車用發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪泵逆向設(shè)計(jì)

1、摘要 機(jī)油泵是內(nèi)燃機(jī)潤滑系統(tǒng)的心臟，它的好壞直接影響內(nèi)燃機(jī)的可靠性和耐久性。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)油泵將油底殼機(jī)油抽出并加壓后排向潤滑油道，提高機(jī)油壓力，保 證機(jī)油在潤滑系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)。 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是車用發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪油泵的逆向設(shè)計(jì)，主要運(yùn)用游標(biāo)卡尺，千分尺等工 具進(jìn)行測量。在運(yùn)用 Pro/E 進(jìn)行立體建模，對機(jī)油泵的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和了解，并進(jìn)行 從新的設(shè)計(jì)。在 Pro/E 立體建模后將所建立的模型各個(gè)零件即有這些零部件組成的裝 配模型導(dǎo)入 AutoCAD 中，進(jìn)行標(biāo)注。 全套圖紙，加全套圖紙，加 在設(shè)計(jì)中選取的是金杯面包車上發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油泵，該機(jī)油泵為齒輪形式。該種類 的機(jī)油泵具有機(jī)構(gòu)簡單、加工方便

2、、工作可靠、能產(chǎn)生較高壓力等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣 泛使用。 逆向設(shè)計(jì)是 20 世紀(jì) 90 年代才發(fā)展起來的，一種以先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)備的實(shí)物、樣件、 軟件(包括圖樣、程序、技術(shù)文件等)或影像作為研究對象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、生 產(chǎn)工程學(xué)、材料學(xué)和有關(guān)專業(yè)知識進(jìn)行系統(tǒng)分析和研究、探索掌握關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而開 發(fā)出同類的更為先進(jìn)的產(chǎn)品技術(shù)。 關(guān)鍵詞: 發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪油泵、測量、Pro/E、AutoCAD、逆向設(shè)計(jì) ABSTRACT Oil pump is the heart of the internal combustion engine lubrication system, it will have a dir

3、ect impact on the reliability of the internal combustion engine and durability. Engine work, oil pump oil sump oil will drawn back to lubricating oil pressure, improve the way oil pressure, ensure the oil in the lubricating system ceaselessly inside loop. This design is the content of gear pump vehi

4、cle engine of reverse design, the main use vernier caliper, micrometer tools such as measurements. In using Pro/E, stereo modeling of oil pump agencies analyze and understand, and new design from. In Pro/E stereo modeling after the model of each part is composed of these parts assembly model AutoCAD

5、, introduction to mark. In the design of the selection of golden cup is my van engine oil pump, the machine oil pump for gear form. This kind of machine oil has simple structure, convenient processing, reliable operation, can produce such advantages as high pressure, so widely used. Reverse engineer

6、ing is the 1990 s, we developed a kind of advanced products, equipment of the physical, sample, software (including drawings, procedures, technical documents, etc.) or the image as the research object, the application of the modern design methodology, production engineering, materials science and re

7、levant professional knowledge system analysis and research, exploration mastering key technology, and then developed the same kind of more advanced product technology. Keyword: Engine gear pump, reverse design, measurement, Pro/E、AutoCAD 目 錄 摘要 Adstrictx 第 1 章 緒論 1 1.1 機(jī)油泵總成的作用及分類1 1.2 齒輪式機(jī)油泵總成工作原理的

8、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1 1.3 逆向工程技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)狀與應(yīng)用2 1.3.1 逆向工程的發(fā)展2 1.3.2 逆向創(chuàng)新設(shè)計(jì)的概念2 1.3.3 逆向工程技術(shù)在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用3 1.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容4 第 2 章機(jī)油泵零件尺寸的測量 5 2.1 零件的測量即測量工具的介紹5 2.2 齒輪的參數(shù) 5 2.3 主動(dòng)軸即從動(dòng)軸的參數(shù)6 2.4 限壓閥各部件的參數(shù)6 2.5 機(jī)油泵殼體參數(shù)7 2.6 本章小結(jié)7 第 3 章 Pro/E 建模和 CAD 圖紙繪制10 3.1Pro/E 軟件介紹10 3.1.1 Pro/ENGINEER 的優(yōu)點(diǎn)10 3.1.2 參數(shù)化定義11 3.2 Pro/E 參數(shù)化建模運(yùn)用11

9、 3.3 按測量建立 3D 模型15 3.3.1 Pro/E 齒輪模型建立過程15 3.3.2 Pro/E 主動(dòng)軸從動(dòng)軸的模型建立30 3.3.3 限壓閥個(gè)零部件的模型建立31 3.3.4 殼體各零部件的模型建立32 3. 4AutoCAD 軟件的介紹33 3. 5Pro/e 輸出二維圖并在 AutoCAD 下規(guī)范標(biāo)注33 3.6 本章小結(jié)33 第 4 章 Pro/E 模型的模擬仿真機(jī)油泵33 4.1 Pro/E 模型的模擬仿真34 4.1.1 基本物理方程34 4.1.2 湍流模型34 4.2 仿真模型的建立34 4.3 內(nèi)部流場的數(shù)值模擬計(jì)算35 4.3.1 網(wǎng)格劃分35 4.3.2 邊界

