畢業(yè)設(shè)計(jì)----基于solidworks的齒輪泵仿真

1、<p><b>　　XX學(xué)院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　題目基于Solidworks的齒輪泵仿真 </p><p>　系別</p><p>　專業(yè)</p><p>　班級(jí)</p>&

2、lt;p>　姓名</p><p>　學(xué)號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p>　日期</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目：</b></p><p>　　基于Solidworks的齒輪泵仿真

3、</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　1.對(duì)齒輪泵的工作參數(shù)（流量、效率、轉(zhuǎn)速）、幾何參數(shù)(齒數(shù)、模數(shù)、齒寬)、主要部件參數(shù)（分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑等）進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定。</p><p>　　2.運(yùn)用solidworks對(duì)齒輪泵的各個(gè)零部件（泵蓋、泵體、齒輪軸、緊固件等）進(jìn)行建模，熟練掌握solidwo

4、rks的建模方法。</p><p>　　3.運(yùn)用solidworks對(duì)齒輪泵進(jìn)行裝配，掌握solidworks的裝配方法。</p><p>　　4.對(duì)裝配體進(jìn)行干涉檢查，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：</b></p><p>　　第一周到第四周下達(dá)任務(wù)書(shū)，查閱、收集相關(guān)資料。</p&

5、gt;<p>　　第五周到第七周，進(jìn)行齒輪泵的工作參數(shù)，幾何參數(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定。</p><p>　　第八到十周，用solidworks進(jìn)行齒輪泵的零件建模及裝配體建模。</p><p>　　第十周到十二周，撰寫(xiě)論文，對(duì)論文進(jìn)行排版修改。</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽名）： </p><p>

6、<b>　　摘　　要</b></p><p>　　SolidWorks是一款功能強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì)軟件，具有強(qiáng)大的參數(shù)化建模功能。在SolidWorks的標(biāo)準(zhǔn)菜單中包含了各種用于創(chuàng)建零件特征和基準(zhǔn)特征的命令。通過(guò)運(yùn)用這些特征造型技術(shù)可以很方便的設(shè)計(jì)出需要的實(shí)體特征。應(yīng)用SolidWorks軟件，可以建立出齒輪泵各個(gè)零部件的三維模型，進(jìn)行裝配后建立齒輪泵虛擬樣機(jī)。</p><p

7、>　　參數(shù)化造型設(shè)計(jì)是SolidWorks軟件核心功能之一，包括曲面和實(shí)體造型以及基于特征的造型等。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。參數(shù)化造型虛擬技術(shù)通過(guò)記錄幾何體間的所有依存關(guān)系，自動(dòng)捕捉設(shè)計(jì)者的意圖。</p><p>　　此設(shè)計(jì)中主要利用三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks，建立了齒輪泵的虛擬樣機(jī)模型，并在此基礎(chǔ)上利用SolidWorks軟件對(duì)齒輪泵進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真、基

8、體受力分析等。建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析機(jī)構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等，并用動(dòng)畫(huà)、圖形、表格等多種形式輸出結(jié)果，其分析結(jié)果可指導(dǎo)修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或調(diào)整零件的材料。設(shè)計(jì)的更改可以反映到裝配模型中，再重新進(jìn)行分析，一旦確定優(yōu)化方案，設(shè)計(jì)更改就可直接反映到裝配模型中。此外還可以將零部件在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況下的復(fù)雜載荷情況直接輸出到主流有限元分析軟件中以作出正確的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)分析。</p&

9、gt;<p>　　關(guān)鍵詞： SolidWorks，參數(shù)化造型，建立模型</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘　　要II</b></p><p><b>　　目　　錄III</b></p><p><b>　　1

10、齒輪泵的設(shè)計(jì)1</b></p><p>　　1.1 齒輪泵概述1</p><p>　　1.2齒輪泵設(shè)計(jì)要求2</p><p>　　1.2.1 齒輪泵工作參數(shù)要求2</p><p>　　1.2.2 齒輪幾何參數(shù)的要求3</p><p>　　1.3 齒輪泵主要部件參數(shù)的確定5</p>

11、<p>　　1.4 Solidworks建模6</p><p>　　1.4.1 齒輪軸建模6</p><p>　　1.4.2 泵體建模10</p><p>　　1.4.3 Solidworks建?；驹瓌t12</p><p>　　1.4.4 裝配體初步建模與泵蓋建模13</p><p>　　1.4.

