齒輪泵的研究與三維造型設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　上至翱翔藍(lán)天的飛機(jī)和直沖云霄的人造衛(wèi)星、宇宙飛船下到地下的鉆井、礦藏的開(kāi)采；從地上奔馳的火車、坦克,到海上航行的艦船和海底的潛艇;從茫茫田野作物的灌溉，到城市生活和生產(chǎn)中的給排水,乃至科學(xué)實(shí)驗(yàn),凡是要讓液體(甚至固體)流動(dòng)的地方，就有泵在工作。目前,我國(guó)制造的水泵最大直徑6米,足可吞進(jìn)一條大船,每小時(shí)的工作量可達(dá)35萬(wàn)

2、立方米，大有使河水倒流之勢(shì)。而最小微型泵的流量還不如常用注射劑，每小時(shí)只有幾十毫升以下，真是大得洶涌澎湃，小似一點(diǎn)一滴。其工作壓可以從常壓一直升高到l000個(gè)大氣壓以上，隨著離心泵的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)日益完善，揚(yáng)程直接迭選3000米以上的高度易如舉手之勞，輸送液體的溫度變化范圍更大，可輸?shù)偷?00℃以下的液態(tài)氧、氫等低溫液體,亦可輸高達(dá)800℃以上的液態(tài)金屬和液體，泵輸進(jìn)液體介質(zhì)種類很多，再把泵僅作抽水的工具來(lái)理解,顯然已很不全面。當(dāng)今的泵

3、既可以輸送常溫清水，也可以輸送油液、酸堿液、乳化液和易燃易爆有毒的液體，并已發(fā)展到輸送帶有直徑可以大至幾百毫米的煤、礦石、魚、甜菜等固體顆粒的渣體,不產(chǎn)生堵塞,不破壞其本來(lái)形狀。盡而泵被列為通用機(jī)械，它是發(fā)展現(xiàn)代化工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防技術(shù)必不可</p><p>　　1.1 泵的發(fā)展歷史</p><p>　　泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增

4、加。泵主要用來(lái)輸送的液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。 </p><p>　　水的提升對(duì)于人類生活和生產(chǎn)都十分重要。古代就已有各種提水器具，例如埃及的鏈泵(公元前17世紀(jì))，中國(guó)的桔槔(公元前17世紀(jì))、轆轤(公元前11世紀(jì))和水車(公元1世紀(jì))。比較著名的還有公元前三世紀(jì)，阿基米德發(fā)明的螺旋桿，可以平穩(wěn)連續(xù)地將水提至幾米高處，其原理仍為現(xiàn)代螺桿泵

5、所利用。</p><p>　　公元前200年左右，古希臘工匠克特西比烏斯發(fā)明的滅火泵是一種最原始的活塞泵，已具備典型活塞泵的主要元件，但活塞泵只是在出現(xiàn)了蒸汽機(jī)之后才得到迅速發(fā)展。</p><p>　　1840～1850年，美國(guó)沃辛頓發(fā)明泵缸和蒸汽缸對(duì)置的蒸汽直接作用的活塞泵，標(biāo)志著現(xiàn)代活塞泵的形成。19世紀(jì)是活塞泵發(fā)展的高潮時(shí)期，當(dāng)時(shí)已用于水壓機(jī)等多種機(jī)械中。然而隨著需水量的劇增，從20

6、世紀(jì)20年代起，低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉(zhuǎn)泵所代替。但是在高壓小流量領(lǐng)域往復(fù)泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵獨(dú)具優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用日益增多。</p><p>　　回轉(zhuǎn)泵的出現(xiàn)與工業(yè)上對(duì)液體輸送的要求日益多樣化有關(guān)。早在1588年就有了關(guān)于四葉片滑片泵的記載，以后陸續(xù)出現(xiàn)了其他各種回轉(zhuǎn)泵，但直到19世紀(jì)回轉(zhuǎn)泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點(diǎn)。20世紀(jì)初，人們解決了轉(zhuǎn)子潤(rùn)滑和密封等問(wèn)題，

7、并采用高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉(zhuǎn)泵才得到迅速發(fā)展。回轉(zhuǎn)泵的類型和適宜輸送的液體種類之多為其他各類泵所不及。</p><p>　　利用離心力輸水的想法最早出現(xiàn)在列奧納多·達(dá)芬奇所作的草圖中。1689年，法國(guó)物理學(xué)家帕潘發(fā)明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現(xiàn)代離心泵的，則是1818年在美國(guó)出現(xiàn)的具有徑向直葉片、半開(kāi)式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851～1875年，帶

