基于solidworks的齒輪油泵設(shè)計(jì)

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 2014 屆）題 目 基于solidworks的齒輪油泵設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電動(dòng)力與信息工程系 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 年 級(jí) 10級(jí)機(jī)械2班 學(xué)生姓名 張為林 指導(dǎo)教師 張 超 2014年4月14日設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：基于Solidworks的齒輪油泵設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：1. 收集關(guān)于齒輪油泵的資料，并詳細(xì)了解齒輪油泵的各個(gè)組成部分及其作用；知道齒輪油泵的工作原理；2. 了解三維軟件Solidworks的發(fā)展歷程，并能熟練運(yùn)用Solidworks進(jìn)行零件建模設(shè)計(jì)，裝配設(shè)計(jì)，仿真設(shè)計(jì)；3. 提交畢業(yè)論文，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：一：選擇課題，勾勒基本的

2、設(shè)計(jì)思路二：查找與其有關(guān)的資料，確定總體方案設(shè)計(jì)三：進(jìn)行齒輪油泵的設(shè)計(jì)和計(jì)算四：寫出草稿，畫出草圖，讓老師檢查五：撰寫畢業(yè)論文六：修改論文、定稿、打印七：提交論文并準(zhǔn)備答辯八：參加答辯指導(dǎo)教師（簽名）： 摘 要本課題是依據(jù)齒輪油泵的裝配圖為基礎(chǔ)進(jìn)行完善設(shè)計(jì)，應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行總體造型和部分零件的造型測(cè)繪及分析以及使用Autocad2007進(jìn)行兩個(gè)齒輪油泵組成零件的繪制，完成齒輪油泵重要零件的設(shè)計(jì)，繪制出齒輪油泵的零件圖，并對(duì)齒輪油泵材料的選擇，齒輪的計(jì)算，公差配合，粗糙度及技術(shù)條件與原則綜合分析，對(duì)機(jī)械零部件的繪制進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)繪和說(shuō)明。SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Win

3、dows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，Solidworks 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量，并已經(jīng)成功地應(yīng)用為最廣泛的中、高端CAD產(chǎn)品，逐步成為其他三維CAD軟件追趕和仿效的標(biāo)準(zhǔn)。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。本論文就是以齒輪油本為理論支撐，以計(jì)算零部件尺寸為主要內(nèi)容，應(yīng)用SolidWorks對(duì)齒輪油泵各零件進(jìn)行三維建模，充分利用SolidWorks的參

4、數(shù)、關(guān)系式、零件庫(kù)等知識(shí)對(duì)各組成零、部件進(jìn)行建模，再完成各部件裝配和總裝配，最后對(duì)總體機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。通過(guò)一系列操作的完成，真實(shí)地模擬實(shí)現(xiàn)齒輪油泵的工作，對(duì)零部件的設(shè)計(jì)有很大的幫助。 關(guān)鍵詞：齒輪油泵，Solidworks，齒輪，參數(shù)化 齒輪計(jì)算 零件設(shè)計(jì)目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書摘要1齒輪油泵的概述21.1齒輪油泵的發(fā)展形勢(shì)21.2齒輪油泵的工作原理22齒輪油泵的反求設(shè)計(jì)42.1繪制裝配示意圖43齒輪油泵的設(shè)計(jì)要求63.1齒輪油泵的工作參數(shù)要求63.2齒輪幾何參數(shù)的要求83.3齒輪泵的工藝 材料及要求技術(shù)93.4齒輪泵主要部件參數(shù)的確定104齒輪泵結(jié)構(gòu)的幾個(gè)問(wèn)題134.1困油現(xiàn)象134.2卸荷措施1

5、34.3徑向作用力不平衡144.4泄漏145齒輪油泵建模的設(shè)計(jì)165.1齒輪泵體的設(shè)計(jì)165.2后端蓋的設(shè)計(jì)215.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)過(guò)程285.4其他零部件的設(shè)計(jì)305.5裝配體的實(shí)現(xiàn)32結(jié)論35致謝36參考文獻(xiàn)371 齒輪油泵概述1.1 齒輪油泵的發(fā)展形勢(shì) 齒輪油泵是一種常見的液壓泵。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，造價(jià)低，外形尺寸小，重量輕，自吸性好，對(duì)油的污染不敏感，工作可靠。由于齒輪泵中的嚙合齒輪是軸對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)體，故允許轉(zhuǎn)速較高。其缺點(diǎn)是流量不均勻和困油現(xiàn)象比較突出，噪聲高，排量不能調(diào)節(jié)。齒輪油泵是機(jī)械中常用的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其傳遞功率大，傳動(dòng)效率高，可以傳遞任何兩軸之間的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。