12、5 連接件的選擇和螺紋生成16</p><p>　　1.4.6 密封件的選擇18</p><p>　　2 齒輪的校核21</p><p>　　3 齒輪泵的閉死容積和卸荷槽25</p><p>　　3.1 閉死容積25</p><p>　　3.2 卸荷槽25</p><p><b

13、>　　4 結(jié)束語(yǔ)27</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　1 齒輪泵的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.1 齒輪泵概述</b&

14、gt;</p><p>　　齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的液壓泵，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種結(jié)構(gòu)形式。齒輪泵的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，自吸性能好，對(duì)有的污染不敏感，工作可靠，壽命長(zhǎng)，便于維護(hù)修理以及價(jià)格低廉等；主要缺點(diǎn)是流量和壓力脈動(dòng)較大，噪聲較大（只有內(nèi)嚙合齒輪泵噪聲較?。帕坎豢烧{(diào)。 </p><p>　　齒輪泵是靠相互嚙合旋轉(zhuǎn)的一對(duì)齒輪輸送液體，分為外嚙合齒輪

15、泵和內(nèi)嚙合齒輪泵。泵工作腔由泵體、泵蓋及齒輪的各齒槽構(gòu)成。由齒的嚙合線將泵吸入腔和排出腔分開(kāi)。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，齒間的液體被帶至排出腔，液體受壓排出。</p><p>　　齒輪泵適用于輸送不含固體顆粒的液體，可作潤(rùn)滑油泵、重油泵、液壓泵和輸液泵。所輸送液體的粘度范圍為,齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。</p><p>　　齒輪泵的工作原理如圖1.1。齒輪泵泵體內(nèi)腔容納一對(duì)齒數(shù)相同的外嚙合漸開(kāi)線齒輪

16、，齒輪兩側(cè)由端蓋蓋?。▓D中未出示）。泵體、端蓋和齒輪之間形成了密封腔，并由兩個(gè)齒輪的齒面接觸線將左右兩腔隔開(kāi)，形成了吸、壓油腔。當(dāng)主動(dòng)齒輪軸逆時(shí)針帶動(dòng)從動(dòng)齒輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這對(duì)傳動(dòng)齒輪的嚙合右腔空間壓力降低而產(chǎn)生局部真空，油池內(nèi)的油在大氣壓力作用下進(jìn)入泵的吸油口。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，齒槽中的油不斷被帶至左邊的壓油口，把油壓出，送至機(jī)器中需要潤(rùn)滑的部位。</p><p>　　圖1.1 齒輪泵的工作原理圖</p

17、><p>　　1.2齒輪泵設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1.2.1 齒輪泵工作參數(shù)要求</p><p><b>　　（1）流量</b></p><p>　　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，以q表示。外嚙合齒輪泵，一般兩齒輪的齒數(shù)相同，所以</p><p>&

18、lt;b>　　(1)</b></p><p><b>　　式中： b——齒寬</b></p><p><b>　　D——齒頂圓直徑</b></p><p>　　a——齒輪中心距</p><p><b>　　t——基圓節(jié)距</b></p>&l

19、t;p>　　——基圓柱面上的螺旋角</p><p>　　不修正的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒輪泵的理論排量：</p><p><b>　　(2) </b></p><p>　　式中：m——齒輪模數(shù)</p><p><b>　　z——齒輪齒數(shù)</b></p><p><b&

20、gt;　　а——齒輪壓力角</b></p><p><b>　　理論流量： </b></p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　式中n——泵轉(zhuǎn)速，單位 （r/min）</p><p><b>　　實(shí)際流量：</b></p><

21、;p><b>　　(4)</b></p><p>　　式中——泵的容積效率，一般取0.750.9，小流量泵取小值。</p><p><b>　　（2）轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　齒輪泵的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高，由于離心力的作用，轉(zhuǎn)速高液體不能充滿整個(gè)齒間，以至流量減小并引起氣蝕，增大噪聲和磨損，對(duì)高粘性液體的輸送影響更大

22、，轉(zhuǎn)速可按表1.1選取。</p><p><b>　?。?）效率</b></p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　表1.1 流體粘度與齒頂圓線速度</p><p>　　式中：P——泵進(jìn)出口壓力差</p><p><b>　　Q——流量<