8、有導(dǎo)葉的多級(jí)離心泵相繼被發(fā)明，使得發(fā)展高揚(yáng)程離心泵成為可能。</p><p>　　盡管早在1754年，瑞士數(shù)學(xué)家歐拉就提出了葉輪式水力機(jī)械的基本方式奠定了離心泵設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，但直到19世紀(jì)末，高速電動(dòng)機(jī)的發(fā)明使離心泵獲得理想動(dòng)力源之后，它的優(yōu)越性才得以充分發(fā)揮。在英國(guó)的雷諾和德國(guó)的普夫萊德雷爾等許多學(xué)者的理論研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，離心泵的效率大大提高，它的性能范圍和使用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大，已成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大

9、的泵。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，體積小，重量輕，且有自吸能力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感等特性，因而應(yīng)用較為廣泛。</p><p>　　1.2 齒輪泵的研究現(xiàn)狀</p><p>　　齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，體積小，重量輕，且有自吸能力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感等特性，因而應(yīng)用較為廣泛。齒輪泵的主要缺點(diǎn)是徑向液壓力不平衡，軸承壽命短；流量脈動(dòng)大，噪聲高。另外，其排量不可調(diào)節(jié)，使用范圍受到限制。國(guó)內(nèi)外有關(guān)

10、齒輪泵的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。 (1)齒輪參數(shù)及泵體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；(2)補(bǔ)償面及齒間油膜的計(jì)算機(jī)轆助分折；(3)困油沖擊及卸荷措施，齒輪泵的困油現(xiàn)象對(duì)齒輪泵乃至整個(gè)液壓系統(tǒng)都產(chǎn)生了很大的危害。困油沖擊與齒輪嚙合的重疊系數(shù)及卸荷是否完全等有很大關(guān)系(包括卸荷槽的位置、形狀及面積等)；(4)齒輪泵噪聲的控制技術(shù)；(5)降低齒輪泵的流量脈動(dòng)的方法，由于齒輪泵的流量脈動(dòng)較大，在一些要求較高的液壓系統(tǒng)中，很少采用齒輪泵。關(guān)于降低齒輪泵流量

11、脈動(dòng)的方法已有很多，如合理選擇齒輪的參數(shù)；采用剖分式齒輪；采用多齒輪等；(6)輪齒表面涂覆技術(shù)及其特點(diǎn)；(7)輪齒彎曲應(yīng)力及接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算，齒輪泵的輪齒彎曲應(yīng)力及接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算與一般齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲應(yīng)力及接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算是有區(qū)別的；(8)齒輪泵的變量方法研究 ；(9)齒輪泵的壽命及其影響因素；(10)齒輪泵高壓化的途徑，而提高工作壓力所</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題所進(jìn)行的研究是：(1)

12、對(duì)齒輪泵的徑向間隙進(jìn)行補(bǔ)償；(2)減小齒輪泵的徑向液壓力，如優(yōu)化齒輪參數(shù)，縮小排液口尺寸等；(3)提高軸承承載能力，如采用復(fù)合材料滑動(dòng)軸承代替滾針軸承等,但這些方法都沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。</p><p>　　1.3 齒輪泵的發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)正向著快響應(yīng)、小體積、低噪聲的方向發(fā)展。為了適應(yīng)這種要求，齒輪泵除積極采取措施保持其在中低壓定量系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等的霸主地

13、位外，尚需向以下幾個(gè)方向發(fā)展：</p><p>　　(1)高壓化高壓化是系統(tǒng)所要求的，也是齒輪泵與柱塞泵、葉片泵競(jìng)爭(zhēng)所必須解決的問(wèn)題。齒輪泵的高壓化工作已取得較大進(jìn)展，但因受其本身結(jié)構(gòu)的限制，要想進(jìn)一步提高工作壓力是很困難的，必須研制出新結(jié)構(gòu)的齒輪泵。這方面，多齒輪泵將有很大優(yōu)勢(shì)，尤其是平衡式復(fù)合齒輪泵。 </p><p>　　(2)低流量脈動(dòng) 流量脈動(dòng)將引起壓力脈動(dòng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)

14、和噪聲，這是與現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求不符的。降低流量脈動(dòng)的方法，除了前面所介紹的措施外，采用內(nèi)嚙合齒輪泵及多齒輪泵(如復(fù)合齒輪泵)將是一種趨勢(shì) 。</p><p>　　(3)低噪聲 國(guó)外早就有“安靜”的液壓泵之說(shuō)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng) 對(duì)齒輪泵的噪聲要求也越來(lái)越嚴(yán)格。齒輪泵的噪聲主要由兩部分組成，一部分是齒輪嚙臺(tái)過(guò)程中所產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，另一部分是困油沖擊所產(chǎn)生的液壓噪聲 前者與齒輪的加工和安裝精度有關(guān)，后者則主要取