10、條件35 4.3.3 多參考系模型（MRF）35 4.3.4 求解方法36 4.4 計(jì)算結(jié)果及其分析36 4.5 本章小結(jié)37 第 5 章機(jī)油泵流量與校核計(jì)算38 5.1 機(jī)油泵的流量計(jì)算39 5.1.1 齒輪油泵平均流量的計(jì)算39 5.1.2 齒輪油泵轉(zhuǎn)數(shù)39 5.1.3 理論流量40 5.2 半圓鍵的強(qiáng)度校核40 5.3 本章小結(jié)40 結(jié)論41 參考文獻(xiàn)42 致謝43 附錄A44 附錄B46 第 1 章 緒論 1.1 機(jī)油泵總成的作用及分類 機(jī)油泵的主要作用是對潤滑表面提供潤滑劑降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦；同 時(shí)在潤滑的過程中對發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、活塞、連桿和曲柄等機(jī)構(gòu)起到機(jī)油散熱的作用。 機(jī)油

11、泵的功能是將一定壓力和數(shù)量的潤滑油供到潤滑表面。機(jī)油泵有齒輪形式 的、轉(zhuǎn)子形式、葉片式和柱塞式等多種形式，常采用的為齒輪式和轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵。 1.2 齒輪式機(jī)油泵總成工作原理的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 齒輪形式機(jī)油泵工作原理如圖 1-1 所示。齒輪式機(jī)油泵由裝在油殼體內(nèi)的兩個(gè) 齒數(shù)和模數(shù)相同的主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、進(jìn)出油腔和限壓閥等組成。齒輪與殼體的頂 間隙、端面間隙均很?。ㄒ话銥?1/201/10mm） ，以減少機(jī)油漏損，提高機(jī)油泵的容 積效率。 圖 1.1 機(jī)油泵原理示意圖 因油泵殼體內(nèi)壁的間隙很小，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，主動(dòng)齒輪帶動(dòng)被動(dòng)齒輪，二者 轉(zhuǎn)向相反。齒輪將潤滑油從進(jìn)油腔帶到出油腔，將機(jī)油泵的機(jī)械能變?yōu)闄C(jī)油

12、的壓力能， 增大出油腔油壓，潤滑油便經(jīng)出油口被壓送到發(fā)動(dòng)機(jī)有道中。同時(shí)，進(jìn)油口因部分機(jī) 油被帶走而形成真空，機(jī)油便從進(jìn)油口被吸入進(jìn)油腔。機(jī)油泵不斷工作，保證機(jī)油在 潤滑油路中不斷循環(huán)。 齒輪機(jī)油泵具有機(jī)構(gòu)簡單、加工方便、工作可靠、能產(chǎn)生較高壓力等優(yōu)點(diǎn)，因 此得到廣泛使用。 汽油機(jī)的機(jī)油泵多利用配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸的螺旋齒輪直接或間接的通過傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)， 同時(shí)，驅(qū)動(dòng)分電器，它與凸輪軸的傳動(dòng)比為 1:1。齒輪泵由裝在殼體內(nèi)的一對齒輪所 組成，齒輪兩側(cè)有端蓋，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，密封工作容積逐 漸增大，形成部分真空

13、，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。齒輪泵的概念是很簡單的，即它的最基本形式就是兩個(gè)尺寸相同的 齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個(gè)殼體的內(nèi)部類似“8”字形，兩個(gè) 齒輪裝在

14、里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機(jī)的物料在吸入口進(jìn) 入兩個(gè)齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng)，最后在兩齒嚙合時(shí)排 出。 1.3 逆向工程技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)狀與應(yīng)用 1.3.1 逆向工程的發(fā)展 逆向工程 ReverseEngineering,RE 是近年在計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控測量技術(shù)和 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新技術(shù)。逆向工程是在沒有設(shè)計(jì)圖紙或者設(shè)計(jì)圖紙不 完整以及沒有 CAD 模型的情況下,按照現(xiàn)有零件實(shí)物、利用各種數(shù)字化技術(shù)及 CAD 技術(shù)重新構(gòu)造原型 CAD 模型,然后將此模型用于產(chǎn)品的分析、制造和加工生產(chǎn)的技術(shù) 。反求工程大致可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)處理、曲面重

