齒輪泵的研究與三維造型設(shè)計(jì)

1、第一章 概述上至翱翔藍(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

2、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理解,顯然已很不全面。當(dāng)今的泵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)、國防技術(shù)必不可少的機(jī)器之一。1.1 泵的發(fā)展歷史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，使液體能量增加。泵主要用來輸送的液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等

3、，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。 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)代螺桿泵所利用。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。18401850年，美國沃辛頓發(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

4、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?；剞D(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)子潤滑和密封等問題，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?；剞D(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

5、。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年在美國出現(xiàn)的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。18511875年，帶有導(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。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。在英國的雷諾和德國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

6、日益擴(kuò)大，已成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的泵。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，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。1.2 齒輪泵的研究現(xiàn)狀齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，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。國內(nèi)外有關(guān)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

7、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，而提高工作壓力所帶來的問題是：軸承壽命大大縮短；

8、泵泄漏加劇，容積效率下降。產(chǎn)生這兩個(gè)問題的根本原因在于齒輪上作用了不平衡的徑向液壓力，且工作壓力越高，徑向液壓力越大。目前國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)以上兩個(gè)問題所進(jìn)行的研究是：(1)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,但這些方法都沒有從根本上解決問題。1.3 齒輪泵的發(fā)展趨勢(shì) 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)、潤滑系統(tǒng)等的霸主地位外，尚需向以下幾個(gè)方向發(fā)展：(1)高壓化高壓化是系統(tǒng)所要求的，也是齒輪泵與柱塞泵、

9、葉片泵競爭所必須解決的問題。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。 (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)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) 。(3)低噪聲 國外早就有“安靜”的液壓泵之說。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)過程中所產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，另一部分是困油沖擊所產(chǎn)

10、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。 (4)大排量對(duì)于一些要求快速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)來說，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。(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

11、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。1.4 泵的分類一、按泵作用于液體原理分類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。 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。前者排液過程是間歇的。常見的往復(fù)式泵有各種型式活塞泵、柱塞泵及隔膜泵等。常見回轉(zhuǎn)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。3、其它類型泵 包括利用流體靜壓或流體流

12、體動(dòng)能來輸送液體的流體動(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。二、按泵的用途分類 按泵的用途可分為進(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、潤滑油泵和封液泵等。三、按所適用的介質(zhì)分類 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。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)：表1.1典型液壓泵的工作原理及主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)類型結(jié)構(gòu)、原理示意圖工作原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外嚙合齒輪泵當(dāng)齒

13、輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在a腔，由于輪齒脫開使容積逐漸增大，形成真空從油箱吸油，隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)充滿在齒槽內(nèi)的油被帶到b腔，在b腔，由于輪齒嚙合，容積逐漸減小，把液壓油排出利用齒和泵殼形成的封閉容積的變化，完成泵的功能，不需要配流裝置，不能變量結(jié)構(gòu)最簡單、價(jià)格低、徑向載荷大內(nèi)嚙合齒輪泵當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)外齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，與此相嚙合的內(nèi)齒輪也隨著旋轉(zhuǎn)。吸油腔由于輪齒脫開而吸油，經(jīng)隔板后，油液進(jìn)入壓油腔，壓油腔由于輪齒嚙合而排油典型的內(nèi)嚙合齒輪泵主要有內(nèi)齒輪、外齒輪及隔板等組成利用齒和齒圈形成的容積變化，完成泵的功能。在軸對(duì)稱位置上布置有吸、排油口。不能變量尺寸比外嚙合式略小，價(jià)格比外嚙合式略高，徑向載荷大葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)

14、，葉片在離心力和壓力油的作用下，尖部緊貼在定子內(nèi)表面上。這樣兩個(gè)葉片與轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)表面所構(gòu)成的工作容積，先由小到大吸油后再由大到小排油，葉片旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，完成兩次吸油和兩次排油 利用插入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的葉片間容積變化，完成泵的作用。在軸對(duì)稱位置上布置有兩組吸油口和排油口徑向載荷小，噪聲較低流量脈動(dòng)小柱塞泵柱塞泵由缸體與柱塞構(gòu)成，柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在工作容積增大時(shí)吸油，工作容積減小時(shí)排油。采用端面配油徑向載荷由缸體外周的大軸承所平衡，以限制缸體的傾斜利用配流盤配流傳動(dòng)軸只傳遞轉(zhuǎn)矩、軸徑較小。由于存在缸體的傾斜力矩，制造精度要求較高，否則易損壞配流盤螺桿泵一根主動(dòng)螺桿與兩根從動(dòng)螺桿相互嚙合，三根螺桿