15、決于泵的卸荷是否徹底。對(duì)于外嚙臺(tái)齒輪泵，要實(shí)現(xiàn)完全卸荷是很困難的，因此進(jìn)一步降低泵的噪聲受到一定的限制。在這方面．內(nèi)嚙合齒輪泵因具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無(wú)困油現(xiàn)象、噪聲低等特點(diǎn)，因此今后將會(huì)有較大發(fā)展。 </p><p>　　(4)大排量對(duì)于一些要求快速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，大排量是必需的。但普通齒輪泵排量的提高受到很多因素的限制。這方面，平衡式復(fù)臺(tái)齒輪泵具有顯著優(yōu)勢(shì)，如1臺(tái)三惰輪復(fù)合齒輪泵的排量相當(dāng)于6臺(tái)單泵的排量。</

16、p><p>　　(5)變排量齒輪泵的排量不可調(diào)節(jié)，限制了其使用范圍。為了改變齒輪泵的排量，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了很多研究成果。有關(guān)齒輪泵變排量方面的專利已有很多，但真正能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的很少。但不管怎樣，齒輪泵的變排量將是一個(gè)發(fā)展方向。</p><p><b>　　1.4 泵的分類</b></p><p>　　一、按泵作用于液體原理分

17、類</p><p>　　1、葉片式泵（動(dòng)力式泵） 由泵內(nèi)葉片在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力作用將液體連續(xù)的吸入并壓出。葉片式泵包括離心泵、混流泵、軸流泵、部分流泵及旋渦泵。 </p><p>　　2、容積式泵(正排量泵） 包括往復(fù)式泵和容積式泵。它們分別由泵內(nèi)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生擠壓作用將液體吸入并壓出。前者排液過(guò)程是間歇的。常見(jiàn)的往復(fù)式泵有各種型式活塞泵、柱塞泵及隔膜泵等。常見(jiàn)回轉(zhuǎn)

18、式泵有外嚙合齒輪泵、內(nèi)嚙合齒輪泵、螺桿泵、回轉(zhuǎn)徑向柱塞泵、回轉(zhuǎn)軸向柱塞泵、滑片泵羅茨泵及液環(huán)泵等。</p><p>　　3、其它類型泵 包括利用流體靜壓或流體流體動(dòng)能來(lái)輸送液體的流體動(dòng)力泵。如噴射泵、空氣升液器、水錘泵等。另外還有利用電磁力輸送液體的電磁泵。</p><p><b>　　二、按泵的用途分類</b></p><p>　　按泵的用途

19、可分為進(jìn)料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵、注入泵、排污泵、燃料油泵、潤(rùn)滑油泵和封液泵等。</p><p>　　三、按所適用的介質(zhì)分類</p><p>　　分為清水泵、污水泵、泥漿泵、砂泵、灰渣泵、耐酸泵、堿泵、冷油泵、熱油泵、低溫泵等。</p><p>　　其中液壓泵經(jīng)歷了近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，因此要求更高的設(shè)計(jì)工藝水平以及融現(xiàn)代化的最新技術(shù)才能達(dá)到更完

20、美的階段。為進(jìn)一步發(fā)展液壓泵，下面介紹典型液壓泵的工作原理及主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：</p><p>　　表1.1典型液壓泵的工作原理及主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　1.5 齒輪泵的結(jié)構(gòu)和原理</p><p>　　齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵，一般做成定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵，其中以外嚙合齒輪泵應(yīng)用最廣。 </p><p>

21、;　　一、 外嚙合齒輪泵的工作原理 </p><p>　　上圖1.1為外嚙合齒輪泵的工作原理圖，它由裝在殼體內(nèi)的一對(duì)齒輪所組成，齒輪兩側(cè)有端蓋（圖中未示出），殼體、端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成了許多密封工作腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)吸油腔由于相互嚙合的輪齒逐漸脫開(kāi)，密封工作容積逐漸增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大氣壓力的作用下，經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，把油液帶到左側(cè)壓油腔

22、內(nèi)。在壓油區(qū)一側(cè)，由于輪齒在這里逐漸進(jìn)入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被擠出去，從壓油腔輸送到壓力管路中去。在齒輪泵的工作過(guò)程中，只要兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向不變，其吸、排油腔的位置也就確定不變。這里嚙合點(diǎn)處的齒面接觸線一直分隔高、低壓兩腔起著配油作用，因此在齒輪泵中不需要設(shè)置專門的配流機(jī)構(gòu)，這是它和其它類型容積式液壓泵的不同之處。</p><p>　　1.6 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義和目的</p><

23、;p>　　齒輪泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中常用的液壓元件，在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩大類。外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、制造維護(hù)方便、價(jià)格低廉、工作可靠、自吸能力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感等。外嚙合齒輪泵是應(yīng)用最廣泛的一種齒輪泵(稱為普通齒輪泵)，其設(shè)計(jì)及生產(chǎn)技術(shù)水平也最成熟。多采用三片式結(jié)構(gòu)、浮動(dòng)軸套軸向間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施、鋁合金殼體徑向“掃膛”工藝，并采用平衡槽以減小齒輪(軸承)的徑向不平衡力。目前，這種齒輪泵的