6、齒輪油泵是借一對(duì)相互嚙合的齒輪，將原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能換為液壓能的轉(zhuǎn)換裝置，分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵，在低壓液壓系統(tǒng)中作為提供一定流量，壓力的液壓能源。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，自吸能力好，在低壓液壓系統(tǒng)中被廣泛采用。適用于塑料橡膠加工工業(yè),紡織印染工業(yè),涂料工業(yè),木材加工工業(yè),食品工業(yè)、造紙印刷等液態(tài)熱載體加熱等各種工業(yè)，齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便維修。泵工作腔由泵體、泵蓋及齒輪的各齒槽構(gòu)成。由齒輪的嚙合線將吸入腔和排出腔分開，隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，齒間的液體將被帶至排出腔，液體受壓排出?，F(xiàn)在我國(guó)的油泵油嘴雖然有了較大的發(fā)展，但整體產(chǎn)品水平與國(guó)外同類產(chǎn)品相比存在較大的差異。主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的可靠性，使用壽

7、命低，制造工藝落后，裝備精度低，自動(dòng)化程度低等。正是出于產(chǎn)品的可靠性差，因此經(jīng)常發(fā)現(xiàn)某些零件出現(xiàn)早期失效導(dǎo)致整個(gè)油泵無(wú)法正常工作。本論文是針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究，其目的是找出齒輪輪軸斷裂的原因并采取相應(yīng)的措施，最終解決齒輪輪軸斷裂的問(wèn)題。由于齒輪軸的受力情況比較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外對(duì)齒輪軸的失效分析甚少，且分析的不全面。本文將對(duì)齒輪軸的受力情況及斷裂情況運(yùn)用失效分析學(xué)作一全面的分析，以找齒輪軸的斷裂原因，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1.2 齒輪油泵的工作原理齒輪泵的概念是很簡(jiǎn)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

8、裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來(lái)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。 齒輪油泵在泵體中裝有一對(duì)回轉(zhuǎn)齒輪,一個(gè)主動(dòng),一個(gè)被動(dòng),依靠?jī)升X輪的相互嚙合,把泵內(nèi)的整個(gè)工作腔分兩個(gè)獨(dú)立的部分.A為吸入腔,B為排出腔.齒輪油泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主動(dòng)齒輪帶動(dòng)被動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn),當(dāng)齒輪從嚙合到脫開時(shí)在吸入側(cè)(A)就形成局部真空,液體被吸入.被吸入的液體充滿齒輪的各個(gè)齒谷而帶到排出側(cè)(B),齒輪進(jìn)入嚙合時(shí)液體被擠出,形成高壓液體并經(jīng)泵排出口排出泵外。圖1.1齒輪油泵工作原理圖2 齒輪油泵的設(shè)計(jì)本課題就是以齒輪油泵理論為基礎(chǔ)，利用計(jì)算器，直尺，圓規(guī)等

9、工具畫出零件草圖和裝配草圖，為以后的Solidworks設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。2.1 繪制裝配示意圖拆卸零件前，先弄懂齒輪油泵的工作原理和全部零件的裝配關(guān)系用符號(hào)繪制裝配示意圖，編制零件明細(xì)表。裝配示意圖是拆卸過(guò)程中所畫的記錄圖樣。零件之間的真實(shí)裝配關(guān)系只有在拆卸后才能顯示出來(lái)，因此需邊寫邊畫，記錄各零件間的裝配關(guān)系，作為繪制裝配圖和重新裝配的依據(jù)。裝配示意圖是用單線條和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)畫出來(lái)的。畫裝配示意圖時(shí)，可把裝配體看成是透明的，這樣就可以把它的內(nèi)、外、前、后結(jié)構(gòu)按需要表達(dá)在一個(gè)或兩個(gè)視圖上。畫裝配示意圖的順序是先畫主要零件的輪廓，然后按裝配順序把其他零件逐個(gè)畫出。為了節(jié)省時(shí)間，示意圖已