15、的嚙合線把螺旋槽分割成若干個(gè)密封容積。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)密封容積沿軸向移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)吸油和排油利用螺桿槽內(nèi)容積的移動(dòng)，產(chǎn)生泵的作用。不能變量無流量脈動(dòng)徑向載荷較雙螺桿式小、尺寸大，質(zhì)量大1.5 齒輪泵的結(jié)構(gòu)和原理齒輪泵是液壓系統(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。 一、 外嚙合齒輪泵的工作原理 圖1.1 齒輪泵原理圖 圖1.2 齒輪泵結(jié)構(gòu)圖上圖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

16、的輪齒逐漸脫開，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。1.6 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義和目的齒輪泵是液壓傳動(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

17、輪泵兩大類。外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、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)，其開發(fā)過程很符合設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思維。三維開發(fā)平臺(tái)

18、的出現(xiàn)和完善，為增強(qiáng)企業(yè)的開發(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)。目前，市面上可供選擇的軟件有很多，主要包括高端的proengineer，i-deas，ug，catia和中端的solidworks，solidedge等3d設(shè)計(jì)軟件。這些軟件的一個(gè)共性就是它們都具備了尺寸參數(shù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及虛擬裝配技術(shù)；這些技術(shù)一般都能滿足用戶設(shè)計(jì)的各項(xiàng)諸如設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、制造、虛擬裝配、干涉檢查、有限元分析、運(yùn)動(dòng)分析等高級(jí)cad的需求。尤其是集設(shè)計(jì)、工程及制造系統(tǒng)于一體的ug軟件，proen

19、gineer是一個(gè)典型的模塊化集成軟件，其功能非常強(qiáng)大，最顯著的的特征就是使用參數(shù)化的特征造型。根據(jù)目前的市場(chǎng)來看，它在我國的cad/cam研究所和工廠中得到了廣泛地應(yīng)用，有著越來越廣闊的市場(chǎng)。同autocad相比，它的技術(shù)特點(diǎn)就是參數(shù)化管理，所有的算法都是矢量化的，三維與二維圖形元素具有關(guān)聯(lián)性，是目前不可多得的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。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)用由美國參數(shù)公司ptc開發(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)。第二章 齒輪泵的工作原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 齒輪泵的工作原理圖2.1 裝配示意

20、圖圖2.2 工作原理圖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

21、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。2.2 齒輪泵用途、應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.用途：適用于輸送不含固體顆粒和纖維，無腐蝕性，溫度不高于80，粘度為510-61.510-3m2/s（5-1500cst)的潤滑油或性質(zhì)類似潤滑油的其他液體以及用于液壓轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。2.應(yīng)用范圍：在輸油系統(tǒng)中可用作傳輸，增壓泵；在燃油系統(tǒng)中可用作輸送、加壓、噴射的燃油泵；在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中可用作提供液壓動(dòng)力的液壓泵；在一切工業(yè)領(lǐng)域中，均可作潤滑油泵用。3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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

22、件的潤滑均在泵工作時(shí)利用輸送介質(zhì)而自動(dòng)達(dá)到。2.3 齒輪泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)是齒輪泵的三維造型，它是通過兩個(gè)齒輪相嚙合來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：圖2.4方案b圖2.3方案a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。方案b：此方案齒輪泵由端蓋、泵體和一對(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。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=21m/h

23、;壓力為2.5mpa;容積效率58%；轉(zhuǎn)速1420r/min；電動(dòng)機(jī)功率3kw.理論功率：由于泵的進(jìn)口壓力很小近似為零，所以泵出口壓力p表示進(jìn)出口壓力差p kw輸入功率和輸出功率 =pq=pqtpv=pt0.85=1.24kw3.理論轉(zhuǎn)矩當(dāng)忽略能量轉(zhuǎn)換及輸送過程中能量損失時(shí)液壓泵=9.804 nm=9804 nmm4.實(shí)際轉(zhuǎn)矩 t= =9804/0.9=10893.3 nmm5.電動(dòng)機(jī)輸入功率及輸入轉(zhuǎn)矩 kw nmm則該齒輪泵結(jié)構(gòu)圖為：、圖2.5 齒輪泵結(jié)構(gòu)簡圖一：聯(lián)軸器選擇與校核：（1） 考慮到y(tǒng)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

24、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。（2） 聯(lián)軸器傳遞功率 = 聯(lián)軸器效率=0.99則=2.14/0.99=2.16kw 則聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩=kt式中：k載荷系數(shù) k=1.5（1表19.3）t名義轉(zhuǎn)矩t=9.55/=9.552.16/1420=1.45 nmm=1.51.45=2.18 nmm（3） 選擇聯(lián)軸器型號(hào)由=2.18 nmm =1420r/mm =25mm =28mm （y100l2-4電動(dòng)機(jī)軸徑查2p155-156的表12.1和12.3）選用tl4型彈性圓柱銷聯(lián)軸器。由2p92表8-5它的公稱轉(zhuǎn)矩為6.3nmm 許用轉(zhuǎn)速為4200r/min軸孔