15、構(gòu)建模和模型檢驗(yàn)修正等個(gè)步驟。 目前,隨著科技的日新月異和市場全球化,世界范圍內(nèi)的市場競爭越來越激烈,要求在 提高產(chǎn)品的品質(zhì)和性能的同時(shí)縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,因此,逆向工程在飛機(jī)、汽車、家 電等模具相關(guān)行業(yè)越來越受到重視。本文介紹了具體的測量實(shí)例以及在 Pro/E 三維 設(shè)計(jì)軟件環(huán)境中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品逆向的過程。 1.3.2 逆向創(chuàng)新設(shè)計(jì)的概念 設(shè)計(jì)是一項(xiàng)目標(biāo)明確、思維創(chuàng)新、難點(diǎn)攻關(guān)的腦力勞動(dòng)。設(shè)計(jì)與知詛 l 有著很強(qiáng) 的關(guān)聯(lián)性：知識不等同于設(shè)計(jì)，但在實(shí)踐過程中，知識在相當(dāng)大的程度上也被認(rèn)為是 設(shè)計(jì)。新技術(shù)新設(shè)備的出現(xiàn)，以及產(chǎn)品市場的全球化，使得創(chuàng)造性得到了極致的發(fā)揮。 當(dāng)今市場的典型特點(diǎn)是：進(jìn)入市場更

16、加迅速，對個(gè)性分明的新產(chǎn)品需求更加旺盛。面 對如此強(qiáng)烈的市場挑戰(zhàn)，涌現(xiàn)出對先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法學(xué)的更多思考，以減少在設(shè)計(jì)過程 中知識獲取的時(shí)間，從而促進(jìn)創(chuàng)新的思維發(fā)展。 CAD 軟件大多基于參數(shù)化定義的特征。這些特征方便的表達(dá)了設(shè)計(jì)意圖及設(shè)計(jì)信 息。設(shè)計(jì)師可以得到高層的形體定義參數(shù)，例如半徑、長度、角度、厚度等，以及能 指定幾何體之間的約束，如強(qiáng)制相等、平行、垂直、共線、同心等。通過改變這些直 觀的參數(shù)及約束，可以在同一個(gè)模型上派生出多個(gè)配置，從而獲取一個(gè)產(chǎn)品系列。通 常，采用特征樹的形式來記錄設(shè)計(jì)過程的歷史，使得設(shè)計(jì)過程可以重現(xiàn)。 然而在 RE 軟件中，我們生成的是曲面(通常為自由曲面)。自由曲面

17、主要體現(xiàn)在 對尺寸及約束的強(qiáng)烈弱化，而在概念設(shè)計(jì)中我們正需要自由曲面編輯的靈活性， 無 需把握設(shè)計(jì)意圖或知識。盡管在自由曲面中采用了諸如權(quán)重、節(jié)點(diǎn)、控制頂劇41、 控制曲線等底層形體參數(shù)作為調(diào)節(jié)手段，但這些參數(shù)對設(shè)計(jì)師而言是很不直觀的，而 且也很難預(yù)估變形后的結(jié)果。過去十多年發(fā)展了很多提高變形直觀性的方法，這也在 一定程度上提升了設(shè)計(jì)師通過網(wǎng)格或曲面變形來控制形體改變的能力。 產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)的過程及其關(guān)鍵問題產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)師對產(chǎn)品實(shí)物樣件表 面進(jìn)行數(shù)字化處理（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理） ，并利用可實(shí)現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計(jì)的軟件 來重新構(gòu)造實(shí)物的模型（曲面模型重構(gòu)） ，并進(jìn)一步用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分析、再設(shè)計(jì)

18、、數(shù)控 編程、數(shù)控加工的 過程。 在逆向設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)是產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)逆向設(shè)計(jì)的三大關(guān) 鍵環(huán)節(jié)。 數(shù)據(jù)采集（樣件的表面數(shù)字化）是進(jìn)行產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)的第一步。一般而言，數(shù)據(jù) 采集可由接觸式與非接觸式兩種來實(shí)現(xiàn)。接觸式方法由于對物體的表面的顏色和光照 沒有要求， 因此物體邊界的測量相對精確， 但對軟質(zhì)材料適應(yīng)差且速度慢；而非接 觸式方式 （以激光為媒介的非接觸三維表面數(shù)據(jù)采集法在采集實(shí)物模型的表面資料 時(shí)， 采集速度快， 可形成 “點(diǎn)云” 資料， 缺點(diǎn)是精度較低而且對樣件表面和光 照有較高的要求。 數(shù)據(jù)處理的結(jié)果將影響模型重構(gòu)的質(zhì)量。在此階段一般應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、 數(shù) 據(jù)分塊、 數(shù)

19、據(jù)光順三角化、 數(shù)據(jù)優(yōu)化、 多視拼合、 噪聲濾波、 拓?fù)浣?特征提取等工作。模型重構(gòu)方案目前主要有三種： 1.B-spline 或 NURBS 曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法； 2.以三角Bezi-er 曲面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法； 3.以多面體面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法。 1.3.3 逆向工程技術(shù)在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 逆向工程是汽車產(chǎn)品最具實(shí)用價(jià)值的一種高科技技術(shù)咖啡形式，其發(fā)展前景是無 法估量的。在 20 世紀(jì) 90 年代，國家汽車界興起一種逆向工程的汽車產(chǎn)品開發(fā)方式。 經(jīng)過幾年的發(fā)展，積累了很多經(jīng)驗(yàn)，取得巨大進(jìn)步，可以說已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車產(chǎn)品開 發(fā)的主流形式。 逆向工程技術(shù)在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的世紀(jì)應(yīng)用

