基于solidworks的齒輪泵仿真

1、xx 學(xué)院學(xué)院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 題目 基于 solidworks 的齒輪泵仿真 系別 專業(yè) 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 日期 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)題目： 基于 solidworks 的齒輪泵仿真 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求： 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。 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 solidworks 的建模方法。 3.運(yùn)用 solidworks 對(duì)齒輪泵進(jìn)行裝配，掌握 s

2、olidworks 的裝配方法。 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。 設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：設(shè)計(jì)進(jìn)度要求： 第一周到第四周下達(dá)任務(wù)書，查閱、收集相關(guān)資料。 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。 第八到十周，用 solidworks 進(jìn)行齒輪泵的零件建模及裝配體建模。 第十周到十二周，撰寫論文，對(duì)論文進(jìn)行排版修改。 指導(dǎo)教師（簽名）：指導(dǎo)教師（簽名）： xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) i 摘要 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。通過運(yùn) 用這些特征造型技術(shù)

3、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)。 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。 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

4、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、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。 關(guān)鍵詞： solidworks，參數(shù)化造型，建立模型 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) ii 目錄 摘要 .ii 目錄 .iii 1 齒輪泵的設(shè)計(jì).1 1.1 齒輪泵概述.1 1.2 齒輪泵設(shè)計(jì)要求 .2 1.2.1 齒輪泵工作參數(shù)

5、要求 .2 1.2.2 齒輪幾何參數(shù)的要求 .3 1.3 齒輪泵主要部件參數(shù)的確定.5 1.4 solidworks建模 .6 1.4.1 齒輪軸建模 .6 1.4.2 泵體建模 .10 1.4.3 solidworks 建?；驹瓌t.12 1.4.4 裝配體初步建模與泵蓋建模 .13 1.4.5 連接件的選擇和螺紋生成 .16 1.4.6 密封件的選擇 .18 2 齒輪的校核 .21 3 齒輪泵的閉死容積和卸荷槽 .25 3.1 閉死容積.25 3.2 卸荷槽.25 4 結(jié)束語 .27 致 謝 .28 參考文獻(xiàn) .29 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 1 齒輪泵的設(shè)計(jì) 1.11.1 齒輪泵概述齒輪泵

6、概述 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?。?，排量不可調(diào)。 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。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。 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

7、度范圍為,齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。smm /101 26 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 線齒輪，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，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)針方向轉(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。 圖 1.1 齒輪泵的工作原理圖 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1.21.2 齒輪泵設(shè)計(jì)要求齒輪泵設(shè)計(jì)

8、要求 1.2.11.2.1 齒輪泵工作參數(shù)要求齒輪泵工作參數(shù)要求 （1）流量 外嚙合齒輪泵在沒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 t (1) rmlbtad b q bat /10tan 3 1 3 1 2 322222 式中： b齒寬 d 齒頂圓直徑 a a齒輪中心距 t 基圓節(jié)距 a 基圓柱面上的螺旋角 不修正的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒輪泵的理論排量： (2) rmlzbmqt/10cos 12 1 12 3222 式中：m齒輪模數(shù) z齒輪齒數(shù) 齒輪壓力角 理論流量： (3)min/10 3 lnqq tt 式中

9、 n泵轉(zhuǎn)速，單位 （r/min） 實(shí)際流量： (4)min/ lqq vt 式中泵的容積效率，一般取 0.750.9，小流量泵取小值。 v （2）轉(zhuǎn)速 齒輪泵的轉(zhuǎn)速不宜過高，由于離心力的作用，轉(zhuǎn)速高液體不能充滿整個(gè)齒間， xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 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，轉(zhuǎn)速 可按表 1.1 選取。 （3）效率 (5) a v p pq 表 1.1 流體粘度與齒頂圓線速度 液體粘度smm / 2 124576152300520760 線速度smu/ max543.732.21.61.25 式中：p泵進(jìn)出口壓力差 a mp q流量sl / 軸功率 a p

10、 kw 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。9 . 08 . 0 m m 1.2.21.2.2 齒輪幾何參數(shù)的要求齒輪幾何參數(shù)的要求 (1) 齒數(shù) z、模數(shù) m 和齒寬 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。 中低壓齒輪模數(shù)按表 1

11、.2 選取。對(duì)工作壓力大于 10mp 的高壓泵，應(yīng)考慮齒輪 a 強(qiáng)度，需適當(dāng)增大模數(shù)。 齒寬按表 1.3 確定。 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 表 1.2 流量與模數(shù) 流量 qmin/ l模數(shù)mmm 4101.52 10322.53 32633.54 631254.55 (2) 齒輪修正 齒輪泵采用壓力角標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，齒數(shù)少于 17 時(shí)均有根切現(xiàn)象產(chǎn)生， 20 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修正方法 略有不同，兩齒輪的刀具移距取正值（即離開中心） ，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=2.3m(0.5)m，修正齒輪的主要數(shù)據(jù)見表 1

12、.4。 表 1.3 工作壓力與齒寬 工作壓力 p a mp齒寬 bmm 1，即要求在一對(duì)齒嚙合 行將脫開前，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)齒開始脫開時(shí)增至最大。 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 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

13、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。 3.23.2 卸荷槽卸荷槽 為消除困油現(xiàn)象，可在與齒輪端面接觸的兩側(cè)板上開兩個(gè)用來引出困液的溝槽， 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，過了最小位置后與吸引腔相連通。 （1）對(duì)稱布置卸荷槽尺寸，卸荷槽間距 (18) )(cos 2 mm a zm y 本設(shè)計(jì)卸荷槽采用對(duì)稱布置。 當(dāng)，中心距為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)： 20 （19）)(95 . 6

14、 78 . 2 mmmy （20） )(48 . 3 2 mm y y （21） )(32 . 1mmme xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 卸荷槽最小寬度： （22） 2 222 min cos 1cos a zm mc mm 式中 齒輪重疊系數(shù)，此處取一般機(jī)械制造業(yè)中的值 1.4 。 一般 c2.5m，以保證卸荷槽暢通，取卸荷槽寬度為 6.85mm 。 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，卸荷槽深度見表 3.1。 表 3.1 卸荷槽深度 齒輪模數(shù) m 2345678 卸荷槽深度 h 1.01.52.54.05.57.510 用插值法取卸荷槽深度值為 1.25mm 。 （2）非對(duì)稱布置卸荷槽尺寸 齒側(cè)間隙很?。ń咏鼰o齒側(cè)間

15、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?jiǎn)栴}，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。my8 . 0 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 4 結(jié)束語 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

16、費(fèi)。 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 致 謝 經(jīng)過幾個(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)的過程中我遇 到了許多困難，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)。 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 所帶來的巨大便利和快捷。這將會(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)