基于SOLIDWORKS的齒輪泵設計.doc

目錄1引言.12齒輪泵的設計.12.1齒輪泵概述.12.2齒輪泵設計要求.12.2.1齒輪泵工作參數(shù)要求.12.2.2齒輪幾何參數(shù)的要求.32.3齒輪泵主要部件參數(shù)的確定.42.4Solidworks建模.52.4.1齒輪建模.52.4.2箱體建模.62.4.3Solidworks建?；驹瓌t.72.4.4裝配體初步建模與后蓋建模.72.4.5軸、短軸的建模及后蓋和箱體模型的編輯.82.4.6鍵的建模及軸及箱體模型的編輯.92.4.7連接件的選擇和螺紋生成.102.4.8密封件的選擇.錯誤!未定義書簽。3齒輪的校核.154齒輪泵的閉死容積和卸荷槽.184.1閉死容積.184.2卸荷槽.195結束語.206致謝.207參考文獻.2011引言隨著信息技術在各領域的迅速滲透，CAD/CAM/CAE技術已經(jīng)得到了廣泛的應用，從根本上改變了傳統(tǒng)的設計、生產(chǎn)、組織模式，對推動現(xiàn)有企業(yè)的技術改造、帶動整個產(chǎn)業(yè)結構的變革、發(fā)展新技術、促進經(jīng)濟增長都具有十分重要的作用。Solidworks是一套基于Windows的CAD/CAM/CAE桌面集成系統(tǒng)，是由美國Solidworks公司在總結和繼承了大型機械CAD軟件的基礎上，在Windows環(huán)境下實現(xiàn)的第一個機械三維CAD軟件，于1995年11月研制成功。Solidworks市場份額增長最快、技術發(fā)展最快、市場前景最好、性能價格比最優(yōu)的軟件。隨著Solidworks版本的不斷提高、性能不斷提高，Solidworks已經(jīng)能滿足一般企業(yè)的一般需求了。動畫演示形象、直觀，能表達文字或者敘述不易講解清楚的復雜產(chǎn)品的內(nèi)部結構，模擬產(chǎn)品的工作情況，達到與非專業(yè)人士交流設計思想的目的。建立運動機構模型，進行機構的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析機構中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等，并用動畫、圖形、表格等多種形式輸出結果，其分析結果可指導修改零件的結構設計或調整零件的材料。設計的更改可以反映到裝配模型中，再重新進行分析，一旦確定優(yōu)化方案，設計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雜運動情況下的復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度和結構分析5。2齒輪泵的設計2.1齒輪泵概述齒輪泵是靠相互嚙合旋轉的一對齒輪輸送液體，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成。由齒的嚙合線將泵吸入腔和排出腔分開。隨著齒輪的轉動，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，可作潤滑油泵、重油泵、液壓泵和輸液泵。所輸送液體的粘度范圍為smm/10126,齒輪泵結構簡單，維修方便82.2齒輪泵設計要求2.2.1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，每一轉所排出的液體體積叫做泵的理論排量，以qt表示。外嚙合齒輪泵，一般兩齒輪的齒數(shù)相同，所以2rmlbtaDbqbat/10tan31312322222(1)式中：b齒寬Da齒頂圓直徑a齒輪中心距ta基圓節(jié)距基圓柱面上的螺旋角不修正的標準直齒圓柱齒輪的齒輪泵的理論排量：rmlzbmqt/10cos121123222(2)式中：m齒輪模數(shù)z齒輪齒數(shù)齒輪壓力角理論流量：min/103lnqQTT(3)式中n泵轉速，單位（r/min）實際流量：min/lQQvT(4)式中v泵的容積效率，一般取0.750.9，小流量泵取小值。（2）轉速齒輪泵的轉速不宜過高，由于離心力的作用，轉速高液體不能充滿整個齒間，以至流量減小并引起氣蝕，增大噪聲和磨損，對高粘性液體的輸送影響更大，轉速可按表1選取。（3）效率avPPQ(5)表1流體粘度與齒頂圓線速度液體粘度smm/2124576152300520760線速度smu/max543.75式中：P泵進出口壓力差amPQ流量sl/3aP軸功率kw齒輪泵的能量損失主要是機械損失和容積損失，水力損失很小，可忽略不計。