23、/b></p><p><b>　　——軸功率</b></p><p>　　齒輪泵的能量損失主要是機(jī)械損失和容積損失，水力損失很小，可忽略不計(jì)。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齒側(cè)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，大流量泵低。</p><p>　　1.2

24、.2 齒輪幾何參數(shù)的要求</p><p>　　(1) 齒數(shù)z、模數(shù)m和齒寬</p><p>　　齒數(shù)多，泵的外形尺寸大，但壓力和流量脈動(dòng)小。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=1225，高壓泵為減小外形尺寸，一般取z=614，對(duì)流量脈動(dòng)要求不高的粘性液體輸送泵可取z=68。</p><p>　　中低壓齒輪模數(shù)按表1.2選取。對(duì)工作壓力大于10mP的高壓泵

25、，應(yīng)考慮齒輪強(qiáng)度，需適當(dāng)增大模數(shù)。</p><p>　　齒寬按表1.3確定。</p><p>　　表1.2 流量與模數(shù)</p><p><b>　　(2) 齒輪修正</b></p><p>　　齒輪泵采用壓力角標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒輪，齒數(shù)少于17時(shí)均有根切現(xiàn)象產(chǎn)生，使齒輪強(qiáng)度減弱，工作情況變壞，須作齒輪修正，修正方法與通常的齒輪

26、修正方法略有不同，兩齒輪的刀具移距取正值（即離開(kāi)中心），修正后節(jié)圓處的齒側(cè)間隙為0.08m,刀具切入齒輪的深度即齒高h(yuǎn)=2.3m(ξ0.5)m，修正齒輪的主要數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.4。</p><p>　　表1.3 工作壓力與齒寬</p><p>　　表1.4 齒輪修正幾何參數(shù)</p><p>　　1.3 齒輪泵主要部件參數(shù)的確定</p><p>　　

27、本設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)一個(gè)直齒圓柱中低壓齒輪泵由以上要求，綜合考慮現(xiàn)初步確定一對(duì)嚙合的齒輪齒數(shù)z=20,模數(shù)m=2.5,齒寬定為b=20,電機(jī)轉(zhuǎn)速2000r/min，2500r/min，工作壓力P=10。以上參數(shù)可能由于不符合（1）中要求。現(xiàn)回代以驗(yàn)證： </p><p>　　由公式（2），（3），（4）：</p><p>　　流量、排量和模數(shù)的關(guān)系符合表2的要求。</p><p

28、><b>　　齒輪分度圓直徑</b></p><p>　　由表1.4可得：齒頂圓直徑</p><p><b>　　故頂圓點(diǎn)的線速度</b></p><p>　　要想通過(guò)表1.1確定是否符合要求，就要先確定液壓油的型號(hào)。</p><p>　　在液壓泵、液壓控制閥、液壓缸（液壓馬達(dá)）以及油管等連接

29、起來(lái)的密封液壓系統(tǒng)中，能量的傳遞是通過(guò)液壓油在流動(dòng)過(guò)程中壓力、流量變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。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。在液壓系統(tǒng)中，液壓油的主要作用是：作為對(duì)系統(tǒng)中的能量進(jìn)行控制、轉(zhuǎn)換和傳遞的工作介質(zhì)。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。</p><p>　　一般情況下，液壓設(shè)備選用液壓油時(shí)，應(yīng)從工作壓力、溫度

30、、工作環(huán)境</p><p>　　液壓系統(tǒng)及元件的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮。</p><p>　　對(duì)于本設(shè)計(jì)中的液壓油的選定：</p><p>　　依據(jù)以上確定的工作參數(shù)，可以看出比較符合市場(chǎng)上的CBG1016液壓泵，只不過(guò)CBG1016液壓泵的工作壓力為16，高于設(shè)計(jì)的工作壓力，所以選擇CBG1016的液壓油可以很好滿足工作要求。依據(jù)手冊(cè)可以確定液壓油的型號(hào)

31、：</p><p>　　HM46，推薦黏度20，適當(dāng)減小黏度值可以大致符合表1對(duì)于齒頂圓最大線速度的要求。</p><p>　　齒寬的驗(yàn)證可以直接從表中看出符合要求。</p><p>　　1.4 Solidworks建模</p><p>　　1.4.1 齒輪軸建模</p><p>　　齒輪建模有三種方法，這三種建模方法

