(chuàng)建殼體的有限元模型 創(chuàng)建有限元模型將在 PRO/E 軟件中完成的殼體實(shí)體模，保存為 *.XT 格式的文件。然后導(dǎo)人 ANSYS 中。選用實(shí)體性單元 Solid95 并采用 ANSYS 智能劃分對(duì)殼體劃分網(wǎng)格。泵殼體的材料為球墨鑄鐵 QTS007，它的密度 P=7300 3/mkg ,重力加速度g=9 .8 2/sm 、彈性模量 E= ? ,泊松比為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 0. 25。 在內(nèi)嚙合齒輪泵的三維模型中直接導(dǎo)出殼體的實(shí)體模型，殼體的實(shí)體模型如圖 13， 圖 13 內(nèi)嚙合齒輪泵殼體實(shí)體模型 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 21 在 ANSYS 中網(wǎng)格劃分后的模型為圖 14 圖 14 內(nèi)嚙合 齒輪泵殼體的網(wǎng)格劃分 施加載荷并進(jìn)行求解計(jì)算 ANSYS 的載荷主要有六大類：位移約束、表面分布載荷、力、慣性載荷、體積載荷、耦合場(chǎng)載荷。在對(duì)殼體施加邊界約束時(shí)，考慮到端蓋在功能上與殼體一起形成低壓油腔與高壓油腔；在約束關(guān)系上，在殼體的底面施加全約束 (ALL DOF)?？紤]到內(nèi)嚙合齒輪泵的壓力分區(qū)，因而加載時(shí)只在高壓油區(qū)的內(nèi)壁及高壓油出口通道內(nèi)壁施 的壓強(qiáng)，模擬齒輪泵在 壓力載荷下的工況。施載荷和約束后，選擇相應(yīng)的命令， ANSYS 開始求解計(jì)算。圖 15 為加載時(shí)的圖像 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 22 圖 15 殼體加載上的圖像 查看求解結(jié)果 ANSYS 求解計(jì)算完后，通過(guò)后處理來(lái)查看殼體的變形情況。如圖 16，圖 17 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 圖 16 泵殼體的位移變化云圖 圖 17 泵殼體加載后殼體應(yīng)力變化效果圖 結(jié)果分析 殼體等效應(yīng)力分布圖由圖 16 和圖 17 可以看出，殼體的等效應(yīng)力主要分布在殼體的右半側(cè)，其中在高壓區(qū)的受力面、月牙槽內(nèi)側(cè)、高壓油出口通道出口處的應(yīng)力比較大，底座與圓腔接觸部分 的應(yīng)力也較大，最大應(yīng)力發(fā)生在殼體的出油口和底座與圓腔接觸部分，大小為 o= MPa，此應(yīng)力值遠(yuǎn)小于材料的屈服極限值 320 MPa 和抗拉強(qiáng)度值 500 MPa。計(jì)算結(jié)果表明泵殼體設(shè)計(jì)的強(qiáng)度完全能滿足使用要求。 主軸的應(yīng)力分析 主軸的有限元模型 在 PRO/E 環(huán)境中建立主軸的三維模型，并且導(dǎo)入到 軟件中進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。主軸采用 45 鋼，彈性模量 206GPa,泊松比為 ，選用三維實(shí)體單元 Solid 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 24 _Brick 20node95，結(jié)果如圖 18 圖 18 主軸的網(wǎng)格劃分模型 施加載荷并求解 由本文的 可知由主軸對(duì)齒輪施加的轉(zhuǎn)矩 mNT ? ，在求解過(guò)程中以主軸的花鍵一端固定為約束條件，在花鍵的相反一端施加轉(zhuǎn)矩 T。選取施加載荷一端的端面上的圓線，在線上取點(diǎn)，目的是在線上施加載荷。根據(jù)線上點(diǎn)的數(shù)目和施加載荷端端面直徑可知應(yīng)施加的力為 NF 6 7 5 22 ?? 。進(jìn)行求解，如圖 19 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 25 圖 19 主軸的應(yīng)力變化圖 結(jié)果分析 主軸的壓力分區(qū)是根據(jù)內(nèi)嚙合齒輪泵的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理建立的。有限元分析和傳統(tǒng)的計(jì)算方法都基于相同的壓力分區(qū)，但是，這兩種方法卻采用不同的力學(xué)模型，傳統(tǒng)的計(jì)算方法是通過(guò)假設(shè)所有液壓力產(chǎn)生的徑向力都作用在齒頂圓上，把過(guò)渡區(qū)的力近似等價(jià)為高壓區(qū)的力，并且求出總的徑向力，然后把總的徑向力簡(jiǎn)化到某個(gè)受力面，把滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)化為兩個(gè)鉸支座，然后用相關(guān)的理論公式進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核；有限元分析對(duì)力學(xué)模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分和加載，對(duì)過(guò)渡區(qū)和高壓區(qū)進(jìn)行了近似實(shí)際情況的加載，這不同于傳統(tǒng)計(jì)算方法 —— 把 過(guò)渡區(qū)等價(jià)于一個(gè)近似等價(jià)的高壓區(qū)，并且對(duì)齒根處進(jìn)行更細(xì)的網(wǎng)格劃分。因此通過(guò)有限元建模對(duì)齒輪軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析比傳統(tǒng)的計(jì)算分析更接近齒輪軸受力的實(shí)際情況；同時(shí)，能進(jìn)行輪齒最大位移的分析并且能找出最大位移變形的位置、齒輪軸最大彎曲應(yīng)力和輪齒最大彎曲應(yīng)力的位置。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 26 結(jié) 論 本文對(duì)直線 共軛內(nèi)嚙合齒輪泵進(jìn)行有限元分析。直線 共軛齒廓內(nèi)嚙合齒輪泵是一種新型齒輪泵，具有許多獨(dú)特的性能。本文以直線 共軛齒廓內(nèi)嚙合齒輪泵為研究對(duì)象，對(duì)其齒廓成形原理、嚙合特性、流量特性、設(shè)計(jì)參數(shù)、限制條件等問(wèn)題進(jìn)行了分析 和研究。其中對(duì)齒輪泵的嚙合齒輪副和齒輪泵的殼體等零件進(jìn)行了有限元分析。 以最輕重量為目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在理論研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用 PRO/engineer 進(jìn)行了齒輪泵三維模型的設(shè)計(jì)。 