【正文】 ……17圖 72 溢流閥……………………………………………………………………………170圖 81 墊片結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………18圖 82 軸端密封件結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………18圖 91 主動軸結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖……………………………………………………………20圖 111 夾具裝配圖……………………………………………………………………35高成心：齒輪泵設(shè)計(jì)及關(guān)鍵部件工藝設(shè)計(jì)VI表格清單表 61 卸荷槽h……………………………………………………………………………….14表 101 方案一……………………………………………………………………………..…24表 102 方案二………………………………………………………………………………..24表 103 終選方案…………………………………………………………………………….25表 104 加工余量…………………………………………………………………………….36安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引言齒輪泵是液壓系統(tǒng)中的傳動元件，在液壓傳動與控制技術(shù)中，齒輪泵占很大的比重，它廣泛應(yīng)用于機(jī)床、輕工、冶金、建筑、船舶、飛機(jī)、汽車、石化等機(jī)械產(chǎn)品中。同時，齒輪泵還存在一些不足，如排量小、流量和壓力脈動較大、噪聲較大、高溫效率低等。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，各種傳統(tǒng)動力傳動裝置的不斷被淘汰，齒輪泵在液壓動力裝置的應(yīng)用領(lǐng)域仍然占有很大的一個比例，它具有許多其他零件不能夠替代的地方，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，自吸性好，污染敏感性小，可靠性高，壽命長，制造容易，維修方便，價格便宜，這些特點(diǎn)就是齒輪泵在液壓動力領(lǐng)域仍然具有很高的地位的基礎(chǔ)。當(dāng)齒輪泵主動齒輪轉(zhuǎn)動，吸油腔齒輪脫開嚙合，齒輪的輪齒退出齒間，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管路、吸油腔進(jìn)入齒間。這是齒輪進(jìn)入嚙合，使密封性逐漸減小，齒輪間部分的油液被擠出，形成了齒輪的壓油過程。當(dāng)齒輪泵的主動齒輪有電機(jī)帶動不斷轉(zhuǎn)動時，齒輪脫開嚙合一側(cè)，由于密封容積變大，則不斷從油箱中吸油，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)，由于密封容積減小則不斷地排油，形成一個不斷循環(huán)的過程。作為機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，對于齒輪泵的了解有過一些，也曾做過與之相似得減速器的課程設(shè)計(jì)，但是對于獨(dú)立的設(shè)計(jì)一個齒輪泵還是沒有做過的，本次設(shè)計(jì)就是為了可以在設(shè)計(jì)一個齒輪泵的過程中，了解一個齒輪泵設(shè)計(jì)需要哪些步驟。本次設(shè)計(jì)中會通過一些制圖軟件來建立齒輪泵的相關(guān)圖形，相信在利用這些軟件的過程中讓我們會對齒輪泵有一個更加深刻的了解。這么多的優(yōu)點(diǎn)奠定了它在工業(yè)生產(chǎn)中不可替代的作用。目前，盡管國內(nèi)的許多企業(yè)都生產(chǎn)出不少用于輸送高黏度液體的齒輪泵，但是由于測試的手段的不完善，在材料的選擇，泄露與噪聲防治方面仍有一些問題。因此，我國許多的企業(yè)所使用的齒輪泵還在依靠進(jìn)口。在當(dāng)前制造環(huán)境中，加工工藝規(guī)程已成為困擾零件加工的一個大問題。