24、額定壓力可達(dá)2.5Mpa。正因?yàn)槠渲T多特點(diǎn)引起了多人對(duì)其進(jìn)行研究，目前三維設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)很高的境界，它能為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員提供更先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段，具有形象生動(dòng)、直觀明了、快速響應(yīng)等設(shè)計(jì)特點(diǎn)，其開(kāi)發(fā)過(guò)程很符合設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思維。三維開(kāi)發(fā)平臺(tái)的出現(xiàn)和完善，為增強(qiáng)企業(yè)的開(kāi)發(fā)能力、提高設(shè)計(jì)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。三維開(kāi)發(fā)技術(shù)的應(yīng)用和推廣，可謂是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)的一次革命。三維立體設(shè)計(jì)逐步替代傳統(tǒng)的二維平面是必然的趨勢(shì)。

25、目前，市面上可供選擇的軟件有很多，主要包括高端的Pro／Engineer，I-DEAS，UG，CATIA和中端的Solidworks，S</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，根據(jù)2CY系列齒輪泵中的一種來(lái)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行二維工程圖繪制，最后應(yīng)用由美國(guó)參數(shù)公司PTC開(kāi)發(fā)Pro/Engineer 三維制圖軟件，完成對(duì)齒輪泵的三維造型設(shè)計(jì)。</p><p>　　第二章 齒輪泵的工作原理

26、及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 齒輪泵的工作原理</p><p>　　圖2.2 工作原理圖</p><p>　　1-壓緊螺母2-軸套3-泵體4-墊片5-銷6-齒輪軸7-齒輪8-泵蓋9-螺釘</p><p>　　這個(gè)齒輪泵由泵體3，端蓋8，主動(dòng)齒輪軸6，從動(dòng)齒輪7等15種零件組成的。泵體3和端蓋8之間用6個(gè)螺釘9連接，并用兩個(gè)圓柱

27、銷5定位，墊片4起調(diào)節(jié)間隙和密封作用。齒輪軸6、7兩端分別由泵體3和端蓋8支承。齒輪軸6裝有聯(lián)軸器，并用壓緊螺母1、墊圈擰緊，防止軸向松動(dòng)。齒輪軸6上裝有墊片4，通過(guò)墊片4、壓緊螺母1壓緊，防止油滲出，起密封作用。當(dāng)動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器及平鍵使齒輪軸6旋轉(zhuǎn)時(shí)，其主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)。一對(duì)嚙合的齒輪旋轉(zhuǎn)，在泵體3上方進(jìn)油口處產(chǎn)生局部真空，使壓力降低，油被吸入，油從齒輪的齒隙被帶到下方出油口處。當(dāng)齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)就產(chǎn)生齒輪泵的加壓和輸油作用

28、。</p><p>　　2.2 齒輪泵用途、應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p><b>　　1.用途：</b></p><p>　　適用于輸送不含固體顆粒和纖維，無(wú)腐蝕性，溫度不高于80℃，粘度為5×10-6～1.5×10-3m2/s（5-1500cSt)的潤(rùn)滑油或性質(zhì)類似潤(rùn)滑油的其他液體以及用于液壓轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。</p&

29、gt;<p><b>　　2.應(yīng)用范圍：</b></p><p>　　在輸油系統(tǒng)中可用作傳輸，增壓泵；</p><p>　　在燃油系統(tǒng)中可用作輸送、加壓、噴射的燃油泵；</p><p>　　在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中可用作提供液壓動(dòng)力的液壓泵；</p><p>　　在一切工業(yè)領(lǐng)域中，均可作潤(rùn)滑油泵用。</p&g

30、t;<p><b>　　3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：</b></p><p>　　本系列齒輪泵主要有齒輪、軸、泵體、泵蓋、軸端密封等組成。齒輪經(jīng)氮化處理有較高的硬度和耐磨性。與軸一同安裝在可更換的軸套內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。泵內(nèi)全部零件的潤(rùn)滑均在泵工作時(shí)利用輸送介質(zhì)而自動(dòng)達(dá)到。</p><p>　　2.3 齒輪泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是

31、齒輪泵的三維造型，它是通過(guò)兩個(gè)齒輪相嚙合來(lái)改變工作腔容積的大小，進(jìn)而產(chǎn)生不同的壓力達(dá)到吸油和排油的目的。齒輪泵大體可分為以下兩個(gè)方案如圖所示：</p><p>　　方案a：此方案齒輪泵由左端蓋、右端蓋、中泵體和一對(duì)相嚙合齒輪組成，外面由聯(lián)軸器直接與電動(dòng)機(jī)相連。此方案齒輪泵的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同，容易拆裝，減小成本，但要求同軸度要好。</p><p>　　方案b：此方案齒輪泵由端蓋、泵體和一

