【正文】 運(yùn)動(dòng)自由度，那些元件完全約束。 定位銷的設(shè)計(jì) 如圖 所示。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 混合掃描螺釘圓角 （ 4） 最后繪制螺紋，單擊“螺旋掃描”選擇“切口”，打開(kāi)切剪對(duì)話框，定義其屬性為“常數(shù)”、“穿過(guò)軸”、“右手定則”，單擊完成進(jìn)入軌跡定義，選取軌跡草繪平面，然后繪制軌跡草圖如圖 所示，繪制完成后單擊確定完成，輸入螺距 1，進(jìn)入草繪截面，繪制如圖 截面，然后預(yù)覽如圖 ，螺釘最后結(jié) 果如圖 所示。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 圖 拉伸螺釘特征 （ 2） 然后我們將螺釘?shù)牧獠劾烨谐鰜?lái)，首先選中螺釘端面進(jìn)入草繪，打開(kāi)“草繪器調(diào)色板”，我們選取一個(gè)正六邊形，將其放在圓心處，調(diào)整其參數(shù)草繪完成，點(diǎn) 擊確定進(jìn)入拉伸，輸入拉伸長(zhǎng)度 4，選擇去除材料，單擊確定創(chuàng)建特征如圖 所示。 其他零件的設(shè)計(jì) 至此齒輪油泵的主要零件以創(chuàng)建完成，下面還有很多裝配用的 小零件 ，包括：螺釘、填充、定位銷。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 齒輪軸的拉伸 （ 14） 通過(guò)平移創(chuàng)建基準(zhǔn)面 DTM2 與圓周軸相切如圖，在此基準(zhǔn)面上草繪如圖鍵槽拉伸封閉線框，拉伸深度為“ 7”，如圖所示。如圖 所示。 圖 編輯陣列 圖 陣列結(jié)果 （ 12） 將漸開(kāi)線隱藏，如圖單擊“顯示” “層樹(shù)” “層 ” “ 新建層 ” ，此時(shí)出現(xiàn)“曾屬性”對(duì)話框，然后選取兩根漸開(kāi)線，將名稱命名為“ LAY0001”濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 點(diǎn)擊確定完成。 圖 拉伸去除 圖 齒槽特征結(jié)果 （ 11） 選中齒槽，單擊陣列按鈕，進(jìn)行圓周陣列，如圖 所示，陣列方式選擇“軸”，陣列個(gè)數(shù)為齒數(shù) z=16，陣列角度為 。 （ 8） 點(diǎn)取確定退出操作，得到第 4 根藍(lán)色曲線，此時(shí)兩根曲線成八字如圖 圖 曲線 4 圖 草繪齒槽 （ 9） 用草繪曲線按鈕畫(huà)曲線：先畫(huà)一個(gè)直徑為 df 的齒根圓，用使用邊命令選取那兩根八字形曲線和齒頂圓，然后畫(huà)兩條分別于兩漸開(kāi)線相切并與齒根圓相交的直線，最后 去掉多余的線，草繪如圖 所示。 圖 輸入旋轉(zhuǎn)角度 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 （ 6） 得到第 3 根細(xì)紅色的曲線 ,該曲線與第一根曲線相交，此時(shí)第 2 根曲線消失，如圖 。 圖 漸開(kāi)線方程 圖 曲線 1 圖 曲線 2 （ 4） 選中藍(lán)色的曲線鏡像得到第 2 根藍(lán)色的曲線，此時(shí)兩根曲線是相交的八字形，如圖 所示。 圖 菜單管理器 圖 元素定義對(duì)話框 （ 3） 定義坐標(biāo)類型為“圓柱”，單擊完成進(jìn)入定義方程，此時(shí)屏幕上出現(xiàn)如圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 所示記事本，我們輸入如下漸開(kāi)線方程： ak=55*t rb=45/2 thetah=tan(ak)ak*pi/180 r=rb/cos(ak) theta=thetah*180/pi 然后，點(diǎn)擊“保存”，退出記事本，點(diǎn)取確定按鈕，此時(shí)在模型區(qū)域出現(xiàn)了藍(lán)色的曲線，如圖 所示。 （ 1） 用拉伸畫(huà)一個(gè)直徑為 da（齒頂圓），寬為 20 的圓柱體，如圖 所示。 