32、的特點(diǎn)是：</p><p>　　1)描點(diǎn)法是構(gòu)建齒輪參數(shù)化模型通用的方法。它可以推廣至各種不同齒廓曲線齒輪的建模。需要建立相應(yīng)的齒廓曲線的數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算軟件求得一系列離散點(diǎn)的坐標(biāo)值，在三維造型軟件中描點(diǎn)繪出齒廓曲線草圖后，進(jìn)行拉伸或切除等命令即可得到齒輪的三維模型。其過(guò)程較為繁瑣。優(yōu)點(diǎn)是只要建立精確的數(shù)學(xué)模型，多取些型值點(diǎn)就可以獲得較高的曲線精度，從而提高三維模型的精度。   &

33、#160; </p><p>　　2)參數(shù)法需要有相應(yīng)的模版文件。模版文件將描點(diǎn)法中的分析曲線、建立數(shù)學(xué)模型、計(jì)算型值點(diǎn)坐標(biāo)等過(guò)程編寫(xiě)好程序，將程序內(nèi)置，界面通常比較簡(jiǎn)單。對(duì)常用的標(biāo)準(zhǔn)齒輪建模，如直齒輪、錐齒輪和渦輪等。如果精度要求不是很高，用這種方法是很方便的。用戶只需輸入?yún)?shù)，就可以方便而迅速地建立需要的模型了。  </p><p>　　3)利用插件法也是

34、一種便捷的建模方法，但必須獲得開(kāi)發(fā)商授權(quán)。這三種在SolidWorks中建立漸開(kāi)線齒輪三維模型的方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性，實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)情況靈活應(yīng)用。對(duì)進(jìn)一步進(jìn)行齒輪有限元分析、齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析等具有重要意義。</p><p>　　這里采用第一種建模方法。</p><p>　　新建一零件圖命名為“大齒輪軸”，用"拉伸"特征生成一個(gè)圓柱，如圖1.2所示。其直徑等于

35、齒根圓直徑。用上面做出的齒槽的齒廓曲線草圖在圓柱上應(yīng)用"拉伸切除"特征切出一個(gè)齒槽，"陣列"特征即可得到標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的三維模型，如圖1.3所示。</p><p>　　圖1.2大齒輪軸拉伸特征</p><p>　　圖1.3 大齒輪軸齒輪段</p><p>　　本設(shè)計(jì)中齒輪為齒輪軸，如圖1.4所示。</p>&l

36、t;p>　　與其嚙合的小齒輪軸建模同上，如圖1.5所示。</p><p><b>　　圖1.4大齒輪軸</b></p><p><b>　　圖1.5 小齒輪軸</b></p><p>　　1.4.2 泵體建模</p><p>　　第二步是泵體的設(shè)計(jì)，參照齒輪的尺寸，并按照通常齒輪泵泵體的形狀設(shè)

37、計(jì)如下：草圖如圖1.6所視，然后建立“拉伸”特征，這里用了選擇拉伸的方法，選擇一定的輪廓進(jìn)行拉伸，并且在不同的輪廓處選擇不同的拉伸高度。這樣可以用一個(gè)草圖建立不同的拉伸特征組合起來(lái)。在后面上繪制草圖，并建立拉伸切除特征,深度尺寸為齒輪厚度。 如圖1.7所示。</p><p><b>　　圖1.6 泵體草圖</b></p><p><b>　　圖1.7 泵體&

38、lt;/b></p><p>　　1.4.3 Solidworks建?；驹瓌t</p><p>　　基于三維設(shè)計(jì)的Solidworks采用全相關(guān)技術(shù)，并在設(shè)計(jì)思路上支持自下而上和自上而下的方式。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法往往從零件開(kāi)始設(shè)計(jì)，畫(huà)零件圖，然后按尺寸把零件圖畫(huà)入裝配體圖，若設(shè)計(jì)零件較多，則尺寸數(shù)據(jù)太多容易出錯(cuò)。當(dāng)零件在裝配體中不合理時(shí)，需要返回更改，工作量很大，且容易有疏漏?；赟ol