32、對(duì)相嚙合齒輪組成，外面由一對(duì)嚙合齒輪再與電動(dòng)機(jī)連接。此方案密封性較好。</p><p>　　選用方案a作為本次設(shè)計(jì)的方案。則齒輪泵的主要性能參數(shù)：流量q=21m³/h;壓力為2.5Mpa;容積效率58%；轉(zhuǎn)速1420r/min；電動(dòng)機(jī)功率3kw.</p><p><b>　　理論功率：</b></p><p>　　由于泵的進(jìn)口壓力很小

33、近似為零，所以泵出口壓力P表示進(jìn)出口壓力差△P</p><p><b>　　kw</b></p><p><b>　　輸入功率和輸出功率</b></p><p>　　=△pq=△pqtηpv=pt×0.85=1.24kw</p><p><b>　　3.理論轉(zhuǎn)矩</b>

34、;</p><p>　　當(dāng)忽略能量轉(zhuǎn)換及輸送過(guò)程中能量損失時(shí)液壓泵</p><p>　　=9.804 N·m=9804 N·mm</p><p><b>　　4.實(shí)際轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　T= =9804/0.9=10893.3 N·mm</p><p>

35、　　5.電動(dòng)機(jī)輸入功率及輸入轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　kw</b></p><p><b>　　N·mm</b></p><p>　　則該齒輪泵結(jié)構(gòu)圖為：、</p><p>　　圖2.5 齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　一：聯(lián)軸器選擇與校核：</

36、p><p>　　考慮到Y(jié)100l2-4電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速=1420r/mm轉(zhuǎn)速較高應(yīng)選擇有彈性元件 的抗性聯(lián)軸器，又考慮到電動(dòng)機(jī)額定功率=3kw功率不大，從制造容易裝拆方面出發(fā)選用彈性圓柱銷聯(lián)軸器。</p><p>　　聯(lián)軸器傳遞功率 = </p><p>　　——聯(lián)軸器效率=0.99</p><p>　　則=2.14/0.99=

37、2.16kw 則聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩=kT</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　k—載荷系數(shù) k=1.5（[1]表19.3）</p><p>　　T—名義轉(zhuǎn)矩T=9.55××/=9.55××2.16/1420=1.45× N·mm</p>

38、<p>　　=1.5×1.45×=2.18× N·mm</p><p><b>　　選擇聯(lián)軸器型號(hào)</b></p><p>　　由=2.18× N·mm =1420r/mm =25mm =28mm （Y100L2-4電動(dòng)機(jī)軸徑查[2]P155-156的表12.1和12.3）選用T

39、L4型彈性圓柱銷聯(lián)軸器。由[2]P92表8-5它的公稱轉(zhuǎn)矩為6.3×N·mm 許用轉(zhuǎn)速為4200r/min軸孔范圍20-28mm均滿足要求。</p><p>　　則聯(lián)軸器TL4GB4323-84</p><p>　　圖2.6聯(lián)軸器示意圖</p><p>　　聯(lián)軸器參數(shù) 圖[4]P271</p><p>　　=76mm

40、 d=10mm z=6mm a=15mm b=23mm sb=23mm</p><p>　　查[1] 柱銷許用彎曲應(yīng)力[]=0.4=0.4×360=144N/（選45鋼作柱銷 </p><p>　　45鋼=360N/)</p><p>　　查[1]P418橡膠圈的許用壓強(qiáng)[P]=2N/</p><p><b&g

41、t;　　校核橡膠圈壓強(qiáng)</b></p><p>　　P===0.51<[P]=2N/ ，滿足要求。</p><p><b>　　校核柱銷彎曲強(qiáng)度</b></p><p>　　===1.4 N/<[]=144 N/</p><p><b>　　校核鍵聯(lián)接強(qiáng)度</b></p

42、><p>　　選用普通平鍵聯(lián)接 查[2]P51表4～1</p><p>　　聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)間用鍵 8×32 GB1096-79(=28mm)</p><p>　　聯(lián)軸器與齒輪泵間用鍵 6×25 GB1096-79(=20mm)</p><p><b>　　校核擠壓強(qiáng)度=[]</b></p>

43、<p>　　式中 T=1.45×N·mm </p><p>　　=0.5h=0.5×7=3.5mm(與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接)</p><p>　　=0.5×6=3mm(與齒輪泵聯(lián)接)（查[2]P51表4-1 h=7mm,h=6mm）;</p><p>　　d=28mm(與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接) d=20mm(與齒輪泵聯(lián)接);<