20、中主要有以下幾個(gè)內(nèi)容： 1.汽車新零件的設(shè)計(jì)。主要用于汽車產(chǎn)品的改型或仿形設(shè)計(jì)。 2.現(xiàn)成零件測量及復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖及重構(gòu)三維數(shù)字化模型。 3.對汽車產(chǎn)品損壞或磨損零件的原還原，以便修復(fù)或重制。 4.對于汽車產(chǎn)品的檢測，列如檢測產(chǎn)品的變性分析、焊接量等。以及加工產(chǎn)品與三維 數(shù)字化模型之間的誤差分析。 逆向工程可以對已有汽車產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)測量擬合、分析、改進(jìn)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品 的開發(fā)，它有效地支持了新產(chǎn)品影響市場的速度，可以輸出快速原型制作及模具加工 的多種數(shù)據(jù)格式，支持不同用途。 逆向工程主要是依靠高度集成化、可視化、開放式的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu) 筑汽車產(chǎn)品，從概念構(gòu)思、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工

21、程分析、工藝制造、應(yīng)用工程、市場服務(wù)， 全過程實(shí)現(xiàn)無紙化、高精度、系統(tǒng)化得操作手段，最終將會(huì)為取消這一過程。就這樣 思維的方式而言，是思維先于實(shí)體、實(shí)體用于反證思維的你想邏輯形式，國際汽車界 稱之為逆向工程。 實(shí)施逆向工程的目的是為了更好地實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的并行工程，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)及 其相關(guān)過程實(shí)行同步作業(yè)，并使之優(yōu)化，大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一次成功率，從而縮短 周期，降低成本，減少風(fēng)險(xiǎn)，提高質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。 發(fā)展汽車產(chǎn)品開發(fā)能力，是當(dāng)代汽車工業(yè)競爭的核心問題，逆向工程是一種具有 實(shí)用價(jià)值的新型開發(fā)方式，而且還在不斷發(fā)展中。他的意義在于揭示了汽車產(chǎn)品開發(fā) 的本質(zhì)與屬性，并且構(gòu)成了 21 世紀(jì)汽車

22、產(chǎn)品開發(fā)的大思路、大戰(zhàn)略。 1.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （1）分析機(jī)油泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，技術(shù)參數(shù)。游標(biāo)卡尺等測量并確定機(jī)油泵的基本尺寸 數(shù)據(jù)； （2）在 Pro/e 下建立三維立體模型，轉(zhuǎn)化成二維 CAD 圖形后在 AUTOCAD 環(huán)境下完成 標(biāo)注輸出正式裝配圖、零件圖。 （3）對機(jī)油泵泵油量、機(jī)油泵進(jìn)口、出口壓力進(jìn)行計(jì)算； （4）完成設(shè)計(jì)說明書。 第 2 章 機(jī)油泵零件尺寸的測量 2.1 零件的測量即測量工具的介紹 在測量之前，需要初步了解機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能、工作原理和使用情況。對被測 繪的每一個(gè)零件，要，并且還要大體了解被測繪零件的加工方法。把零件從總成上拆 卸下來零件包括機(jī)油泵的主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒

23、輪、主動(dòng)軸、機(jī)油泵蓋、機(jī)油泵殼體、限 壓閥等。 測量主要是采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。游標(biāo)卡尺，是一種測量長度、內(nèi)外徑、深度 的量具。游標(biāo)卡尺由主尺和附在主尺上能滑動(dòng)的游標(biāo)兩部分構(gòu)成。若從背面看，游標(biāo) 是一個(gè)整體。游標(biāo)與尺身之間有一彈簧片，利用彈簧片的彈力使游標(biāo)與尺身靠緊。游 標(biāo)上部有一緊固螺釘，可將游標(biāo)固定在尺身上的任意位置。主尺一般以毫米為單位， 而游標(biāo)上則有 10、20 或 50 個(gè)分格，根據(jù)分格的不同，游標(biāo)卡尺可分為十分度游標(biāo)卡 尺、二十分度游標(biāo)卡尺、五十分度格游標(biāo)卡尺等。游標(biāo)卡尺的主尺和游標(biāo)上有兩副活 動(dòng)量爪，分別是內(nèi)測量爪和外測量爪，內(nèi)測量爪通常用來測量內(nèi)徑，外測量爪通常用 來測量長度和

24、外徑。深度尺與游標(biāo)尺連在一起，可以測槽和筒的深度。 2.2 齒輪的參數(shù) 齒頂圓直徑 da=43.19mm 齒根圓直徑 df=27.08 齒高 h=15.26mm 齒輪軸孔直徑 12.92mm 齒數(shù) 10 主要計(jì)算公式：d=mz 各主要參數(shù)見表 2.1 表 2.1 齒輪各參數(shù)一覽表 齒寬 s 3.96mm 齒槽寬 e 6.22mm 齒距 p 10.18mm 齒輪模數(shù) m 3.59 齒數(shù) z 10 齒頂高系數(shù) ha* 1 齒隙系數(shù) c* 0.25 分度圓直徑 d 30mm 壓力角 20 齒頂圓 da 43.14mm 齒根圓 df 27.88mm 基圓齒距 pb 9.57mm 基圓 db 28.69