在闡述直線 共軛內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)及工作原理，分析直線 共軛齒輪副受力基礎(chǔ)上，利用有限元分析軟件 ANSYS 強(qiáng)大的計(jì)算能力，對(duì)直線 共軛齒輪泵的齒輪和殼體進(jìn)行有限元應(yīng)力分析，得到輪齒對(duì)的位移云圖和應(yīng)力效果圖，證明了所建模型及分析方法的可行性，對(duì)直線 共軛內(nèi)嚙合齒輪泵齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、參數(shù)的優(yōu)化和強(qiáng)度的校核具有一定的參考價(jià) 值。 由于時(shí)間、條件的限制，加上本人水平所限，還有一些問(wèn)題有待進(jìn)一步深入研究和探討，如 ： (1)輸出特性的理論分析 (2)齒輪泵的振動(dòng)分析 (3)樣機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) (4)齒輪泵的高壓研究 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 27 參考文獻(xiàn) [1] 叢小青，劉夢(mèng)仙，烏 駿．直線一共軛內(nèi)嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)方法 [J]．排灌機(jī)械， 2020， 26(1)： 3336 [2] 周秦源，孔遠(yuǎn)翔。米建龍。等．基于 Pro／ E 和 ANSYS 的齒輪接觸應(yīng)力的有限元分析 [J]．沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020， 24(4)： 34— 37． [3] Demenego A， Vecchiato D， Faydor L， et a1． Design and simulation of meshing of a cyeloidal pump[J]． Mechanism and Machine Theory， 2020(37)： 3l l一 332． [4] Litvin FL． Seol I H． Computerized determination of gear tooth surface as envelope to two parameter family of 8urfaces[J]． Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering， 1996， 138： 213— 225． [5] 崔建昆，秦山，聞斌．直線共軛內(nèi)嚙合齒輪副嚙合特性分析 [J]．機(jī)械傳動(dòng)，2020， 28(6)： 12— 15． [6] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：第 14 篇 [M]．第四版．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020：84— 87． [7] 李特文．齒輪嚙合原理 [M]．第二版．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1984． [8] Tuminger P， Bellaeh． Gear pump： The United States， 3491698[P]． 1970 一 01— 27． [9] 李宏偉，張方曉．內(nèi)嚙合齒輪泵的排量分析 [J]．液壓傳動(dòng)， 2020， (3)： 135— 136． [10] 薛風(fēng)先，胡仁喜，康士廷等 . 機(jī)械與結(jié)構(gòu)有限元分析 . 北京 .機(jī)械工業(yè)出版社 . 2020 [11] 雷秀 . 液壓與氣壓傳動(dòng) . 北京 . 機(jī)械工業(yè)出版社 .2020， 9 [12] 陳秀寧 .機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì) .浙江 .浙江大學(xué)出版社 .1999 [13]Tong S H。Yang D C H On the generation of new lobe pumps for higher pumping flowrate[外文期刊 ]2020(7) 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 28 謝 辭 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了許多老師和同學(xué)的幫助，對(duì)幫助過(guò)我的老師和同學(xué)報(bào)以最誠(chéng)摯的感謝，謝謝你們！ 此次設(shè)計(jì)中，綜合運(yùn)用了大學(xué)四年來(lái)所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，深刻的理解學(xué)校，學(xué)院給我們安排課程的合理性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，參考了許多專業(yè)資料，從中發(fā)現(xiàn)我們四年所學(xué)到專業(yè)知識(shí)能夠很好的運(yùn)用到實(shí)際中去，這使在將要踏上工作路上的我們信心倍增，證明我們有能力去解決以后 工作中會(huì)遇到的問(wèn)題。 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，那日蘇老師給予了我很多鼓勵(lì)和悉心的指導(dǎo)，那日蘇老師有著深厚的專業(yè)知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，在對(duì)我所設(shè)計(jì)的作品中給予了很多建設(shè)性的意見(jiàn)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也出現(xiàn)了很多在以往課堂上對(duì)一些專業(yè)知識(shí)的更深層次的理解，同時(shí)在出現(xiàn)了一些自己棘手的問(wèn)題。出現(xiàn)問(wèn)題的同時(shí)，我會(huì)積極的和同學(xué)討論，探討問(wèn)題的解決方法。同學(xué)的一些想法也給予我很多的啟示。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)很復(fù)雜，但在不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，討論問(wèn)題，解決問(wèn)題下，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)變得趣味十足。 通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我體會(huì)到了要學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，培養(yǎng)獨(dú)立 解決問(wèn)題的能力，但不是盲目的鉆牛角尖。遇到自己想不通的問(wèn)題時(shí)要多與老師和同學(xué)交流，會(huì)有柳暗花明又一村之感。再次感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，真心的感謝你們！ 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 29