容積損失主要式通過齒輪端面與側板之間的軸向間隙，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%。機械效率9.08.0m，大流量泵m低。2.2.2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，但壓力和流量脈動小。中低壓齒輪泵對壓力和流量脈動要求較嚴，通常取z=1225，高壓泵為減小外形尺寸，一般取z=614，對流量脈動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2選取。對工作壓力大于10mPa的高壓泵，應考慮齒輪強度，需適當增大模數(shù)。齒寬按表3確定。表2流量與模數(shù)流量Qmin/l模數(shù)mmm4101.5210322.5332633.54631254.55(4)齒輪修正齒輪泵采用壓力角20標準漸開線齒輪，齒數(shù)少于17時均有根切現(xiàn)象產(chǎn)生，使齒輪強度減弱，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4。表3工作壓力與齒寬工作壓力PamP齒寬bmm2106m21084m1063m4表4齒輪修正幾何參數(shù)幾何參數(shù)計算公式齒數(shù)z實際中心距1zma節(jié)圓直徑aDj頂圓直徑3zmDa根圓直徑mzDf6.22基圓直徑mzDb9397.0基圓節(jié)距mtb9521.2嚙合角19397.0arccoszz移距系數(shù)tan204.0invinvz重疊系數(shù)9521.2sin1cos322zzzz齒頂厚度ccinvinvzzmzs104.02339397.0arccoszzinvc2.3齒輪泵主要部件參數(shù)的確定本設計將設計一個直齒圓柱中低壓齒輪泵由以上要求，綜合考慮現(xiàn)初步確定一對嚙合的齒輪齒數(shù)z=20,模數(shù)m=2.5,齒寬定為b=20,電機轉速2000r/min2500r/min，工作壓力P=10amP。以上參數(shù)可能由于不符合（1）中要求?，F(xiàn)回代以驗證：由公式（2），（3），（4）：)/(915.15/10cos121123222rmlrmlzbmqtmin)/(8.39min)/(83.31llQT5min)/(84.29min)/(87.2375.0llQQQTT流量、排量和模數(shù)的關系符合表2的要求。齒輪分度圓直徑)(502520mmD由表4可得：齒頂圓直徑)(5.57)3(mmzmDa故頂圓點的線速度)/(02.660/22maxsmnDua要想通過表1確定maxu是否符合要求，就要先確定液壓油的型號。在液壓泵、液壓控制閥、液壓缸（液壓馬達）以及油管等連接起來的密封液壓系統(tǒng)中，能量的傳遞是通過液壓油在流動過程中壓力、流量變化來實現(xiàn)的。國內(nèi)外的統(tǒng)計資料表明，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：作為對系統(tǒng)中的能量進行控制、轉換和傳遞的工作介質。此外，液壓油還具有其他一些重要作用：潤滑液壓元件、減少機器的摩擦和磨損、防銹、傳熱、沖洗粉末等作用。一般情況下，液壓設備選用液壓油時，應從工作壓力、溫度、工作環(huán)境液壓系統(tǒng)及元件的結構和材質、經(jīng)濟性等方面綜合考慮。對于本設計中的液壓油的選定：依據(jù)以上確定的工作參數(shù)，可以看出比較符合市場上的CBG1016液壓泵，只不過CBG1016液壓泵的工作壓力為16amP，高于設計的工作壓力，所以選擇CBG1016的液壓油可以很好滿足工作要求。依據(jù)手冊可以確定液壓油的型號：HM46，推薦黏度20smmsmm/40/22，適當減小黏度值可以大致符合表1對于齒頂圓最大線速度的要求。齒寬的驗證可以直接從表中看出符合要求。2.4Solidworks建模2.4.1齒輪建模首先安裝Toolboxbrowser插件。從工具菜單插件中選擇Toolboxbrowser選項，單擊確定完成。通過該插件可以方便的進行參數(shù)化設計，對于一些標準件或參數(shù)標準化的零件無需重復大量的工作。下面用此插件進行齒輪的設計。打開界面右側的Toolboxbrowser,首先選擇標準，在每個標準里面都有一系列標準件。由于軟件版本的實際限制，標準系列里面沒有GB，現(xiàn)選擇與GB相近，且6通用性強的ISO標準。打開此標準,選擇傳動零件里的齒輪傳動，從列表里右鍵單擊直尺圓柱齒輪，選擇生成零件，彈出對話框，