25、范圍20-28mm均滿足要求。則聯(lián)軸器tl4gb4323-84圖2.6聯(lián)軸器示意圖（4） 聯(lián)軸器參數(shù) 圖4p271=76mm d=10mm z=6mm a=15mm b=23mm sb=23mm查1 柱銷許用彎曲應(yīng)力=0.4=0.4360=144n/（選45鋼作柱銷 45鋼=360n/)查1p418橡膠圈的許用壓強(qiáng)p=2n/（5） 校核橡膠圈壓強(qiáng) p=0.51p=2n/ ，滿足要求。（6） 校核柱銷彎曲強(qiáng)度=1.4 n/=144 n/（7） 校核鍵聯(lián)接強(qiáng)度選用普通平鍵聯(lián)接 查2p51表41聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)間用鍵 832 gb1096-79(=28mm)聯(lián)軸器與齒輪泵間用鍵 625 gb1096-

26、79(=20mm)校核擠壓強(qiáng)度=式中 t=1.45nmm =0.5h=0.57=3.5mm(與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接)=0.56=3mm(與齒輪泵聯(lián)接)（查2p51表4-1 h=7mm,h=6mm）;d=28mm(與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接) d=20mm(與齒輪泵聯(lián)接);=l-b=56-8=48mm; =l-b=32-6=26mm=60 n/(查3p126表7.1，聯(lián)軸器用鑄鐵制造，輕微沖擊)與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接 =6.19 n/與聯(lián)軸器聯(lián)接 =18.5 n/二、齒輪泵內(nèi)兩個(gè)相嚙合齒輪的校核:已知輸入功率為p=2.14kw, 主軸轉(zhuǎn)速為n=1420r/mm, 轉(zhuǎn)矩t=10.9nmm m=3 z=10 b=27兩齒輪材料采用

27、40cr調(diào)質(zhì)后表面淬火硬度為4855hrc,則齒寬系數(shù)=0.5（1p222圖12.13）齒形系數(shù)=2.56（1p229圖12.21）應(yīng)力修正系數(shù)=1.64（1p230圖12.22）查附表12-10得：彎曲疲勞極限=2.346hrc+605.628=2.34648+605.628=718 n/彎曲許用應(yīng)力=0.7=0.7718=502.6n/（1） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度使用情況系數(shù)=1.25圓周速度v=22.39m/s動(dòng)載系數(shù)=2.29-2.43+9.922+1.0257=1.15齒向載荷分布系數(shù)=1.05+0.26（1+0.6）+0.1662.1=1.05+0.26（1+0.6）+0.1662

28、.1=1.13，=0.794+0.207=1.1；=33.6n/m100n/m；齒間載荷分布系數(shù)=1.09，=1.18 （見1p217表12.10）重合度=1.88-3.2（+）=1.88-3.21/5=1.24重合度系數(shù)=0.25+=0.25+=0.85=1.251.151.131.09=1.77=1.251.151.181.1=1.86彎曲最小安全系數(shù)=1.25（見1p225表12.14一般可靠度）彎曲壽命系數(shù)=1尺寸系數(shù)=1.0=574.4 n/=,=59.55 n/=,齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。（2） 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)=0.96彈性影響系數(shù)=189.8，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.

29、5（見1p222圖12.16）接觸最小安全系數(shù)=1.05（見1p225表12.14，一般可靠度）接觸壽命系數(shù)=1.09，=1.07（見1p224圖12.18）接觸疲勞極限=12hrc+550=1248550=1126n/,許用接觸力=1244 n/, =1147.4 n/ =455.52=811.83三、軸的校核選45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理作軸=600 n/，=355 n/（見2p25表2-7）查1p314表16.2選許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力=3040 n/，c=118106。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，有方向不定徑向力作用，=（0.20.5），取=0.3，查附表可知聯(lián)軸器的尺寸為76

30、mm，則=2t/=381.6n,則=0.3=114.48n, 方向不定，按最危險(xiǎn)情況考慮。（1）聯(lián)軸器的徑向力的彎矩圖則=321.6n =321.6114.48=436.03n則b點(diǎn)彎矩為：=114.4895.5=1.09nmm彎矩圖如圖（b）（2）扭矩圖 t=1.45 nmm，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)應(yīng)力校正系數(shù)=0.58（見1p315表16.3）t=0.581.45=0.84 nmm，扭矩圖如圖（c）（3）計(jì)算彎矩圖b點(diǎn)彎矩=1.38 nmm d點(diǎn)彎矩=0.87 nmm則彎矩圖為d（4）按彎矩校核軸的強(qiáng)度b截面校核b截面的抗彎截面系數(shù)w0.1=0.1=1.06，查1p315表16.3 =55 n/