10、經(jīng)給出，要求結(jié)合裝配體看懂示意圖，熟悉表達(dá)方法。齒輪油泵未拆裝前的示意圖見圖2.1。圖2.1實(shí)物圖拆裝后的零件包括齒輪泵體、齒輪泵蓋、齒輪軸、齒輪、軸、填料等部分，實(shí)體圖見圖2.2。圖2.2零件圖在齒輪泵體的拆裝過(guò)程中，需要表示各個(gè)零部件的位置和配合關(guān)系，為以后的再裝配提供指導(dǎo)說(shuō)明。在本課題的拆裝過(guò)程中繪制了裝配示意圖，邊拆邊繪，表明了齒輪油泵殼體，齒輪油泵蓋，齒輪軸，齒輪，軸，銷子，螺栓的位置和裝配關(guān)系，見圖2.3。圖2.3裝配示意圖 3 齒輪油泵的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)齒輪泵時(shí)，應(yīng)該在保證所需性能和壽命的前提下，盡可能使泵的尺寸小、重量輕、制造容易、成本低。因此，合理選擇齒輪泵的各項(xiàng)參數(shù)及有關(guān)尺寸非

11、常關(guān)鍵，設(shè)計(jì)時(shí)通常給出泵的工作壓力p和排量V作為原始設(shè)計(jì)參數(shù)。3.1 齒輪油泵工作參數(shù)要求（1） 流量 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，用表示。外嚙合齒輪泵，一般兩齒輪的齒數(shù)相同，所以 （3.1）式中: b齒寬 齒頂圓直徑 a齒輪中心距 基圓節(jié)距 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： （3.2）式中：m齒輪模數(shù) z齒輪齒數(shù) a齒輪壓力角理論流量： （3.3）式中 n泵轉(zhuǎn)速，單位（r/min）實(shí)際流量： （3.4）式中 泵的容積效率，一般取0.7509，小流量泵取小值（2） 轉(zhuǎn)速齒輪泵一般都和原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等）直接相連

12、，所以其轉(zhuǎn)速應(yīng)和原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一致。轉(zhuǎn)速越高，流量越大。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，以至于流量減少并引起氣蝕，增大噪聲和磨損，對(duì)高粘性液體的輸送影響更大因此必須限制齒輪泵的最高轉(zhuǎn)速。允許的最高轉(zhuǎn)速與工作油液的粘度有關(guān)，粘度越高，允許的最高轉(zhuǎn)速就越低。一般用限制齒輪節(jié)圓速度的方法來(lái)確定最高轉(zhuǎn)速，以保證在工作中不產(chǎn)生氣蝕。不同粘度的油液，其允許的齒頂節(jié)圓極限速度可按表3.1選取。另一方面，齒輪泵的轉(zhuǎn)速也不能太低，因?yàn)楫?dāng)工作壓力一定時(shí)，泵的泄漏量也接近于一定值，它與轉(zhuǎn)速的關(guān)系不大，但轉(zhuǎn)速愈低，流量愈小，泄漏量與理論流量的比值愈大，容積效率愈低。為了避免容積效率嚴(yán)

13、重下降，在實(shí)際工作中都不允許泵的轉(zhuǎn)速低于300r/min。表3.1流體粘度與齒頂圓線速度液體粘度 v（mm/s）12 45 76 152 300 520 760線速度u(m/s)5 4 3.7 3 2.2 1.6 1.25（3） 效率 （3.5）式中：P泵進(jìn)出口壓力差（） Q流量（l/s） 軸功率（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(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側(cè)齒接觸線的泄露損失，其中軸向間隙泄露約占總泄露量的75%-80%，機(jī)械效率=0.8-0.9，大流量泵機(jī)械效率低。3.2 齒輪幾何參數(shù)的要求齒數(shù)z、