25、mm 齒頂高 ha 3.00mm 齒根高 hf 3.75mm 齒全高 h 6.75mm 2.3 主動(dòng)軸即從動(dòng)軸的參數(shù) 主動(dòng)軸的測量參數(shù)： 油泵的主動(dòng)軸為一個(gè)階梯軸 圖 2.1 機(jī)油泵主動(dòng)軸示意圖 軸的各斷直徑分別為 R1=13.04mm L1=95.40mm R2=12.16mm L2=59.62mm R3=15mm L3=20.00mm R4=5.00mm L4=9.20mm 倒角=0.5.mm 倒圓角 r=2.50mm 從動(dòng)軸的測量參數(shù)： 圖 2.2 機(jī)油泵從動(dòng)軸示意圖 直徑 R=13.04mm 軸長 45.00mm 倒角為 0.5mm 2.4 限壓閥各部件的參數(shù) 1. 閥體 圖 2.3

26、機(jī)油泵限壓閥示意圖 直徑 R1=15.98mm 內(nèi)孔直徑 R2=12.74mm 頂直徑 R3=15.02mm 倒角 1=1.00mm 倒角 2=0.50mm 2. 閥彈簧 圖 2.4 機(jī)油泵限壓閥彈簧示意圖 螺旋數(shù) 13 彈簧直徑 R1=9.92mm 彈簧截面直徑 R2=2.14mm 彈簧高度 L=31.32mm 3. 墊片 圖 2.5 機(jī)油泵限壓閥墊片 1 示意圖圖 2.6 機(jī)油泵限壓閥墊片 2 示意圖 墊片 1：外圓直徑 R1=15.82mm 內(nèi)圓直徑 R2=5.50mm 墊片厚度 h=1.02mm 墊片 2：外圓直徑 R1=14.90mm 內(nèi)圓直徑 R2=5.22mm 墊片厚度 h=1.

27、08mm 2.5 機(jī)油泵殼體參數(shù) 圖 2.7 機(jī)油泵殼體下底面示意圖 長=95.40mm 寬 69.40mm 59.64mm 58.90mm 厚度 10.48mm 主動(dòng)軸軸孔 R1=6.52mm 從動(dòng)軸軸孔 R2=6.52mm 出油腔直徑 R3=6.14mm 軸距 A=36.62mm 內(nèi)壁圓弧半徑 r123.59 內(nèi)壁尺寸：L1=42.83mm L2=35.33mm R4=6.14mm R5=R6=6.18mm 圖 2.8 機(jī)油泵殼體示意圖 h1=9.60mm h2=84.44mm h3=20.70mm h4=11.12mm h5=16.08mm h6=22.96mm 減壓閥腔的圓心到底座的距

28、離 h=31.21mm 減壓閥排油孔直徑 R1=10.00mm 銷控直徑 R2=4.50mm 排油閥腔尺寸：R3=11.55mm R4=7.99mm R5=6.00mm 主動(dòng)軸腔外圓直徑 R6=10.98mm 圖 2.10 機(jī)油泵殼體俯視示意圖 r2=6.72mm r3=9.30mm r4=15.05mm r5=10.00mm r6=8.56mm r7=4.40mm r8=8.64mm L3=21.69mm L4=29.16mm 螺栓孔直徑 R7=2.79mm 機(jī)油蓋： 圖 2.11 機(jī)油泵下端蓋示意圖 2.6 本章小結(jié) 通過對機(jī)油泵的測量，的出各個(gè)零部件的尺寸，了解每一個(gè)工作原件的工作原理，

29、 清楚它在整機(jī)或某個(gè)部件中的地位和作用、受理分狀太和接觸介質(zhì)，以及與其他零件 的關(guān)系。 第 3 章 Pro/E 建模和 CAD 圖紙繪制 3.1Pro/E 軟件介紹 Pro/ENGINEER 是 3D 產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。它包含了最先進(jìn)的生產(chǎn)效率工具， 可以促使用戶采用最佳設(shè)計(jì)做法，同時(shí)確保遵守業(yè)界和公司的標(biāo)準(zhǔn)。集成的參數(shù)化 3D CAD/CAM/CAE 解決方案可讓您的設(shè)計(jì)速度比以前都要快，同時(shí)最大限度地增強(qiáng)創(chuàng) 新力度并提高質(zhì)量，最終創(chuàng)造出不同凡響的產(chǎn)品。 Pro/Engineer 系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司(Parametric Technology Corporation 簡稱 PTC)的產(chǎn)