31、（45鋼=600 n/）=12.28 n/=55 n/，安全（5）靜強(qiáng)度校核選b截面為危險(xiǎn)截面，彎曲應(yīng)力=30.85n/抗扭截面系數(shù)=0.2=0.2=2.13nmm扭轉(zhuǎn)應(yīng)力=20.42 n/，查1p41表3.2=1.4=1.4355=497 n/=0.7=0.7355=249 n/=16.11=12.19,s=9.7，查1p15表2.2最小許用安全系數(shù)s=1.5滿足要求。z (c) t圖（b）圖(a)xy1.380.87t=1.450.211.09圖2.7軸校核圖由以上參數(shù)進(jìn)行齒輪泵的設(shè)計(jì)及三維造型。第三章 齒輪泵的主要零部件造型設(shè)計(jì)3.1 齒輪泵內(nèi)相嚙合齒輪造型設(shè)計(jì)齒輪泵內(nèi)有兩個(gè)相嚙合的齒輪

32、，其中可由齒輪1二維工程圖進(jìn)行三維繪圖過程如下：（1）建立齒輪基礎(chǔ)特征：采用旋轉(zhuǎn)特征操作；（2）生成漸開線齒廓：單擊“基準(zhǔn)”工具條草繪曲線按鈕單擊“從方程/完成”選取坐標(biāo)系從文本中輸入以下關(guān)系式：ms=3zs=10alfa=20r=(ms*zs*cos(alfa)/2ang=t*90s=(pi*r*t)/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)z=xc+(s*sin(ang)x=yc-(s*cos(ang)y=0生成漸開線齒面；（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。圖3.1從動(dòng)齒輪工程圖 圖3.2齒輪毛坯圖 圖3.3齒輪漸開線曲線生成 圖3.4齒間生成圖

33、 圖3.5齒輪三維造型3.2 齒輪泵殼體的造型齒輪泵左端蓋零件的創(chuàng)建過程：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。圖3.6左端蓋工程圖圖3.7左端蓋三維造型圖3.8中泵體工程圖圖3.9中泵體三維造型第四章 齒輪泵的總裝配設(shè)計(jì)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。(1) 在齒輪1的過齒寬中點(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),過交點(diǎn)作垂直齒面的軸a5,作過交點(diǎn)垂直端面的軸a6;作穿過軸a6垂直軸a5的

34、輔助面dtm1, 作穿過軸a6同時(shí)穿過軸a5 的輔助面dtm2, 其結(jié)果見圖7。同理在齒輪2上作輔助面dtm4、齒輪2輔助面的生成過程輔助面dtm5, 其結(jié)果見圖：圖4.2創(chuàng)建輔助平面圖4.1創(chuàng)建輔助平面( 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, 見圖：圖4.3兩齒輪相嚙合 (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。則齒輪泵總裝效果圖如圖4.4所示、分解圖如圖4.5所示圖 4.4齒輪泵裝配圖圖4.5齒輪泵分解圖第五章 總 結(jié)在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)及其論文的寫作過程中，主要進(jìn)行了以下方面的工作：1、對(duì)齒

35、輪泵的市場(chǎng)需求及現(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；2、分析所設(shè)計(jì)的齒輪泵的工作原理及應(yīng)用；3、進(jìn)行了主動(dòng)齒輪軸的設(shè)計(jì)及校核；4、進(jìn)行了齒輪設(shè)計(jì)及校核；5、進(jìn)行聯(lián)軸器的選擇及校核；6、分析了齒輪泵的改裝及綜合利用；7、進(jìn)行齒輪泵主要零件的二維工程圖繪制；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).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換的軸套內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。泵內(nèi)全部零件的潤滑均在泵工作時(shí)利用輸送介質(zhì)而自動(dòng)達(dá)到。三個(gè)多

36、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)過程中遺留下的問題，并通過進(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)立解決問題、獨(dú)立完成工作的能力。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、行

37、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)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。參考文獻(xiàn)1 邱宣懷編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 高等教育出版社. 1997.2 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. 1999.3 孫恒 陳作模主編. 機(jī)械原理. 高等教育出版社. 2001.4 龔桂義等編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 人民教育出版社. 1992.5 姜繼海 宋錦春 高常識(shí)主編. 液壓與氣壓傳動(dòng). 高等教育出版社. 2002.6 張群生主編. 液壓傳動(dòng)與潤滑技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社. 1999.7 哈爾濱工業(yè)大學(xué)編. 理論力學(xué). 第五版.8 劉鴻文主編. 材料力學(xué). 第三版.9 大連理工大學(xué)工程教研室編. 機(jī)械制圖. 高等教育出版社. 1993.10 朱兵編. pro/enfineer 模具設(shè)計(jì). 南方出版社、百年電子聯(lián)合出版. 2004.11 譚雪松 趕路萍 張黎驊編著. pro/engingeer wildfire 基礎(chǔ)教程. 人民郵電出版社.