圖 拉伸特征 圖 右蓋設(shè)計(jì)結(jié)果 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 齒輪軸的設(shè)計(jì) 齒輪的設(shè)計(jì)中最為重要的是漸開(kāi)線的繪制，對(duì)與如漸開(kāi)線等的復(fù)雜曲線，不能直接進(jìn)入草繪平面繪制，因?yàn)椴堇L平面提供的繪圖工具基本只能繪制那些常見(jiàn)的曲線和形狀。齒輪油泵右蓋最后設(shè)計(jì)結(jié)果，如圖 所示。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 左蓋設(shè)計(jì)結(jié)果 （ 1） 新建零件文件，輸入零件名稱 “ zuogai” ； （ 2） 創(chuàng)建外部繼承特征 ，如圖 ； （ 3） 創(chuàng)建拉伸實(shí)體特征 ，如圖 ； 圖 外部繼承特征 圖 拉伸實(shí)體 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 創(chuàng)建齒輪泵右側(cè)蓋的設(shè)計(jì) 齒輪油泵 右 蓋的設(shè)計(jì) 與做該相同，同樣運(yùn)用齒輪油泵骨架完成特征。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 泵體拉伸實(shí)體結(jié)果 齒輪油泵左蓋的設(shè)計(jì) 齒輪油泵左蓋的設(shè)計(jì)同樣以齒輪油泵骨架作為母體零件，綜合運(yùn)用拉伸、孔和鏡像復(fù)制等建模方法。 （ 3） 創(chuàng)建拉伸實(shí)體特征 ； 1） 單擊 “ 拉伸 ” 打開(kāi)設(shè)計(jì)板，在設(shè)計(jì)板中單擊 “ 放置 ” 打開(kāi)參照面板，單擊其中 “ 定義 ” 打開(kāi) “ 草繪 ” 對(duì)話框，選擇 FRONT 為草繪平面，接受其它默認(rèn)設(shè)置單擊 “ 草繪 ” 進(jìn)入草繪模式 ； 2） 在草繪平面內(nèi) 單擊“草繪”按鈕，選取“邊”，點(diǎn)擊“使用”，來(lái)抓取 繪制拉伸剖面圖，然后單擊 “ 確定 ” 退出草繪，調(diào)整方向輸入拉伸深度 “ 60” ，最后創(chuàng)建的拉伸實(shí)體如圖 。在 “ 類型 ” 中選 “ 零件 ” ，在 “ 子類型 ”中選 “ 實(shí)體 ” ，在 “ 名稱 ” 文本框中輸入零件名稱 “ bengti” 。 圖 繪制曲線 保存設(shè)計(jì)結(jié)果，作為骨架設(shè)計(jì)，關(guān)閉窗口。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 （ 4） 草繪曲線。 （ 2） 草繪基準(zhǔn)曲線 ； 圖 骨架草繪 1） 單擊“草繪工具”按鈕打開(kāi)“草繪”對(duì)話框； 2） 選取基準(zhǔn)平面 FRONT 作為草繪平面，其它設(shè)置接受系統(tǒng)默認(rèn)選項(xiàng)，單擊“草繪”，進(jìn)入草繪界面； 3） 在草圖內(nèi)繪制曲線如圖 。在 “ 類型 ” 選項(xiàng)組中選取 “ 零件 ” 選項(xiàng)，在 “ 子類型 ” 中選取 “ 實(shí)體 ” 選項(xiàng)，在 “ 名稱 ” 文本框中輸入零件名稱“ gujia” ； 2） 取消 “ 使用缺省模板 ” 復(fù)選項(xiàng)，單擊 “ 確定 ” 按鈕。 齒輪油泵骨架的設(shè)計(jì)主要是一系列基準(zhǔn)曲線的繪制，其隨后的建模設(shè)計(jì)建立在骨架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，齒輪油泵的骨架設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 。齒輪油泵包含多個(gè)零部件，其設(shè)計(jì)巧妙運(yùn)用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫(kù)這一特點(diǎn)并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計(jì)方法。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 2 Pro/ENGINEER 建模 本設(shè)計(jì)主要圍繞齒輪油泵設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)例展開(kāi)。 