30、品，它剛一面世(1988 年)，就以其先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于特征設(shè)計(jì) 的實(shí)體造型而深受用戶的歡迎. Pro/ENGINEER 是美國參數(shù)技術(shù)公司 1988 首家推出的使用參數(shù)化特征造型技術(shù)的 大型 CAD/CAM/CAE 集成軟件，具有造型設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、二維工程圖制作、 結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)仿真、模具設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、管路設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、數(shù)據(jù)庫管理等功 能。廣泛的應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì),電子產(chǎn)品設(shè)計(jì),模具設(shè)計(jì),外觀設(shè)計(jì)等領(lǐng)域. Pro /ENGINEER 是一個(gè)全方位的三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)軟件，它集零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、 模具開發(fā)、數(shù)控加工、鈑金設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測量、機(jī) 2

31、構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、電路布線、裝配管路設(shè)計(jì)等功能模塊和專有模塊于一體，可以 實(shí)現(xiàn)面向制造的設(shè)計(jì)(Design For Manufacturing，DFM)、面向裝配的設(shè)計(jì)(Design For Assembly，DFA)、逆向設(shè)計(jì)(Inverse Design，ID)、并行工程(Concurrent Engineering，CE)等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和模式。 3.1.1 Pro/ENGINEER 的優(yōu)點(diǎn)： Pro/ENGINEER 的綜合 3D CAD/CAM/CAE 系列解決方案為工程師和設(shè)計(jì)師提供了 獨(dú)特的優(yōu)勢，因?yàn)?Pro/ENGINEER 是完全關(guān)聯(lián)的。這意味著對設(shè)計(jì)所做的任何變更會(huì) 自動(dòng)在

32、所有下游可交付件中反映出來 無需進(jìn)行任何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。因此，您不僅節(jié)省 了時(shí)間，還能避免在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤的可能性。同時(shí)，Pro/ENGINEER 是 PTC 產(chǎn) 品開發(fā)系統(tǒng) (PDS) 密不可分的一部分。您可以通過添加 Mathcad、Windchill、ProductView 或 Arbortext 解決方案無縫地?cái)U(kuò)展您的 PDS 解 決方案，并通過 Web 用戶界面輕松地訪問信息和人員。它在單一、完全可擴(kuò)展的平 臺(tái)上提供的強(qiáng)大功能和速度是任何其他產(chǎn)品開發(fā)軟件包都無法匹敵的。 適用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中任何角色的解決方案 除了這些 Pro/ENGINEER 軟件包中包含的產(chǎn)品外，PTC 還提供了可

33、以擴(kuò)展 Pro/ENGINEER 功能的其他精密工具，其中包括： 1.Pro/ENGINEER 制造解決方案提供的強(qiáng)大工具可以滿足加工、棱柱和多曲面銑削、 工具設(shè)計(jì)、模具基體設(shè)計(jì)、NC 鈑金、已加工零件計(jì)算機(jī)輔助校驗(yàn)、注塑過程仿真等 等各方各面的要求 2.Pro/ENGINEER Advanced Mechanica，用于擴(kuò)展仿真和分析，比如高級材料和非線 性行為 3.1.2 參數(shù)化定義: 參數(shù)化設(shè)計(jì)（Parametric）設(shè)計(jì)（也叫尺寸驅(qū)動(dòng) Dimension-Driven）是 CAD 技 術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題，它不僅可使 CAD 系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動(dòng) 繪圖的功能。目前它是

34、 CAD 技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要的、且待進(jìn)一步研究的課題。 利用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)人員從大量繁重而瑣碎的繪 圖工作中解脫出來，可以大大提高設(shè)計(jì)速度，并減少信息的存儲(chǔ)量。 3.2 Pro/E 參數(shù)化建模運(yùn)用 步驟一: 齒輪建模前須知： 關(guān)于漸開線圓柱座標(biāo)方程的推導(dǎo)，請看這里：Pro/E 齒輪漸開線方程的推導(dǎo)， 標(biāo)準(zhǔn)化的齒輪齒形是以齒數(shù)、模數(shù)、壓力角來定義的。 在已知齒數(shù) N、模數(shù) M、壓力角 A 的前提下，其與分度圓半徑 Rp、齒頂圓半徑 Ra、齒根圓半徑 Rd、基圓半徑 Rb 有以下關(guān)系: Rp=N*M/2 Ra=Rp+1*M Rd=Rp-1 *M-0.25*M

35、- 0.25 為 GB 修正系數(shù) Rb=Rp*COS(A) - A 為十進(jìn)制角度 步驟二: 1.新建 Part 文件名為 Spur_Gear。 Program = Edit Design 在 INPUT 與 END INPUT 之間插入如下語句： INPUT TOOTH_NUMBER NUMBER - 加入齒數(shù)參數(shù) Enter the number of teeth: - 提示輸入齒數(shù) MODULE NUMBER - 加入模數(shù)參數(shù) Enter the module: - 提示輸入模數(shù) PRESSURE_ANGLE NUMBER - 加入壓力角參數(shù) Enter the pressure angl