39、idworks的設(shè)計(jì)可以這樣進(jìn)行：</p><p>　　首先大致確定裝配體形狀和其中的主要關(guān)鍵零件，初步設(shè)計(jì)出表現(xiàn)裝配體形狀的基體零件，比如箱體，基座等零件，然后初步設(shè)計(jì)出關(guān)鍵零件，如本設(shè)計(jì)中的齒輪。</p><p>　　運(yùn)用Solidworks的虛擬裝配功能把以上初步設(shè)計(jì)的零件裝配起來(lái)。然后在裝配體中確定剩余零件的粗略尺寸和數(shù)量。</p><p>　　在新建的零件

40、圖中作出零件模型，導(dǎo)入裝配體中，在裝配體中編輯零件尺寸和特征，使各部分配合完善，然后通過(guò)干涉檢查確認(rèn)各尺寸的配合是否干涉。以上操作均可視化,非常直觀方便,省去了頭腦中建模和圖紙中表達(dá)這一間接過(guò)程，直觀準(zhǔn)確且不易出錯(cuò)。</p><p>　　1.4.4 裝配體初步建模與泵蓋建模</p><p>　　按照以上思路，新建一個(gè)裝配體，命名為“裝配體”，把泵體設(shè)為固定零件，然后把齒輪裝入裝配體，如圖1

41、.8 所示。在這之后設(shè)計(jì)出齒輪泵體的泵蓋，新建一個(gè)零件草圖，命名為“泵蓋6”，并保存。建立一個(gè)較大的拉伸形成的矩形板并保存。把泵蓋插入裝配體中，并建立平行配合。</p><p>　　圖1.8 初步裝配圖</p><p>　　在裝配體中編輯“泵蓋6”草圖，選定箱體相平行面上的輪廓，單擊“轉(zhuǎn)換實(shí)體引用”按鈕即可在草圖上繪制和箱體配合的輪廓相同的草圖。退出草圖，然后從新編輯拉伸的輪廓就可生成需要

42、的形狀的輪廓。然后在泵蓋的另一面繪制草圖并拉伸特征，最終完成零件的建模。單擊“編輯零件”按鈕退出零件編輯，并且注意及時(shí)保存，彈出的對(duì)話框提示確認(rèn)裝配體中相關(guān)聯(lián)的零件已修改，見(jiàn)圖1.9。</p><p><b>　　圖1.9</b></p><p>　　這里體現(xiàn)了全相關(guān)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和特征，在設(shè)計(jì)中任一處關(guān)于零件或裝配體的修改都將保存在相應(yīng)的零件或裝配體中，無(wú)需逐個(gè)修改，這

43、保證了準(zhǔn)確性和快捷性，省去了反復(fù)修改的枯燥和易出現(xiàn)的疏漏。</p><p>　　新建一零件圖，命名為“泵蓋1” ，泵蓋的設(shè)計(jì)參照泵體的設(shè)計(jì)參數(shù)。草圖如圖1.10所視，然后建立“拉伸”特征，這里用了選擇拉伸的方法，選擇一定的輪廓進(jìn)行拉伸，并且在不同的輪廓處選擇不同的拉伸高度。這樣可以用一個(gè)草圖建立不同的拉伸特征組合起來(lái)。在后面上繪制草圖，并建立拉伸切除特征。如圖1.11所示。</p><p>

44、;　　圖1.10泵蓋1草圖</p><p><b>　　圖1.11 泵蓋1</b></p><p>　　1.4.5 連接件的選擇和螺紋生成</p><p>　　在各棱處建立“圓角”及“倒角”特征，以完成圓角和倒角。</p><p>　　下面選擇連接件[6]：</p><p>　　1．內(nèi)六角螺釘：螺

45、釘 。</p><p><b>　　3．銷(xiāo)：銷(xiāo) 。</b></p><p>　　進(jìn)行泵蓋前螺塞的設(shè)計(jì)。如圖1.12所示</p><p><b>　　圖1.12 螺塞</b></p><p>　　內(nèi)六角螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)。與前面方法相同，先建立草圖，然后進(jìn)行特征建立，如圖1.13所示。</p>

46、<p>　　圖1.13 內(nèi)六角螺釘</p><p>　　緊固件銷(xiāo)如圖1.14所示。</p><p><b>　　圖1.14 銷(xiāo)</b></p><p>　　1.4.6 密封件的選擇</p><p>　　最后進(jìn)行密封件的設(shè)計(jì)。密封裝置歷來(lái)是液壓傳動(dòng)設(shè)備中的關(guān)鍵部分，密封裝置的作用是用來(lái)阻止壓力工作介質(zhì)的泄漏和