3. 齒輪端面間隙的泄漏 齒輪端面與前后蓋之間的端面間隙較大，此端面間隙封油長(zhǎng)度又短，所以端面間隙泄漏量，可占總泄漏量的 70%~75% 。 1. 泵體內(nèi)表面和齒頂徑向間隙的泄漏 由于齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向與泄漏方向相反，壓油腔到吸 油腔通道較長(zhǎng)，所以徑向間隙 泄漏量相對(duì)較小，約占總泄漏量的 10%~15%左右。但此種方法會(huì)使泵的容積效率降低，目前很少使用。 作用在泵軸上的徑向不平衡力，能使軸彎曲，從而引起齒頂與泵殼體相接觸，從而降低了軸承的使用壽命，這種危害會(huì)隨著齒輪泵壓力的提 高而加劇，所以應(yīng)盡量減少?gòu)较虿缓饬浚浞椒ㄈ缦拢? （ 1）縮小壓油口的直徑，使壓力油僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi) 。對(duì)從動(dòng)輪， K=。 10 徑向作用力不平衡 齒輪泵工作時(shí) ,液體作用在齒輪外緣上的壓力是不均勻的 ,由于在壓油腔和吸油腔之間存在著壓差 ,又因泵體內(nèi)表 面與齒輪齒頂之間存在著徑向間隙 ,可以認(rèn)為壓油腔壓力逐漸分級(jí)下降到吸油腔壓力。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，卸荷槽深度見(jiàn)表 。它的位置應(yīng)保證困液空間在容積達(dá)到最小位置以前與排出腔相連，過(guò)了最小位置后與吸引腔相連通。 消除困油現(xiàn)象的常用辦法，是在與齒輪端面接觸的兩側(cè)板上開(kāi)兩個(gè)用來(lái)引出困油液的溝槽，即卸荷槽。事實(shí)上，由于制造和安裝誤差，往往會(huì)出ε 1 的現(xiàn)象，這就造成齒輪傳動(dòng)不連續(xù)，高低壓油腔瞬時(shí)串通導(dǎo)致高壓油腔向低壓油腔倒流。 卸荷措施 產(chǎn)生困油現(xiàn)象的根本原因是重合度ε 1。 當(dāng)閉死容積由大變小時(shí)，被困在里面的液體受到擠壓，壓力急劇升高，遠(yuǎn)大于泵排出壓力，可超過(guò) 10 倍以上的程度。 齒寬的驗(yàn)證可以直接從表中看出符合要求。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。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。 齒輪分度圓直徑 )(48163 mmD ??? )(48163 mmD ??? 齒頂圓直徑 )(57)3( mmzmD a ??? 所以頂圓點(diǎn)的線速度 )/(???? ? 要想通過(guò)表 確定 maxu 是否符合要求，就要先確定液壓油的型號(hào)。 表 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸公式表 名 稱 符 號(hào) 計(jì) 算 公 式 齒數(shù) z 根據(jù)工作要求確定 模數(shù) m 由強(qiáng)度計(jì)算確定 分度圓直徑 d d =mz 齒頂高 ah mhh aa *? 齒根高 fh mchh af )( ** ?? 全齒高 h h =fa hh? 齒頂圓直徑 ad aa hdd 2?? 基圓直徑 bd ?cosddb ? 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 齒距 p p = πm 齒厚 s s = πm/2 齒槽寬 e e = πm/2 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a 2/)(21 mzza ?? 齒隙 c mcc *? 基圓齒距 bp ?? cosmpb ? 法向齒距 np ?? cosmpn ? 壓力角 α 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) α=20176。 ⑨泵體中心便心距偏差小于 ~ ,中心線平行度小于 ~。 ②齒頂圓和泵體配合； ③泵徑向間隙一般為 ~； ④一對(duì)齒輪寬度誤差小于~,一對(duì)齒輪同側(cè)軸套寬度誤差小于 ~； ⑤齒輪軸孔和齒頂圓之間的偏心量小于 。軸套一般采用 40 鋼、 40Cr 和青銅。 