14、模數(shù)m和齒寬B我們知道只要確定了z、m、B，泵的結(jié)構(gòu)尺寸就大體確定了。泵的結(jié)構(gòu)尺寸確定后，再進(jìn)行有關(guān)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。（1） 齒數(shù)z的確定齒數(shù)的確定應(yīng)根據(jù)液壓泵的設(shè)計(jì)要求從流量、壓力脈動(dòng)、機(jī)械效率等各方面綜合考慮。從增大泵的排量考慮，在齒輪分度圓直徑不變的條件下，齒數(shù)越少，泵的外形尺寸小，模數(shù)越大，泵的排量就越大。從泵的性能考慮，齒數(shù)越少，對(duì)改善困油現(xiàn)象及提高機(jī)械效率有利，但是泵的流量及壓力脈動(dòng)增加。目前齒輪泵的齒數(shù)一般為z=620。由于低壓齒輪泵多應(yīng)用在機(jī)床上，故要求流量均勻，因此低壓齒輪泵的齒數(shù)多取為1320。齒數(shù)為1417的低壓齒輪泵由于根切較小，一般不需要進(jìn)行修正。對(duì)于高壓齒輪泵，

15、要求有較大的齒根強(qiáng)度。為了減少軸承的受力，要減少齒頂圓的直徑，這樣勢(shì)必要增大模數(shù)、減少齒數(shù)，因此高壓齒輪泵的齒數(shù)較少，一般 z=614。為了防止根切而削弱齒根強(qiáng)度，齒形要按照要求進(jìn)行修正。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。 （2）齒輪模數(shù)m的確定對(duì)于低壓齒輪泵來(lái)說(shuō)，確定模數(shù)m主要不是從強(qiáng)度方面著眼，而是從泵的流量、壓力脈動(dòng)、噪聲以及機(jī)構(gòu)尺寸等方面考慮。我們知道，模數(shù) m越大，泵的排量就越大，并且當(dāng)齒輪節(jié)圓直徑一定時(shí)，對(duì)排量來(lái)講，增大模數(shù)比增加齒數(shù)有利。因此為了減少泵的體積，希望在可

16、能的條件先盡量增大模數(shù)，減少齒數(shù)。但齒數(shù)太少將使液壓泵的流量和壓力脈動(dòng)增加，因此模數(shù)選擇要適當(dāng)。齒輪泵的排量公式： （3.6）根據(jù)上式可以計(jì)算出齒輪的模數(shù)，其中B/m可按推選數(shù)值進(jìn)行選取，計(jì)算得到的m值要圓整到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。中低壓齒輪模數(shù)按表3.2選取。對(duì)工作壓力大于10mPa的高壓泵，應(yīng)考慮齒輪強(qiáng)度，需適當(dāng)增大模數(shù)。表3.2 流量與模數(shù)流量Q（l/min)模數(shù)m(mm)4101.52>10322.53>32633.54>631254.55（3）齒寬B的確定齒輪泵的流量與齒寬成正比，增加齒寬也可以相應(yīng)地增加流量。而齒輪與泵體及蓋板間的摩擦損失及容積損失的總和與齒寬并不成比例的增加

17、，因此，齒寬較大時(shí)液壓泵的總效率較高。但對(duì)于高壓齒輪泵，齒寬不宜過(guò)大，否則將使齒輪軸及軸承上的載荷過(guò)大，使軸及軸承設(shè)計(jì)困難。一般對(duì)于高壓齒輪泵，B=（36）m;對(duì)于低壓齒輪泵，B=（610）m。泵的工作壓力越高，上述系數(shù)應(yīng)取得越小。齒寬按表3.3確定。表3.3工作壓力與齒寬 工作壓力P(mPa) 齒寬b(mm) <2 （6-10）m >210 （4-8）m >10 （3-6）m3.3 齒輪泵的工藝、材料及要求技術(shù)目前使用的齒輪泵中，齒輪和軸通常做成整體。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，裝配方便。對(duì)于尺寸較大的齒輪泵，齒輪和軸可以做成分離式，齒輪和軸之間采用鍵聯(lián)接，這樣的結(jié)構(gòu)工藝性好，加工齒