47、外界灰塵污垢和異物的侵入，液壓系統(tǒng)原件中，工作介質(zhì)的內(nèi)泄漏會(huì)迅速降低容積效率，惡化設(shè)備的技術(shù)性能甚至被迫停止工作。工作介質(zhì)的外泄漏導(dǎo)致工作介質(zhì)的浪費(fèi)，污染環(huán)境，造成危險(xiǎn)。</p><p>　　當(dāng)今世界，液壓技術(shù)的設(shè)計(jì)理論和金屬加工工藝設(shè)備均十分成熟，金屬液壓元件的加工精度已不再成問(wèn)題。所以液壓設(shè)備的壓力等級(jí)、檔次、可靠性及使用壽命的提高在很大程度上起決定作用的是密封裝置和密封件。</p><p

48、>　　實(shí)際上，密封件是通用基礎(chǔ)元件，大多數(shù)類型產(chǎn)品的尺寸系列、公差、材質(zhì)以及安裝溝槽尺寸與公差及設(shè)計(jì)計(jì)算均已標(biāo)準(zhǔn)化，在使用前可根據(jù)相應(yīng)的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選擇。為了勝任密封件耐壓、耐高溫、耐摩擦的要求，具有彈性等良好性能的合成橡膠一直是用量最多的主要密封材料。由于工程中用于高壓高溫的場(chǎng)合日益增多，因此，在超過(guò)合成橡膠的耐用溫度、壓力時(shí)，合成樹(shù)脂（塑料）如聚四氟乙烯、尼龍、聚甲醛、工程塑料是較為理想的密封材料?？紤]密封需要注意零件是靜密

49、封還是動(dòng)密封，這是決定所選密封的基本原則。靜密封只需要考慮壓力等因素，而動(dòng)密封的要求更高，要求密封件與運(yùn)動(dòng)件之間的良好配合。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，主要有兩處需要密封，一是泵蓋和泵體之間的密封，二是軸和泵體軸孔之間的密封?，F(xiàn)分別討論之。</p><p>　　泵蓋與泵體之間的密封采用常見(jiàn)的紙墊圈密封。</p><p>　　軸與箱體軸孔之間的密封采用軟填料密封，

50、軟填料材料通常有：油浸石棉、聚四氟乙烯石棉、塑料、半金屬盤(pán)根。這里選用氈圈。</p><p>　　把以上各確定的零件裝配起來(lái)，如圖1.15，并用移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)零部件的方法調(diào)整零部件使各部件之間不發(fā)生干涉。見(jiàn)圖1.16。</p><p><b>　　圖1.15 裝配體</b></p><p>　　圖1.16 干涉檢查</p><p

51、><b>　　2 齒輪的校核</b></p><p>　　設(shè)齒輪泵功率為，流量為Q，工作壓力為P，則</p><p><b>　　(6) </b></p><p>　　由齒輪泵的工作形式可知其中的流場(chǎng)大致是對(duì)稱的，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪所在流場(chǎng)流動(dòng)情況大致相同，而流體所獲得的能量是由齒輪提供的，這就是說(shuō)兩個(gè)齒輪大致提供了

52、相同的能量給流體，兩齒輪的能量又最終由電機(jī)提供。由以上分析可知能量傳遞情況，見(jiàn)表2.1。</p><p><b>　　故，每個(gè)齒輪功率為</b></p><p><b>　　(7)</b></p><p>　　現(xiàn)考慮一個(gè)齒輪的受力情況，轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　(8)</b&

53、gt;</p><p>　　切向力： (9)</p><p>　　手冊(cè)中齒輪校核方法主要是校核其強(qiáng)度條件，見(jiàn)表2.2。</p><p>　　表2.1 齒輪泵能量分析</p><p>　　表2.2 齒輪校核條件</p><p><b>　　表2.3 使用系數(shù)<

54、/b></p><p><b>　　下面確定幾個(gè)參數(shù)。</b></p><p>　　使用系數(shù)表示齒輪的工作環(huán)境（主要是振動(dòng)情況）對(duì)其造成的影響，使用系數(shù)的確定：</p><p>　　液壓裝置一般屬于輕微振動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)所以按表2.3中可查得可取為1.35。</p><p>　　齒輪精度選為6、9較為合理，此處取7。&