因此目前由于加工工藝規(guī)程不當(dāng)而影響零件的加工質(zhì)量、加工效率和刀具磨損的情況還比較嚴(yán)重。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)存在如下主要問題：1） 在加工零件緣條或輪廓時，由于拉刀或讓刀造成厚度尺寸和輪廓形狀不準(zhǔn)確；2）空刀過多，零件有效切削的時間較少，從而延長了零件的加工周期；3）切削力過大，造成零件變形或定位狀態(tài)改變； 4）加劇了機(jī)床和刀具的振動，降低了零件的表面質(zhì)量；5）刀具磨損劇烈，從而降低了刀具耐用度；6）在零件轉(zhuǎn)角處拉刀，造成零件過切；7）工時定額不準(zhǔn)，使得高速切削加工的管理水平難以進(jìn)一步提高；8）在數(shù)控加工中心，由于工藝過程選擇不當(dāng)而造成的零件超差報(bào)廢現(xiàn)象十分普遍，以至于目前大多數(shù)工藝人員依然依靠工作經(jīng)驗(yàn)，或是通過查詢有關(guān)的資料來擬定工藝規(guī)程。我們將針對齒輪殼的加工過程，對涉及加工過程中的機(jī)床、刀具、零件及其相配套的工藝規(guī)程等進(jìn)行科學(xué)整理、歸納和完善，對其加工工藝進(jìn)行優(yōu)化和管理。同時，要掌握利用 solidworks 軟件進(jìn)行三維建模的基本方法。高成心：齒輪泵設(shè)計(jì)及關(guān)鍵部件工藝設(shè)計(jì) 4 第 2 章 泵的結(jié)構(gòu)確定 性能參數(shù)的確定由任務(wù)書可知，本次設(shè)計(jì)齒輪泵的工作壓力為 20MPa，實(shí)際流量為 15 升/分。電機(jī)本次設(shè)計(jì)選用的是 Y132S4 型功率 P=，滿載轉(zhuǎn)速 n1=1440r/m，所以齒輪泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)該與電機(jī)的轉(zhuǎn)速相同。 齒輪結(jié)構(gòu)的確定齒輪也有兩種結(jié)構(gòu)形式（1） 由齒輪和軸做成一體的齒輪軸形式（2） 由齒輪和軸做成分離的結(jié)構(gòu)形式 通過鍵來連接齒輪軸的結(jié)構(gòu)形式由于結(jié)構(gòu)緊湊、裝配方便比較普遍應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)中選用的就是齒輪與軸分離的結(jié)構(gòu)形式，采用圓頭平鍵來連接軸與齒輪的。通過軸向的間隙泄露的油液流入軸承內(nèi)以實(shí)現(xiàn)對軸承的潤滑作用。泵體為三片式結(jié)構(gòu)，在泵體與前后泵蓋之間沒有側(cè)板，采用單個圓形卸荷槽，加工在前后泵蓋的壓油腔一側(cè)，軸向間隙為 ~。在前后泵蓋的吸壓油腔一側(cè)加工一直槽使之與軸承部位可以相通利用吸油腔的油液來潤滑軸承，吸油腔和排油腔均設(shè)在后泵蓋上。軸向液壓間隙補(bǔ)償大多數(shù)采用浮動側(cè)板或是浮動軸套，很少采用撓性側(cè)板的。側(cè)板又可以分為一面浮動式和兩面浮動式。高成心：齒輪泵設(shè)計(jì)及關(guān)鍵部件工藝設(shè)計(jì) 6 圖 2 3 軸向間隙補(bǔ)償原理圖撓性側(cè)板式軸向間隙補(bǔ)償裝置撓性側(cè)板式間隙補(bǔ)償裝置與浮動側(cè)板的工作原理是一樣的，把高壓油引到撓性側(cè)板的背面，側(cè)板在高壓油的作用下產(chǎn)生撓度，限制側(cè)板與齒輪端面的間隙，從而起到軸向間隙補(bǔ)償?shù)淖饔猛ㄟ^以上的比較，固定間隙補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，所以本次設(shè)計(jì)選用固定間隙補(bǔ)償裝置。 模數(shù) 排量一定時，模數(shù)大的，泵的外形尺寸小，根據(jù)公式 （31）Qm)~2.(?