【正文】 最后衷心感謝理解與支持我的爸爸媽媽 。感謝鄧?yán)蠋煂?duì)我學(xué)習(xí)上的悉心指導(dǎo)和生活上無微不至的關(guān)懷。 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 VB 開發(fā)的齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有二大功能，一是可以完成齒輪泵主體的設(shè)計(jì)任務(wù)，只需改變齒輪泵的相關(guān)參數(shù)，就可以設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品；二是可以通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)齒輪的虛擬裝配，為齒輪泵的虛擬制造提供了基礎(chǔ)。 在 Solidworks API 中可以使用的配合類型也有八種。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(dòng)進(jìn)行，并可保證設(shè)計(jì)對(duì)零部件間所要求關(guān)系的一致。 圖 51 齒輪泵齒輪參數(shù)計(jì)算模塊 關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) SolidWorks 不僅支持傳統(tǒng)的自下而上的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且可以自上而下進(jìn)行設(shè)計(jì)。它提供尺寸驅(qū)動(dòng)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。 SolidWorks 是一套基于 Windows 的 CAD/CAE/CAM/PDM 桌面 集成系統(tǒng)，是美國(guó) SolidWorks 公司于 1995 年 11 月研制成功的，它總結(jié)和繼承了大型 CAD軟件的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)全參數(shù)化的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)。 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? 。 由于齒輪的嚙合長(zhǎng)度最少為 13LB? ,設(shè)其最少長(zhǎng)度為 13LB? ,則 變量桿的軸向擺動(dòng)距離 22 1 5 1 033B m m? ? ? ? ?。 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(jiǎn)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(dòng)軸連 接。 泵體的強(qiáng)度計(jì)算可按厚薄壁圓筒粗略計(jì)算拉伸應(yīng)力 ? ，計(jì)算公式為 ? ?22220 .4 1 .3 .ey syeRR P M P aRR? ?? ? 式中： yR —— 泵體的外半徑 ? ?mm eR —— 齒頂圓半徑 ? ?mm sP —— 泵體的試驗(yàn)壓力 ? ?MPa 一般取試驗(yàn)壓力為齒輪泵最大壓力的兩倍，即 2 2 1 5 3 0sP P M P a M P a? ? ? ? 代入數(shù)據(jù)可得 22 22 222 2 2 20 . 4 1 . 3 0 . 4 2 8 . 5 1 . 3 5 3 . 5. 3 05 3 . 5 2 8 . 5eysyeRR PRR? ? ? ? ?? ? ???MPa ? ? ? 350s MPa??? 因此所選泵體的材料及其尺寸滿足要求。 從動(dòng)軸上的軸承 受力分析及壽命計(jì)算 從動(dòng)軸上選用的軸承為 角接觸球軸承 ，其 型號(hào)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(dòng)軸上安裝的齒輪與主動(dòng)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(dòng)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。 齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 齒輪的材料及齒數(shù)的選取 選取齒輪的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 220~ 240HBs 齒輪的齒數(shù)為 Z = 17 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式 ? ?321...H H E HdK T u ZZdu??? ??? 式中： HZ 區(qū)域系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 a = 20176。 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。 IIIII 軸段在其內(nèi)部腔體內(nèi)，而腔體直徑為 57 mm ， 故 II IIId? =57mm ,取其長(zhǎng)度 II IIIl? =5 mm . 由一較大軸肩，取 III IVd? =25mm ，而其長(zhǎng)度為 III IVl ? =70 mm ； 同時(shí)在軸段 III 處也有一軸套其直徑 D =25mm 。因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱 性， 故可略去靜強(qiáng) 度校核。 31及 167。由表 151 查得 B? =640MPa， 1?? =275MPa，1?? =155MPa。截面 C 生雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里中軸的直徑最大，故截面 C 也不必校核。因此1[]ca???? ，故安全。 = cosntFF ?? =176。 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(cè)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(cè)得許用擠壓應(yīng)力 [p?]=100~120MPa,取[p?]=110MPa,鍵的工作長(zhǎng)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。 右端軸承的左端面采用軸肩進(jìn)行軸向定位，定位軸肩高度 h =2mm ，則VVId? =27mm ，并取長(zhǎng)度略長(zhǎng)些，取 VVIl? =32mm 。 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 。 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)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)選用 HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器， 其公稱轉(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 。 = 則取 gD = 10mm 1O 2O /2 dD /2 = aD /2cos ? ′ 7 ? dD = 1O 2O aD cos ? ′ = 51 – 57cos45176。 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。 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 。 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。 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。因此就有最高轉(zhuǎn)速的限制。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。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。 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(dòng)控制的泵類產(chǎn)品 。 I 變量齒輪泵的設(shè)計(jì) 摘要 齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、自吸能力強(qiáng)、抗油液污染能力強(qiáng)，在液壓系統(tǒng)中常用作動(dòng)力裝置，特別是在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用更廣泛。由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chǎng)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。而對(duì)軸向并聯(lián)齒輪泵及流量計(jì)來說，齒輪的齒數(shù)滿足 Z ＝ 41K? （ K 為自然數(shù)）。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(duì)液流的阻力，從而還能減小內(nèi)泄漏。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。 = 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 = ar