55、lt;/p><p>　　動(dòng)載系數(shù)表示由于齒輪制造及裝配誤差造成的不定常傳動(dòng)引起的動(dòng)載荷或沖擊造成的影響。動(dòng)載系數(shù)的實(shí)用值應(yīng)按實(shí)踐要求確定，考慮到以上確定的精度和輪齒速度，偏于安全考慮，此設(shè)計(jì)中取為1.1。</p><p>　　齒向載荷分布系數(shù)是由于齒輪作不對(duì)稱配置而添加的系數(shù)，此設(shè)計(jì)齒輪對(duì)稱配置故取1。</p><p>　　一對(duì)相互嚙合的齒輪當(dāng)在嚙合區(qū)有兩對(duì)或以上齒同時(shí)

56、工作時(shí)，載荷應(yīng)分配在這兩對(duì)或多對(duì)齒上。但載荷的分配并不平均，因此引進(jìn)齒間載荷分配系數(shù)以解決齒間載荷分配不均的問(wèn)題。對(duì)直齒輪及修形齒輪，取=1</p><p>　　彈性系數(shù) 單位——，數(shù)值列表見(jiàn)表2.4</p><p><b>　　表2.4 彈性模量</b></p><p>　　此設(shè)計(jì)中齒輪材料選為40，調(diào)質(zhì)后表面淬火，由上表可取。</p&

57、gt;<p><b>　　(10)</b></p><p>　　表2.2中的校核系數(shù)過(guò)于復(fù)雜?？砂础稒C(jī)械設(shè)計(jì)》中的方法簡(jiǎn)化為具體過(guò)程：</p><p><b>　　(11)</b></p><p><b>　　(12)</b></p><p><b>　

58、　(13)</b></p><p>　　對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故可取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)=1。</p><p><b>　　壽命系數(shù)：</b></p><p><b>　　(14)</b></p><p>　　其中，n——

59、齒輪轉(zhuǎn)速</p><p>　　j——齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面嚙合的次數(shù)。</p><p>　　——齒輪的工作壽命，此處定為4500h。</p><p>　　根據(jù)所選齒輪材料查表可得</p><p><b>　　(15)</b></p><p><b>　　由以上數(shù)據(jù)可得</b>

60、;</p><p><b>　　(16)</b></p><p><b>　　代入校核公式中得</b></p><p><b>　　(17)</b></p><p>　　所以，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，所選齒輪參數(shù)符合要求。按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核亦符合，在此不在贅述。</p

61、><p>　　到此，齒輪泵關(guān)鍵零件齒輪的校核已完成。</p><p>　　連接件的校核省略，因?yàn)樗x零件在裝配體中虛擬裝配時(shí)尺寸都較盈余，能很寬裕地符合力學(xué)要求。下面來(lái)討論與齒輪泵本身特點(diǎn)密切相關(guān)的一些結(jié)構(gòu)和現(xiàn)象。</p><p>　　3 齒輪泵的閉死容積和卸荷槽</p><p><b>　　3.1 閉死容積</b><

62、/p><p>　　為保證齒輪泵能連續(xù)輸液，必須使齒輪的重疊系數(shù)ε>1，即要求在一對(duì)齒嚙合行將脫開(kāi)前，后面一對(duì)就進(jìn)入嚙合，因此在一段時(shí)間內(nèi)同時(shí)嚙合的就有兩對(duì)齒，留在齒間的液體被困在兩對(duì)嚙合齒后形成一個(gè)封閉容積（稱閉死容積）內(nèi)，當(dāng)齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閉死容積逐漸減小，直至兩嚙合點(diǎn)處于對(duì)稱于節(jié)點(diǎn)P的位置時(shí)，閉死容積變至最小，隨后這一容積又逐漸增大，至第一對(duì)齒開(kāi)始脫開(kāi)時(shí)增至最大。</p><p>　