44、/p><p>　　=L-b=56-8=48mm; =L-b=32-6=26mm</p><p>　　[]=60 N/(查[3]P126表7.1，聯(lián)軸器用鑄鐵制造，輕微沖擊)</p><p>　　與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接 ==6.19 N/<[]</p><p>　　與聯(lián)軸器聯(lián)接 ==18.5 N/<[]</p><p&

45、gt;　　二、齒輪泵內(nèi)兩個(gè)相嚙合齒輪的校核:</p><p>　　已知輸入功率為P=2.14kw, 主軸轉(zhuǎn)速為n=1420r/mm, 轉(zhuǎn)矩T=10.9×N·mm</p><p>　　m=3 z=10 b=27</p><p>　　兩齒輪材料采用40Cr調(diào)質(zhì)后表面淬火硬度為48～55HRC,</p><p>　　則齒寬系

46、數(shù)=0.5（[1]P222圖12.13）</p><p>　　齒形系數(shù)==2.56（[1]P229圖12.21）</p><p>　　應(yīng)力修正系數(shù)==1.64（[1]P230圖12.22）</p><p>　　查附表12-10得：</p><p>　　彎曲疲勞極限=2.346HRC+605.628=2.346×48+605.628=

47、718 N/</p><p>　　彎曲許用應(yīng)力[]=[]=0.7=0.7×718=502.6N/</p><p>　　校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p>　　使用情況系數(shù)=1.25</p><p>　　圓周速度V===22.39m/s</p><p>　　動(dòng)載系數(shù)=2.29××-2.43

48、×+9.922×+1.0257=1.15</p><p>　　齒向載荷分布系數(shù)=1.05+0.26×（1+0.6）+0.16××62.1=1.05+0.26×（1+0.6×）×+0.16××62.1=1.13，</p><p>　　=0.794+0.207=1.1；</p>&

49、lt;p><b>　　；</b></p><p>　　==33.6N/m<100N/m；</p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)=1.09，=1.18 （見(jiàn)[1]P217表12.10）</p><p>　　重合度=[1.88-3.2（+）]=[1.88-3.2×1/5]=1.24</p><p>　　

50、重合度系數(shù)=0.25+=0.25+=0.85</p><p>　　=1.25×1.15×1.13×1.09=1.77</p><p>　　=1.25×1.15×1.18×1.1=1.86</p><p>　　彎曲最小安全系數(shù)=1.25（見(jiàn)[1]P225表12.14一般可靠度）</p><

51、p><b>　　彎曲壽命系數(shù)=1</b></p><p><b>　　尺寸系數(shù)=1.0</b></p><p>　　[]===574.4 N/=[],</p><p>　　===59.55 N/[]</p><p>　　==,齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。</p><p>

52、　　校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p>　　重合度系數(shù)=0.96</p><p>　　彈性影響系數(shù)=189.8，</p><p>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.5（見(jiàn)[1]P222圖12.16）</p><p>　　接觸最小安全系數(shù)=1.05（見(jiàn)[1]P225表12.14，一般可靠度）</p><p>　　接觸壽命系數(shù)=1.

53、09，=1.07（見(jiàn)[1]P224圖12.18）</p><p>　　接觸疲勞極限=12HRC+550=12×48＋550=1126N/,</p><p>　　許用接觸力[]===1244 N/,</p><p>　　[]===1147.4 N/</p><p>　　==455.52×=811.83[]</p>

54、<p><b>　　三、軸的校核</b></p><p>　　選45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理作軸=600 N/，=355 N/（見(jiàn)[2]P25表2-7）查</p><p>　　[1]P314表16.2選許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力[]=30～40 N/，C=118～106。</p><p>　　此齒輪軸由泵蓋支承，右端聯(lián)軸器屬有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，有方向

55、不定徑向力作用，=（0.2～0.5），取=0.3，查附表可知聯(lián)軸器的尺寸為76mm，則=2T/==381.6N,則=0.3=114.48N, 方向不定，按最危險(xiǎn)情況考慮。</p><p>　　（1）聯(lián)軸器的徑向力的彎矩圖</p><p>　　則=321.6N </p><p>　　=321.6＋114.48=436.03N</p><p>

56、;　　則B點(diǎn)彎矩為：=114.48×95.5=1.09×N·mm</p><p><b>　　彎矩圖如圖（b）</b></p><p><b>　?。?）扭矩圖</b></p><p>　　T=1.45× N·mm，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)應(yīng)力校正系數(shù)==0.58（見(jiàn)[1]P315

57、表16.3）</p><p>　　T=0.58×1.45×=0.84× N·mm，扭矩圖如圖（c）</p><p><b>　?。?）計(jì)算彎矩圖</b></p><p>　　B點(diǎn)彎矩=1.38× N·mm </p><p>　　D點(diǎn)彎矩=0.87× N