36、e: - 提示輸入壓力角 FACE_WIDTH NUMBER - 加入齒厚參數(shù) Enter the face width: - 提示輸入齒厚 END INPUT 在 RELATIONS 與 END RELATIONS 之間插入如下語句： RELATIONS PITCH_RAD = TOOTH_NUMBER*MODULE/2 - 即 Rp=N*M/2 ADDENDUM_RAD = PITCH_RAD+1*MODULE - 即 Ra=Rp+1*M DEDENDUM_RAD = PITCH_RAD-1.25*MODULE - 即 Rd=Rp-1 *M-0.25*M BASE_RAD = PITCH_

37、RAD*COS(PRESSURE_ANGLE) - 即 Rb=Rp*COS(A) END RELATIONS 保存退出，系統(tǒng)提問：是否要將所做的修改體現(xiàn)到模型中？回答 YES；Enter = Select All / Done Sel 輸入齒數(shù)：20 輸入模數(shù)：3.59 輸入壓力角：20 步驟三: Frature = Creat = Surface = New =Exturde/Done = Both Side/Cappend Ends/Done 繪圖平面選 Front 基準(zhǔn)，Top 參考面選 Top 基準(zhǔn)，進(jìn)入草 繪畫一圓，標(biāo)注直徑加入關(guān)系 sd#= ADDENDUM_RAD*2 其中 sd

38、#為標(biāo)注半徑尺寸號，示 圖而定。 拉伸深度為 Build，輸入任意數(shù)值。OK = Modify =選擇該拉伸特征，修改深度尺 寸為 FACE_WIDTH，Regenerate = Current Vals Frature = Creat = Surface = New = Exturde/Done = Both Side/Open Ends/Done 繪圖平面選 Front 基準(zhǔn)，Top 參考面選 Top 基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪畫一圓，標(biāo)注 直徑加入關(guān)系 sd#= PITCH_RAD *2 兩個(gè)方向深度為 Up To Surface，分別選擇步驟 三的兩個(gè)端面。 Frature = Creat = S

39、urface = New = Exturde/Done = Both Side/Open Ends/Done 繪圖平面選 Front 基準(zhǔn)，Top 參考面選 Top 基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪畫一圓，標(biāo)注 直徑加入關(guān)系 sd#= DEDENDUM_RAD *2 兩個(gè)方向深度為 Up To Surface，分別選擇步 驟三 1 的兩個(gè)端面。 為方便直觀，本人將特征重命名了 步驟四: Insert = Datum = Curve = From Equation/Done =選擇 PRT_CSYS_DEF 座標(biāo) = Cylindrical 在彈出的記事本中寫入以下紅色內(nèi)容： A=t*sqrt(ADDENDUM_

40、RAD2-BASE_RAD2)/BASE_RAD/pi*180 r=BASE_RAD*sqrt(1+(A*pi/180)2) theta=A-atan(A*pi/180)-(sqrt(PITCH_RAD2-BASE_RAD2)/BASE_RAD/pi*180- PRESSURE_ANGLE)+270/TOOTH_NUMBER z=0 保存退出即可建出一標(biāo)準(zhǔn)漸開線。此方程的推導(dǎo)請看：Pro/E 齒輪漸開線方程的 推導(dǎo)。 步驟五: 1通過漸開線的起點(diǎn)，垂直于漸開線創(chuàng)建基準(zhǔn)平面； 2Frature = Creat = Surface = Transfrom = Mirror/Copy/Done 以步

41、驟 （五）的基準(zhǔn)平面鏡像步驟（四）的漸開線； 3Insert = Datum = Curve = Composite/Done = Approximate/Done 用逼近合 并步驟 4 和步驟五 2 兩條曲線。 步驟六: Frature = Creat = Surface = New = Exturde/Done = Both Side/Open Ends/Done 繪圖平面選 Front 基準(zhǔn)，Top 參考面選 Top 基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪使用步驟五 3 曲線的邊。兩個(gè)方向深度為 Up To Surface，分別選擇步驟三 1 的兩個(gè)端面。 步驟七： 1.Insert = Datum = Pla

42、ne 通過軸 A1 與 Top 基準(zhǔn)平面成一夾角創(chuàng)建齒形對稱基準(zhǔn) 平面，角度值暫為任意。 2.Modify =選擇步驟七 1 的基準(zhǔn)特征，修改角度尺寸為 180/TOOTH_NUMBER，Regenerate = Current Vals； 3.Frature = Creat = Surface = Transfrom = Mirror/Copy/Done 以步驟七 1 的基準(zhǔn)平面鏡像步驟六的齒面； 4Frature = Creat = Surface = Merge 將兩個(gè)齒面(步驟六、步驟七 3)與齒根 圓步驟三 3 合并成一個(gè) Quilt Sufrace； 5.Frature = Cre