63、　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。于是被困液體從一切可以泄露的縫隙里強(qiáng)行排出，這時(shí)齒輪和軸承受到很大的脈沖徑向力，功率損失增大，當(dāng)閉死容積由小變大時(shí)，剩余的被困液體壓力降低，里面形成局部真空，使容解在液體中的氣體析出，液體本身產(chǎn)生氣化，泵隨之產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，困油現(xiàn)象對(duì)齒輪的工作性能和壽命均造成很大的危害。</p><p><b>　

64、　3.2 卸荷槽</b></p><p>　　為消除困油現(xiàn)象，可在與齒輪端面接觸的兩側(cè)板上開(kāi)兩個(gè)用來(lái)引出困液的溝槽，即卸荷槽。卸荷槽有相對(duì)于節(jié)點(diǎn)P對(duì)稱布置和非對(duì)稱布置兩種。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。</p><p>　　（1）對(duì)稱布置卸荷槽尺寸，卸荷槽間距</p><p><b>　

65、　(18)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)卸荷槽采用對(duì)稱布置。</p><p>　　當(dāng)，中心距為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)：</p><p><b>　?。?9）</b></p><p><b>　　（20）</b></p><p><b>　?。?1）</b&

66、gt;</p><p><b>　　卸荷槽最小寬度：</b></p><p><b>　?。?2）</b></p><p>　　式中ε——齒輪重疊系數(shù)，此處取一般機(jī)械制造業(yè)中的值1.4 。</p><p>　　一般c>2.5m，以保證卸荷槽暢通，取卸荷槽寬度為6.85mm 。</p>

67、;<p>　　對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，卸荷槽深度見(jiàn)表3.1。</p><p>　　表3.1 卸荷槽深度</p><p>　　用插值法取卸荷槽深度值為1.25mm 。</p><p>　　（2）非對(duì)稱布置卸荷槽尺寸</p><p>　　齒側(cè)間隙很?。ń咏鼰o(wú)齒側(cè)間隙）時(shí)，采用非對(duì)稱布置卸荷槽，其位置向吸入腔一方偏移一段距離，這樣不僅可以解決困液

68、問(wèn)題，還可以回收一部分高壓液體。非對(duì)稱布置的卸荷槽尺寸，除了外，其尺寸的計(jì)算公式與對(duì)稱布置相同。</p><p><b>　　4 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)根據(jù)外嚙合齒輪泵的工作原理，運(yùn)用Solidworks繪制了齒輪泵的零件，進(jìn)行了虛擬裝配，并采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行了校核。結(jié)果表明：該設(shè)計(jì)過(guò)程具有可視化、生成模型快捷、虛擬裝配精確、在裝配中對(duì)零件可以直接編

69、輯、對(duì)模型直接進(jìn)行的各種力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析等特點(diǎn)，大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的繁復(fù)工作并且能在實(shí)際產(chǎn)品造出之前完成優(yōu)化設(shè)計(jì)，極大地節(jié)約了成本，減少了資源的浪費(fèi)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了！在這幾個(gè)月的時(shí)間里，謝謝XX老師給我的幫助，使我對(duì)與設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)有了深入的了解。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我遇到了許多

70、困難，并且常常有不知所措的沖動(dòng)，因?yàn)樯婕靶袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)，單憑自己的直觀理解和做法常常會(huì)出錯(cuò)犯下不合實(shí)際的荒唐錯(cuò)誤。而這種想法也往往會(huì)束縛設(shè)計(jì)人員的思維，因此機(jī)械設(shè)計(jì)確實(shí)是一項(xiàng)考驗(yàn)人的工作。老師給我提出了很多非常寶貴的建議，讓我受益匪淺，也改變了我以前對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的淺薄認(rèn)識(shí)。</p><p>　　在運(yùn)用Solidworks進(jìn)行機(jī)械建模的應(yīng)用方面，讓我體會(huì)到在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用Solidworks所帶來(lái)的巨大便利和快捷。這

71、將會(huì)對(duì)我以后從事設(shè)計(jì)工作有極大的幫助。在設(shè)計(jì)期間，很多老師和同學(xué)給了我很大的幫助，在這里向他們表示衷心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[2] 刑啟恩.Solidworks2007零件設(shè)計(jì)與案例精粹.北京：機(jī)械工業(yè)出版

72、社，2006</p><p>　　[3] 王蘭美.機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社，2004</p><p>　　[4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二卷．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[5] 王守城．液壓元件及選用．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[6] 鄭竹林. 液壓與氣動(dòng). 成都：電子科技大