58、·mm</p><p><b>　　則彎矩圖為d</b></p><p>　?。?）按彎矩校核軸的強(qiáng)度</p><p><b>　　B截面校核</b></p><p>　　B截面的抗彎截面系數(shù)W0.1=0.1×=1.06×，查[1]P315表16.3 </p>

59、;<p>　　=55 N/（45鋼=600 N/）</p><p>　　==12.28 N/=55 N/，安全</p><p><b>　?。?）靜強(qiáng)度校核</b></p><p>　　選B截面為危險(xiǎn)截面，彎曲應(yīng)力=30.85N/</p><p>　　抗扭截面系數(shù)=0.2=0.2×=2.13

60、15;N·mm</p><p>　　扭轉(zhuǎn)應(yīng)力==20.42 N/，查[1]P41表3.2</p><p>　　=1.4=1.4×355=497 N/</p><p>　　=0.7=0.7×355=249 N/</p><p><b>　　==16.11</b></p><

61、p><b>　　=12.19,</b></p><p>　　S===9.7，查[1]P15表2.2最小許用安全系數(shù)[S]=1.5</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　圖2.7軸校核圖</b></p><p>　　由以上參數(shù)進(jìn)行齒輪泵

62、的設(shè)計(jì)及三維造型。</p><p>　　第三章 齒輪泵的主要零部件造型設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 齒輪泵內(nèi)相嚙合齒輪造型設(shè)計(jì)</p><p>　　齒輪泵內(nèi)有兩個(gè)相嚙合的齒輪，其中可由齒輪1二維工程圖進(jìn)行三維繪圖過(guò)程如下：（1）建立齒輪基礎(chǔ)特征：采用旋轉(zhuǎn)特征操作；（2）生成漸開(kāi)線齒廓：?jiǎn)螕簟盎鶞?zhǔn)”工具條草繪曲線按鈕——單擊“從方程/完成”——選取坐標(biāo)系——從文

63、本中輸入以下關(guān)系式：</p><p><b>　　ms=3</b></p><p><b>　　zs=10</b></p><p><b>　　alfa=20</b></p><p>　　r=(ms*zs*cos(alfa))/2</p><p><

64、;b>　　ang=t*90</b></p><p>　　s=(pi*r*t)/2</p><p>　　xc=r*cos(ang)</p><p>　　yc=r*sin(ang)</p><p>　　z=xc+(s*sin(ang))</p><p>　　x=yc-(s*cos(ang))</p&

65、gt;<p><b>　　y=0</b></p><p>　　生成漸開(kāi)線齒面；（3）輪齒陣列操作；（4）生成齒輪零件。齒輪2可參照齒輪1創(chuàng)建。</p><p>　　圖3.1從動(dòng)齒輪工程圖</p><p>　　圖3.2齒輪毛坯圖 圖3.3齒輪漸開(kāi)線曲線生成</p><p>　　圖

66、3.4齒間生成圖 圖3.5齒輪三維造型</p><p>　　3.2 齒輪泵殼體的造型</p><p>　　齒輪泵左端蓋零件的創(chuàng)建過(guò)程：根據(jù)二維工程圖尺寸進(jìn)行三維造型（1）建立基本特征：繪制草圖，利用拉伸等命令建立閥蓋基本特征；（2）生成構(gòu)造特征；（3）對(duì)特征進(jìn)行編輯加工。中泵體、右端蓋可參照左端蓋創(chuàng)建。</p><p>　　圖3.

67、9中泵體三維造型</p><p>　　第四章 齒輪泵的總裝配設(shè)計(jì)</p><p>　　齒輪泵是有左端蓋、中泵體、右端蓋、主動(dòng)齒輪軸、從齒輪等零件組成。</p><p>　　(1) 在齒輪1的過(guò)齒寬中點(diǎn)平行端面的繪圖面上繪d = 30mm的分度圓, 求分度圓與齒輪任一齒面的交點(diǎn),過(guò)交點(diǎn)作垂直齒面的軸A5,作過(guò)交點(diǎn)垂直端面的軸A6;作穿過(guò)軸A6垂直軸A5的輔助面DTM

68、1, 作穿過(guò)軸A6同時(shí)穿過(guò)軸A5 的輔助面DTM2, 其結(jié)果見(jiàn)圖7。同理在齒輪2上作輔助面DTM4、齒輪2輔助面的生成過(guò)程輔助面DTM5, 其結(jié)果見(jiàn)圖：</p><p>　　( 2 ) 讓DTM1與DTM4、DTM2與DTM5分別進(jìn)行匹配性約束,齒輪兩端面進(jìn)行對(duì)齊性約束把兩齒輪裝配起來(lái), 見(jiàn)圖：</p><p>　　(3) 齒輪泵是有左端蓋、中泵體、右端蓋、主動(dòng)齒輪軸、從齒輪等零件組成。&