式中 Q流量通過計(jì)算對照標(biāo)準(zhǔn)選用齒輪模數(shù) m=4 齒輪計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表 102 和 104 可知齒輪的齒頂高系數(shù) ha*=1 頂隙系數(shù) c*= 將此系數(shù)帶入公式可以計(jì)算出齒輪的各個相關(guān)直徑參數(shù)根據(jù)漸開線嚙合原理可以知道，不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù) xmin可以計(jì)算的 （???zx2）本次設(shè)計(jì)采用的是等變位齒輪傳動，所以 x1=x2=xi=，現(xiàn)在已知齒輪的變位系數(shù)、模數(shù)、齒數(shù) z1=z2=14，我們可以參考文獻(xiàn)[2]表 104 求的齒輪其他參數(shù)為： （3mzd56141???3） (33)mxha 704.)()*(11 ????(34)mcaf 296.).25()(11 ????高成心：齒輪泵設(shè)計(jì)及關(guān)鍵部件工藝設(shè)計(jì) 8 (35)mmcha 94)(*)2( ?????(36)daa ? (37)mhff ????(38)??da6/21?(39)????3120cos154arcosr0??z(310)?0tan24.)(?ivz .)3( ＞??ivi(311)??）（π ??s=24mm在實(shí)際設(shè)計(jì)中一般都留有一定的齒側(cè)間隙 。~.0 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 4 章 軸的設(shè)計(jì) 計(jì)算軸的最小直徑軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]式 152 可知軸的最小直徑 d，(41)310nPA?式中 取 112，n 為軸的轉(zhuǎn)速即電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/min， 為主軸的功率，查參考0A 1文獻(xiàn)[6]表 17 可知帶輪的傳動效率 ，?帶 輪?，電機(jī)功率為 千瓦，所以主軸的功率為 。從動軸的設(shè)計(jì)可以參考主動軸的設(shè)計(jì)，從動軸結(jié)構(gòu)如下圖 42高成心：齒輪泵設(shè)計(jì)及關(guān)鍵部件工藝設(shè)計(jì) 10 圖 42 從動軸 鍵的選擇此次設(shè)計(jì)中，一共有三處采用平鍵連接，分別為主動軸與帶輪連接和齒輪與軸的連接，根據(jù)軸的直徑，可以確定，帶輪與主動軸連接選用 GB/T 1096 圓頭普通平鍵（A）型 鍵 ，齒輪連接采用的鍵都為鍵 連接。實(shí)體圖如圖 44 滑動軸承安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 5 章 進(jìn)出油口尺寸計(jì)算齒輪泵的油液的導(dǎo)入和導(dǎo)出是通過其進(jìn)出油口來實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)出油口的大小可以控制齒輪泵的油液的量和速度，本次設(shè)計(jì)的齒輪泵的進(jìn)出油口是根據(jù)極限流速限制的原則來確定的。壓d?力高時， 盡可能的小以減小軸承負(fù)載，但受到流速限制，出口流速不應(yīng)超過 8m/s，d?所以可以根據(jù)公式 （51）smDQFV/842???式中 F 為進(jìn)出油口面積（ ） ，D 為進(jìn)出油口直徑（ mm） ，Q 為泵的流量為 15 升/2m分。mDd12?mDs16?高成心：齒輪泵設(shè)計(jì)及關(guān)鍵部件工藝設(shè)計(jì) 12 第 6 章 卸荷槽的分析與設(shè)計(jì) 卸荷槽的選擇齒輪泵在工作的過程中，同時嚙合的齒應(yīng)多于一對，即重疊系數(shù) ε＞1（一般取 到 之間） ，才能正常工作。當(dāng)重疊系數(shù) ε＞1 時，齒輪泵在嚙合的過程中，前一對齒輪尚未脫開嚙合，后一對齒輪以開始嚙合，所以同時嚙合的吃有兩對。