18、輪側(cè)面較容易，在平面磨床上加工相同的齒寬很容易得到保證。齒輪泵通常采用的零件材料有：泵體和端蓋采用鑄鐵或鋁合金，齒輪和軸采用45鋼、40Cr、20CrMnTi、20Cr、38CrMoAl 等材料（前面兩種用于低壓齒輪泵，后面三種用于高壓齒輪泵）。材料經(jīng)滲碳氮化處理，表面硬度達(dá)6062HRC，心部硬度2844HRC，使齒輪具有較高的耐磨性和沖擊韌性；淬火后的工作表面必須磨光。軸套一般采用40鋼、40Cr和青銅。齒輪泵主要零件的技術(shù)要求如下：泵體內(nèi)孔錐度和圓度小于0.01mm; 齒頂圓和泵體配合； 泵徑向間隙一般為0.020.06mm； 一對(duì)齒輪寬度誤差小于0.0050.01mm,一對(duì)齒輪同側(cè)軸套

19、寬度誤差小于0.0050.01mm； 齒輪軸孔和齒頂圓之間的偏心量小于0.01mm; 用涂色法檢查，在齒高方向上齒輪嚙合長(zhǎng)度大于65%，在齒寬方向上齒輪嚙合長(zhǎng)度大于60%；齒輪表面粗糙度為0.2m,齒輪兩側(cè)面表面粗糙度為0.2m，軸頸的表面粗糙度為0.1m，泵的其他主要密封滑動(dòng)面（如軸套內(nèi)孔面、軸套側(cè)面、齒頂圓表面及泵殼體內(nèi)表面等）的表面粗糙度一般為0.4m；軸圓度及錐度小于0.005mm; 泵體中心便心距偏差小于0.030.04mm ,中心線平行度小于0.010.02mm。3.4 齒輪泵主要部件參數(shù)的確定本設(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、=16,模數(shù)m=3，齒寬定為b=20 ，電機(jī)轉(zhuǎn)速2000r/min2500r/min，工作壓力P=10mP.以上參數(shù)可能由于不符合（3.1）中要求。表3.4 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸公式表名 稱符 號(hào)計(jì) 算 公 式齒數(shù)z根據(jù)工作要求確定模數(shù)m由強(qiáng)度計(jì)算確定分度圓直徑dd =mz齒頂高齒根高全齒高h(yuǎn)h =齒頂圓直徑基圓直徑齒距pp = m齒厚ss = m/2齒槽寬ee = m/2標(biāo)準(zhǔn)中心距a齒隙c基圓齒距法向齒距壓力角國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)=20°現(xiàn)加以驗(yàn)證： 由公式（3.2），（3.3），（3.4）： 流量、排量和模數(shù)的關(guān)系符合表3.2的要求。齒輪分度圓直徑齒頂圓直徑所以頂圓點(diǎn)的線速度要想通

21、過(guò)表3.1確定是否符合要求，就要先確定液壓油的型號(hào)。在液壓泵，液壓控制閥，液壓缸（液壓馬達(dá)）以及油管等連接起來(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。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、工作環(huán)境、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。齒寬的驗(yàn)證可以直接從表中看出符合要求。

22、4 齒輪泵結(jié)構(gòu)的幾個(gè)問(wèn)題4.1 困油現(xiàn)象為保證齒輪泵能連續(xù)輸液，必須使齒輪的重疊系數(shù)>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)傳動(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(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)齒輪哈軸承受到很大的脈沖徑向力，功率損失增大，當(dāng)閉死

23、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，使溶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。4.2 卸荷措施 產(chǎn)生困油現(xiàn)象的根本原因是重合度>1。從理論上講，只要取=1就會(huì)消除困油現(xiàn)象。事實(shí)上，由于制造和安裝誤差，往往會(huì)出項(xiàng)<1 的現(xiàn)象，這就造成齒輪傳動(dòng)不連續(xù)，高低壓油腔瞬時(shí)串通導(dǎo)致高壓油腔向低壓油腔倒流。所以的減少應(yīng)受到限制，設(shè)計(jì)時(shí)通常要求不小于1.05。消除困油現(xiàn)象的常用辦法，是在與齒輪端面接觸的兩側(cè)板上開兩個(gè)用來(lái)引出困油液的溝槽，即卸荷槽。盡管卸荷槽的結(jié)構(gòu)形式較多，有相對(duì)于節(jié)點(diǎn)P對(duì)稱布置和非對(duì)稱布