69、lt;/p><p>　　則齒輪泵總裝效果圖如圖4.4所示、分解圖如圖4.5所示</p><p>　　圖4.5齒輪泵分解圖</p><p><b>　　第五章 總 結(jié)</b></p><p>　　在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)及其論文的寫作過(guò)程中，主要進(jìn)行了以下方面的工作：</p><p>　　1、對(duì)齒輪泵的市場(chǎng)需

70、求及現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行了調(diào)查分析，分析所要設(shè)計(jì)的齒輪泵的市場(chǎng)前景，并制定出本次設(shè)計(jì)的基本方案；</p><p>　　2、分析所設(shè)計(jì)的齒輪泵的工作原理及應(yīng)用；</p><p>　　3、進(jìn)行了主動(dòng)齒輪軸的設(shè)計(jì)及校核；</p><p>　　4、進(jìn)行了齒輪設(shè)計(jì)及校核；</p><p>　　5、進(jìn)行聯(lián)軸器的選擇及校核；</p><p>

71、;　　6、分析了齒輪泵的改裝及綜合利用；</p><p>　　7、進(jìn)行齒輪泵主要零件的二維工程圖繪制；</p><p>　　8、用Pro/Engineer 三維造型設(shè)計(jì)軟件，完成齒輪泵的零件及組件的造型設(shè)計(jì).</p><p>　　此次所設(shè)計(jì)的齒輪泵是一種適應(yīng)生產(chǎn)生活需要的液壓泵，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，成本低廉，只齒輪經(jīng)氮化處理有較高的硬度和耐磨性。與軸一同安裝在可更

72、換的軸套內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。泵內(nèi)全部零件的潤(rùn)滑均在泵工作時(shí)利用輸送介質(zhì)而自動(dòng)達(dá)到。</p><p>　　三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文的寫作，是對(duì)我大學(xué)四年期間所學(xué)知識(shí)的一次總結(jié)與大檢測(cè)。通過(guò)對(duì)齒輪泵的三維造型設(shè)計(jì)及論文的撰寫，我發(fā)現(xiàn)了很多以前學(xué)習(xí)過(guò)程中遺留下的問(wèn)題，并通過(guò)進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)和大量資料的查閱，使我對(duì)以前所學(xué)專業(yè)課程有了更好的鞏固，并擴(kuò)大了知識(shí)面，學(xué)到了更多的知識(shí)，同時(shí)也培養(yǎng)了我獨(dú)立解決問(wèn)題、獨(dú)立完成工作的能力。<

73、;/p><p>　　本次設(shè)計(jì)及論文主要針對(duì)齒輪泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理做了深入的學(xué)習(xí)研究。在設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用Pro/Engineer等軟件對(duì)齒輪泵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，使我對(duì)Pro/Engineer 軟件有了更深刻的認(rèn)識(shí)，更深刻的領(lǐng)悟了Pro/Engineer軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征的實(shí)體模型化、單一數(shù)據(jù)庫(kù)、行為建模技術(shù)的特點(diǎn)。同時(shí)也鍛煉了我對(duì)Pro/Engineer制圖軟件的應(yīng)用，強(qiáng)化了對(duì)各基本功能的應(yīng)用操作，同時(shí)增強(qiáng)

74、了我的識(shí)圖能力，對(duì)一些復(fù)雜零件的造型所用到的新功能進(jìn)行了新的學(xué)習(xí)，得到了很大的收獲。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］ 邱宣懷編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 高等教育出版社. 1997.</p><p>　?。?］ 吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè). 高等教育出版社. 1999.</p><p

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82、n of mechanical products，Computer-aided Design，1998；30(5)：377～389　　</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文的完成，首先要感謝我的母?！鞅鞭r(nóng)林科技大學(xué)對(duì)我的培育之恩，其次要感謝機(jī)械與電子工程學(xué)院為我提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。在此次設(shè)計(jì)及論文完成過(guò)程中，朱琳老

83、師給與了我多方面的指導(dǎo)，在此也對(duì)朱琳老師表示深深的謝意，通過(guò)本次設(shè)計(jì)及論文我學(xué)到了許多新的知識(shí)。</p><p>　　在三個(gè)多月的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我以最端正的工作態(tài)度，以最大的工作熱情投入到本次論文的寫作，對(duì)設(shè)計(jì)及論文也經(jīng)過(guò)了多次修改，終于比較順利的完成了此篇論文，但學(xué)習(xí)中仍然存在有不夠深入的地方，論文的寫作難免有一些瑕疵，請(qǐng)各位老師予以批評(píng)指導(dǎo)。</p><p>　　在此次實(shí)習(xí)及論文完成過(guò)程中