43、at = Surface = New = Fillet/Done = Simple/Done 倒出圓 角 R，很多公司習(xí)慣該 R 值：R = PI*MODULE/8，本人無法查證，暫且照搬該值。 與之前步驟一樣修改 R 尺寸為 PI*MODULE/8。 步驟八： 1Frature = Creat = Surface = Transfrom = Move/Copy/Done = Rotate = Crv/Edg/Axis =選擇 A1 軸為旋轉(zhuǎn)軸，在旋轉(zhuǎn)角度值內(nèi)寫入 360/TOOTH_NUMBER， 系統(tǒng)提示是否加入關(guān)系，回答 YES。 2Feature = Pattern = Varying

44、/Done 選擇步驟 8.a 的曲面，點(diǎn)選角度尺寸為 陣列驅(qū)動(dòng)尺寸，在增量值內(nèi)暫寫入 30 = Done = 陣列數(shù)量暫寫為 5 = Done 3Relations 加入以下關(guān)系式(#為尺寸號，視圖而定) : D# = 360/TOOTH_NUMBER P# = TOOTH_NUMBER-1 OK 退出 4Regenerate = Current Vals 即可生成所有齒形 5Frature = Creat = Surface = Merge 將齒頂圓與第一個(gè)齒面合并，接著與陣 列的第一個(gè)齒面合并。結(jié)果如圖： 6模型樹中選中上一步的 Merge 特征，右鍵單擊，選擇 Pattern，即可用參考

45、陣列 合并所有的齒面。 步驟九: Feature = Creat = Protrusion Use = Quilt/Solid/Done 生成整個(gè)齒輪實(shí) 體。 十修改齒輪參數(shù)時(shí)：Regenerate = Select All = Done Sel 根據(jù)提示輸入各值即 可。 其實(shí)用此曲面做出的齒輪夾 Part 文件比直接用實(shí)體做出的小得多。原因是直接 用實(shí)體生成的每一個(gè)齒形都會(huì)有大量參照的。 3.3 按測量建立 3D 模型 3.3.1 Pro/E 齒輪模型建立過程 1.加入?yún)?shù) 輸入 m、z、a 的值！ 圖 3.1 齒輪基本參數(shù)輸入 2.輸入關(guān)系式： /* 參數(shù)字母含義如下: /* m-模數(shù) /

46、* z-齒數(shù) /* a-壓力角 /* p-齒距 /* pb-基圓齒距 /* d-分度圓直徑 /* da-齒頂圓直徑 /* df-齒根圓直徑 /* e-分度圓齒槽寬 /*- /*特征尺寸賦值 /*- /*定義齒輪常數(shù)(ha* A= mZ; 0n t = mcos 所以（5）可以改寫為12： （5.7） 22 th n 2 V1 = Z+1- cos 2bm12 Vth=2bm（Z+1-1/12costh） =23.14153.963.59（10+1-3.1415/12cos20） =3293.22ml/min =3.29L/min 一般齒輪泵的計(jì)算流量與實(shí)測值不太吻合。但如果用測面積儀來測量出齒

47、搪面 積和封閉面積以決定流量時(shí)再注意對待像上面講到的齒側(cè)隙處理方法，那么理論公式 與實(shí)測量值是相當(dāng)符合的。 5.2 半圓鍵的強(qiáng)度校核 半圓鍵聯(lián)接受額定轉(zhuǎn)距T0作用時(shí)，鍵的側(cè)面受擠壓，主截面受剪切力，可能的失 效形式是工作面壓潰或鍵剪斷。對于實(shí)際采用的材料和按標(biāo)準(zhǔn)選用的半圓鍵來說，壓 潰是主要的失效形式。因而半圓鍵聯(lián)接的強(qiáng)度常按鍵側(cè)的擠壓應(yīng)力來計(jì)算。 軸與輸入端用單鍵聯(lián)接，其擠壓應(yīng)力為： c （5.8） 3 2T10 kld 式中: 鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力(Pa)； k鍵與聯(lián)軸器的接觸高度，對平鍵可取鍵高的一半，k=h/2； T額定轉(zhuǎn)距(Nm)； d軸的直徑(m)； D鍵的工作半徑(m)；鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力(Pa)； 根據(jù)測量建的大小尺寸為軸直徑 d=13mm，建的寬度 b=1.5mm，高度 h=2.1mm 建的半徑為 D=7mm，工作長度 l=10mm,k=h/2=1.05mm。其壓力為： =25.76 MPa=110MP 3 2T10 kld 鍵符合強(qiáng)度要求。 5.3 本章小結(jié) 在本章中主要是對機(jī)油泵各個(gè)數(shù)據(jù)的分析與計(jì)算，通過計(jì)算得出出了機(jī)油泵的平 均流量、機(jī)油泵的齒輪油泵的轉(zhuǎn)數(shù)和理論流量。并對齒輪與軸的鏈接件進(jìn)行校核，得 出符合強(qiáng)度要求的結(jié)論。 結(jié) 論 通過對齒輪油泵拆解了解機(jī)油泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理。在用游標(biāo)卡尺對機(jī)油泵 的各個(gè)零部件進(jìn)行測量，得出各部