24、置兩種,但其卸荷原理是相同的，即在保證高低壓腔互不溝通的前提下，設(shè)法使困油容積與高壓腔或低壓腔相通。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。本設(shè)計(jì)卸荷槽采用對(duì)稱布置。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，卸荷槽深度見表4.1。表4.1卸荷槽深度齒輪模數(shù) m 2 3 4 5 6 7 8卸荷槽深度h' 1.0 1.5 2.5 4.0 5.5 7.5 104.3 徑向作用力不平衡齒輪泵工作時(shí),液體作用在齒輪外緣上的壓力是不均勻的,由于在壓油腔和吸油腔之間存在著壓差,又因泵體內(nèi)表面與齒輪齒頂之間存在著徑向間隙,可以認(rèn)為壓油腔壓力逐漸分級(jí)下降到吸油腔壓力。這些液體壓力的合力

25、就是作用在軸上的徑向不平衡力為：F=KpBDa （4.1）式中： K系數(shù)，對(duì)于主動(dòng)輪，K=0.75;對(duì)從動(dòng)輪，K=0.85; p泵進(jìn)出口壓力差； Da齒頂圓直徑。作用在泵軸上的徑向不平衡力，能使軸彎曲，從而引起齒頂與泵殼體相接觸，從而降低了軸承的使用壽命，這種危害會(huì)隨著齒輪泵壓力的提高而加劇，所以應(yīng)盡量減少?gòu)较虿缓饬?，其方法如下：?）縮小壓油口的直徑，使壓力油僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi);（2）增大泵體內(nèi)表面與齒輪齒頂圓的間隙，避免因徑向不平衡力使齒頂與泵體內(nèi)表面相接觸；（3）開壓力平衡槽，開兩個(gè)壓力平衡槽分別與高、低壓油腔相通，這樣吸油腔與壓油腔相對(duì)應(yīng)的徑向力得到平衡。但此種方法會(huì)使泵的

26、容積效率降低，目前很少使用。4.4 泄漏外嚙合齒輪泵壓油腔的壓力油主要通過(guò)三條途徑泄露到低壓腔中去。1. 泵體內(nèi)表面和齒頂徑向間隙的泄漏由于齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向與泄漏方向相反，壓油腔到吸油腔通道較長(zhǎng)，所以徑向間隙泄漏量相對(duì)較小，約占總泄漏量的10%15%左右。2. 齒面嚙合處間隙的泄漏由于齒形誤差會(huì)造成沿齒寬方向接觸不好而產(chǎn)生間隙，使壓油腔與吸油腔之間造成泄漏，這部分泄漏量很少。 3. 齒輪端面間隙的泄漏齒輪端面與前后蓋之間的端面間隙較大，此端面間隙封油長(zhǎng)度又短，所以端面間隙泄漏量，可占總泄漏量的70%75% 。從上述可知，要想提高齒輪泵的額定壓力并保證較高的容積效率，減少端面間隙的泄漏是關(guān)鍵。5 齒

27、輪油泵零件建模的設(shè)計(jì) 圖5.1齒輪油泵建模5.1 齒輪泵體的設(shè)計(jì)（1）選擇前視基準(zhǔn)面為草繪平面。使用草圖工具欄中的矩形，直線，圓和剪切實(shí)體完成所示圖5.2的繪制，標(biāo)注尺寸，拉伸40mm ,然后退出草圖，見圖5.3。圖5.2齒輪泵體的設(shè)計(jì)圖5.3齒輪泵體的設(shè)計(jì)(2) 在所示平面內(nèi)繪制所示草圖，單擊拉伸切除按鈕，深度值完全貫穿，見圖5.4、圖5.5所示。圖5.4齒輪泵體的設(shè)計(jì)圖5.5齒輪泵體的設(shè)計(jì)（3）選取其中一個(gè)側(cè)面，繪制草圖。利用拉伸切除切割一個(gè)圓柱孔，深度完全貫穿，見圖5.6，圖5.7，圖5.8、圖5.9所示。圖5.6齒輪泵體的設(shè)計(jì)圖5.7齒輪泵體的設(shè)計(jì)圖5.8齒輪泵體的設(shè)計(jì)圖5.9齒輪泵體