由于液體的可壓縮性很小，當(dāng)困油容積由大變小時，存在于困油容積中的油液受擠壓，壓力急劇上升，大大超過齒輪泵的工作壓力，同時困油容積中的油液也會從一切可泄露的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸和軸承受到很大的沖擊載荷，產(chǎn)生很大的徑向力，增加功率損失，并使液體發(fā)熱，產(chǎn)生噪聲和振動，降低齒輪泵的工作平穩(wěn)性和壽命。困油現(xiàn)象是齒輪泵不可避免的技術(shù)問題，必須采取措施解決。開卸荷槽總的原則是：在保證高低壓腔互不溝通的前提下，設(shè)法使困油容積和吸油腔或壓油腔相通。2. 相對齒輪中心線不對稱布置的雙卸荷槽（1） 向低壓側(cè)偏移的不對稱雙卸荷槽；（2） 向高壓側(cè)偏移的不對稱雙卸荷槽（有齒側(cè)間隙的泵一般不采用這種結(jié)構(gòu)） 。卸荷槽的位置與齒輪泵的齒側(cè)間隙大小有關(guān)，無齒側(cè)間隙或間隙很小時，其距中心線的距離要小，只相當(dāng)于有齒側(cè)間隙的一半。一般卸荷槽的形狀分矩形和圓形，在實(shí)際生產(chǎn)中相對中心線不對稱布置雙圓形卸荷槽應(yīng)用較為普遍。（b） 當(dāng)困有容積最小時，吸油腔應(yīng)與壓油腔隔開；（c） 當(dāng)困油容積由小變大時，該容積應(yīng)與吸油腔相通。圖 61 雙矩形卸荷槽結(jié)構(gòu)圖圖中困油容積 VB正處于最小位置，兩個卸荷槽的邊緣正好與嚙合點(diǎn) D、E 相接。過了最小位置，又始終與吸油腔相通。這種卸荷槽的的主要尺寸的計(jì)算公式如下：1）卸荷槽的間距 a(61)式中 為齒輪的嚙合角，A 為齒輪的實(shí)際中心距。 即i(62)式中 R i為齒根圓直徑。只要使圓形卸荷槽的圓周與困油容積處于最小位置時的兩個嚙合點(diǎn)相交就可以達(dá)到協(xié)和的目的。ga3）卸荷槽深度(65)有側(cè)隙的對稱雙卸荷槽，用于低壓齒輪泵已能滿足卸荷要求，但對于中高壓、高壓齒輪泵，尚有卸荷不完善的地方。無側(cè)隙（或側(cè)隙很小時）的對稱雙卸荷槽，因兩卸荷槽之間的的距離僅為有側(cè)隙卸荷槽的一半，卸荷是充分的，不需要向低壓側(cè)偏移的卸荷槽結(jié)構(gòu)。圖 63 低壓側(cè)偏移不對稱卸荷槽這種卸荷槽主要尺寸計(jì)算方法如下：（1） 不對稱雙矩形卸荷槽1）高壓側(cè)的邊緣與齒輪中心線的距離 ga(66)2）卸荷槽最佳長度 、gcd (67))(22gigaR??(68)式中 為低壓側(cè)的邊緣與齒輪中心線的距離。ah 卸荷槽的計(jì)算通過前面的比較，本次設(shè)計(jì)的卸荷槽形式選用對稱雙矩形卸荷槽的形式，由前面介紹時可以得到計(jì)算的方法，已知中心距 A=56mm,齒數(shù) Z=14，模數(shù) m=4,壓力角 為0?20176。圖 64 卸荷槽尺寸結(jié)構(gòu)所以最后卸荷槽設(shè)計(jì)尺寸如下圖 64。 （1） （2） （3） （4） （5）圖 71 泵體、泵蓋的外部結(jié)構(gòu)由圖 71 可以看到，泵體在水平方向（3）圖看可以假設(shè)分為三個階段，第一階段主要為用于與泵蓋的連接；第二階段主要是泵的工作區(qū)，泵通過這部分來實(shí)現(xiàn)了油液的輸送，左右兩邊凸臺為齒輪泵的進(jìn)、出油口；第三階段為輔助支撐階段，用于支撐軸和軸承的。泵蓋的尺寸根據(jù)泵體和軸承可以確定。的傾斜角度便于鑄造時可以方便取出泵體鑄件。泵蓋上的溢流閥結(jié)構(gòu)如下圖圖 72 溢流閥鋼球直徑為 ，閥的左端孔的直徑為 ，右端與螺紋連接段直徑為 。本次設(shè)計(jì)中需要密封件的地方有軸與泵體的連接處、泵蓋與泵體連接處都需要密封，泵體與泵蓋連接處密封所用的是一種墊片結(jié)構(gòu)，具體尺寸可以根據(jù)泵體與泵蓋的連接面的尺寸來確定，具體結(jié)構(gòu)如圖 81圖 81 墊片的結(jié)構(gòu)軸與泵體連接處密封件根據(jù)軸的尺寸來確定的，與泵體連接處的軸的直徑為，因此可以確定密封件的內(nèi)徑為 ；環(huán)形部分厚度為 5mm，深度為 15mm，m20? m20?尺寸及結(jié)構(gòu)如圖 82。mm） (91)???P因已知齒輪的分度圓直徑為（mm） (92)56121???mzd查參考文獻(xiàn)[3]（103）可知作