齒輪泵通常采用的零件材料有：泵體和端蓋采用鑄鐵或鋁合金，齒輪和軸采用45 鋼、 40Cr、 20CrMnTi、 20Cr、 38CrMoAl 等材料（前面兩種用于低壓齒輪泵，后面三種用于高壓齒輪泵）。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，裝配方便。齒寬按表。對(duì)于低壓齒輪泵， B=（ 6~10） m。但對(duì)于高壓齒輪泵，齒寬不宜過(guò)大，否則將使齒輪軸及軸承上的載荷過(guò)大，使軸及軸承設(shè)計(jì)困難。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 表 流量與模數(shù) 流量 Q（ l/min) 模數(shù) m(mm) 410 1032 3263 63125 （ 3）齒寬 B的確定 齒輪泵的流量與齒寬成正比，增加齒寬也可以相應(yīng)地增加流量。 中低壓齒輪模數(shù)按表 選取。但齒數(shù)太少將使液壓泵的流量和壓力脈動(dòng)增加，因此模數(shù)選擇要適當(dāng)。 我們知道，模數(shù) m 越大，泵的排量就越大，并且當(dāng)齒輪節(jié)圓直徑一定時(shí)，對(duì)排量來(lái)講，增 大模數(shù)比增加齒數(shù)有利。 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=12~25，高壓泵為減小外形尺寸，一般取 z =6~14,對(duì)流量脈動(dòng)要求不高的粘性液體輸送泵可取 z=6~8。為了減少軸承的受力，要減少齒頂 圓的直徑，這樣勢(shì)必要增大模數(shù)、減少齒數(shù)，因此高壓齒輪泵的齒數(shù)較少，一般 z=6~14。齒數(shù)為 14~17 的低壓齒輪泵由于根切較小，一般不需要進(jìn)行修正。 目前齒輪泵的齒數(shù)一般為 z=6~20。從增大泵的排量考慮，在齒輪分度圓直徑不變的條件下，齒數(shù)越少，泵的外形尺寸小，模數(shù)越大，泵的排量就越大。泵的結(jié)構(gòu)尺寸確濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 定后，再進(jìn)行有關(guān)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。容積損失主要是通過(guò)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側(cè)齒接觸線的泄露損失，其中軸向間隙泄露約占總泄露量的 75%80%，機(jī)械效率w? =，大流量泵機(jī)械效率低。為了避免容積效率嚴(yán)重下降，在實(shí)際工作中都不允許泵的轉(zhuǎn)速低于 300r/min。不同粘度的油液，其允許的齒頂節(jié)圓極限速度可按表 選取。允許的最高轉(zhuǎn)速與工作油液的粘度有關(guān)，粘度越高，允許的最高轉(zhuǎn)速就越低。轉(zhuǎn)速越高，流量越大。 齒輪油泵工作參數(shù)要求 （ 1） 流量 外嚙合齒輪泵在沒(méi)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，用 tq 表示。 圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 ? 齒輪油泵的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)齒輪泵時(shí)，應(yīng)該在保證所需性能和壽命的前提下，盡可能使泵的尺寸小、重量輕、制造容易、成本低。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 在齒輪泵體的拆裝過(guò)程中，需要表示各個(gè)零部件的位置和配合關(guān)系，為以后的再裝配提供指導(dǎo)說(shuō)明。齒輪油泵未拆裝前的示意圖見(jiàn)圖 。 畫(huà)裝配示意圖的順序是先畫(huà)主要零件的輪廓，然后按裝配順序把其他零件逐個(gè)畫(huà)出。裝配示意圖是用單線條和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)畫(huà)出來(lái)的。裝配示意圖是拆卸過(guò)程中所畫(huà)的記錄圖樣。 圖