28、的設(shè)計(jì)（4） 完成齒輪泵體的設(shè)計(jì)，見圖5.10圖5.10齒輪泵體的設(shè)計(jì)5.2 后端蓋的設(shè)計(jì)（1）選取前視基準(zhǔn)面為草繪平面，并繪制草圖。拉伸上述草圖，深度為15mm，見圖所示5.11，圖5.12所示。圖5.11后端蓋的設(shè)計(jì)圖5.12后端蓋的設(shè)計(jì)（2）選取其中一個(gè)表面繪制草圖，并拉伸上述草圖10mm ,如圖5.13，見圖5.14所示。圖5.13后端蓋的設(shè)計(jì)圖5.14后端蓋的設(shè)計(jì)（3） 選取大端面作為草繪平面，繪制凸臺(tái)草圖，并拉伸草圖40mm，如圖5.15，圖5.16所示，并對(duì)拉伸凸臺(tái)進(jìn)行掃描切除，拉伸切除，如圖5.17，圖5.18所示。圖5.15后端蓋的設(shè)計(jì)圖5.16后端蓋的設(shè)計(jì)圖5.17后端蓋的

29、設(shè)計(jì)圖5.18后端蓋的設(shè)計(jì)（4） 在端面繪制草圖，如圖5.19所示，并將草圖拉伸切除11mm，然后再在大端面上繪制草圖，如圖5.20所示，然后將草圖完全貫穿，如圖5.21，圖5.22所示。圖5.19后端蓋的設(shè)計(jì)圖5.20后端蓋的設(shè)計(jì)圖5.21后端蓋的設(shè)計(jì)圖5.22后端蓋的設(shè)計(jì)（5） 選取圓角工具，設(shè)置半徑3mm ,繪制圓角，完成后端蓋的設(shè)計(jì)，如圖5.23所示。圖5.23后端蓋的設(shè)計(jì)5.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)過(guò)程（1）在前視基準(zhǔn)面上繪制草圖，同時(shí)對(duì)草圖進(jìn)行依次拉伸，拉伸深度分別是10mm，2mm，40mm，2mm，40mm，80mm。選取倒角工具，對(duì)邊線進(jìn)行1 mm的倒角，結(jié)果如圖5.24所示。 圖5

30、.24傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)（2）構(gòu)造基準(zhǔn)面1，與右視基準(zhǔn)面的距離為14.50mm，并在基準(zhǔn)面1上進(jìn)行草圖繪制。見圖5.25。構(gòu)造基準(zhǔn)面2，與右視基準(zhǔn)面的距離10.00mm，并在基準(zhǔn)面2上進(jìn)行草圖繪制。見圖5.26。圖5.25傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)圖5.26傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)（3）分別對(duì)草圖進(jìn)行3mm、2mm的拉伸切除，做出鍵槽，完成傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)，結(jié)果如圖5.27所示。圖5.27傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)5.4 其他主要零部件的設(shè)計(jì)圖5.28齒輪1圖5.29齒輪2圖5.30齒輪3圖5.31前端蓋5.5 裝配體的實(shí)現(xiàn)（1）對(duì)齒輪1，3、傳動(dòng)軸、鍵1,2、進(jìn)行裝配，完成傳動(dòng)軸的裝配，結(jié)果如圖5.32所示。圖5.32傳動(dòng)軸的裝配（2） 對(duì)齒輪2、支承軸進(jìn)行裝配，結(jié)果如圖5.33所示。圖5.33支承軸的裝配（3）完成齒輪泵的總裝配體，結(jié)果如圖5.34所示。 圖5.34總裝配體結(jié) 論 本設(shè)計(jì)畫的齒輪油泵，借用了比較先進(jìn)的三維工具 Solidworks。詳細(xì)介紹了從零件建模、零件裝配設(shè)計(jì)到機(jī)構(gòu)仿真的幾個(gè)步驟。其中齒輪及齒輪軸的設(shè)計(jì)還進(jìn)行了參數(shù)化，并重點(diǎn)描述了齒輪油泵工作原理的動(dòng)畫設(shè)計(jì)，再裝配中對(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)，通過(guò)直觀的三維動(dòng)畫，方便使之理解記憶，也充分調(diào)動(dòng)了大家的積極性 ，