外嚙合齒輪泵設(shè)計(jì)說明書

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2016屆機(jī)械工程及自動化專業(yè)題職稱：摘要外嚙合齒輪泵主要由主動齒輪、從動齒輪、泵體、泵蓋和安全閥等組成。泵體、泵蓋和齒輪構(gòu)成的密封空間就是齒輪泵的工作室。兩個(gè)齒輪的輪軸分別裝在兩泵蓋上的軸承孔內(nèi)，主動齒輪軸伸出泵體，由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)。外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、造價(jià)低、工作可靠、應(yīng)用范圍廣。近期對機(jī)械行業(yè)中外嚙合齒輪泵的使用情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)中外嚙合齒輪泵的使用非常廣泛。自然而然它們的安裝和制造的要求也有一定的要求。傳統(tǒng)的鉆泥漿泵的傳動效率不高，維修困難。所以設(shè)計(jì)一個(gè)專用的外嚙合齒輪泵勢在必行。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的是外嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)。本文介紹了外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算和相關(guān)強(qiáng)度校驗(yàn)，該外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)是高效，經(jīng)濟(jì)，并且安全系數(shù)高，運(yùn)行平穩(wěn)。本次設(shè)計(jì)在某種程度上大大提升了該設(shè)備在國內(nèi)外的競爭力，體現(xiàn)了機(jī)械工業(yè)重要性這一核心價(jià)值。關(guān)鍵詞：外嚙合齒輪泵；齒輪；效率；高效AbstractExternalgearpumpmainlyconsistsofdrivinggear,drivengear,pumpbody,pumpcoverandsafetyvalveandsoon.Thepumpbody,pumpcoverandthegearformthesealspaceisthegearpump'sstudio.Thetwogearwheelsarerespectivelyarrangedinthebearingholeofthetwopumpcover,andthedrivinggearshaftextendsoutofthepumpbodyandisdrivenbythemotortorotate.Theexternalgearpumphastheadvantagesofsimplestructure,lightweight,lowcost,reliableoperationandwideapplicationrange.Recently,theuseofChineseandforeigngearpumpsinthemachineryindustryhasbeeninvestigated,foundinthemechanicalindustry,theuseofChineseandforeignmeshinggearpumpisverywide.Naturallytheirinstallationandmanufacturingrequirementsalsohaveacertainrequirement.Traditionaldrillingmudpumptransmissionefficiencyisnothigh,maintenancedifficulties.Therefore,itisnecessarytodesignaspecialexternalgearpump.Thegraduationdesigntopicisthedesignofexternalgearpump.Outerengagedgearpumpstructure,workingprincipleandmainpartsdesignmusthavethetheoreticcalculationandstrengthcheckareintroducedinthispaper,theadvantagesoftheouterengagedgearpumpisefficient,economic,andhighsafetyfactor,smoothoperation.Thisdesigntoacertainextentgreatlyenhancethecompetitivenessoftheequipmentathomeandabroad,reflectingtheimportanceofthecorevalueofthemechanicalindustry.Keywords:externalgearpump;gear;efficiency;highefficiency目錄摘要..............................................................1Abstract..........................................................2第一章緒論...........................................................41.1課題的來源與研究的目的和意義..............................51.2外嚙合齒輪泵的發(fā)展現(xiàn)狀....................................6第二章外嚙合齒輪泵總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)................................72.1外嚙合齒輪泵的總體方案圖..................................82.2外嚙合齒輪泵的工作原理....................................9第三章機(jī)械傳動部分的設(shè)計(jì)計(jì)算...................................103.1電機(jī)的選型計(jì)算............................................113.2齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算........................................113.3傳動軸的設(shè)計(jì)計(jì)算..........................................11第四章各主要零部件強(qiáng)度的校核...................................184.1軸承強(qiáng)度的校核與計(jì)算......................................184.2齒輪強(qiáng)度的校核計(jì)算........................................20第五章外嚙合齒輪泵中主要零件的三維建模.........................245.1前蓋的三維建模............................................265.2后蓋的三維建模............................................285.3傳動齒輪的三維建模........................................255.4外嚙合齒輪泵的三維建模....................................26結(jié)論.............................................................28致謝.............................................................29參考文獻(xiàn).........................................................30第一章緒論1.1課題的來源與研究的目的和意義由于機(jī)械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個(gè)人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項(xiàng)目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。機(jī)械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個(gè)超級經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和任務(wù)。機(jī)器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)?，F(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械和機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實(shí)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計(jì)算機(jī)硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強(qiáng)，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進(jìn)手功能。又一方面實(shí)踐促進(jìn)人腦智力。在人類的進(jìn)化過程中，以及在每個(gè)人的成長過程中，大腦和手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化。大腦和手之間的人工智能和機(jī)械工程的近似關(guān)系，唯一不同的是，智能硬件還需要使5用機(jī)械制造。在過去，各種機(jī)械離不開人類的操作和控制，反應(yīng)速度和運(yùn)算精度的進(jìn)化是非常緩慢的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進(jìn)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和機(jī)械工程進(jìn)展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機(jī)械工程。在第十九世紀(jì)，機(jī)械工程的知識總量仍然是有限的，大學(xué)在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學(xué)科，稱為土木工程，下半場的第十九個(gè)世紀(jì)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。在第二十世紀(jì)，隨著機(jī)械工程和知識增長的發(fā)展開始分解，機(jī)械工程專業(yè)，有分支機(jī)構(gòu)。在第二十世紀(jì)中期趨勢分解，在時(shí)間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)達(dá)到的峰值。由于機(jī)械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)從個(gè)人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)塊的技術(shù)，外部條件變化的適應(yīng)能力差。封閉的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識循環(huán)過程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識的專家，也有綜合的知識了解不夠，看看其他學(xué)科和項(xiàng)目作為一個(gè)整體，從而形成一種相互強(qiáng)烈的集體工作。綜合和專業(yè)水平。有機(jī)械工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技術(shù)也有綜合和專業(yè)問題。在人類所有的知識，包括社會科學(xué)，自然科學(xué)和工程技術(shù)，有一個(gè)更高的水平，更廣泛的綜合性和專業(yè)性的問題。1.2外嚙合齒輪泵的發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)今社會，隨著機(jī)械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備也在不斷地更新，不斷地完善，外嚙合齒輪泵同樣在發(fā)展著，傳統(tǒng)的外嚙合齒輪泵勞動效率低，生產(chǎn)效率低下，不適合現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)的需要。1.我國泥漿泵的現(xiàn)狀輕便外嚙合齒輪泵功率在955kW以下，主要配套于4000m以下鉆機(jī)，因此，輕便外嚙合齒輪泵的市場前景基本依從于64000m以下鉆機(jī)的使用現(xiàn)狀和發(fā)展。根據(jù)2000年的統(tǒng)計(jì)，中國擁有鉆機(jī)1000余臺，占世界鉆機(jī)總量的32%，其中，中石油集團(tuán)公司擁有702臺，因此，中石油集團(tuán)公司的鉆機(jī)的情況基本反映了國內(nèi)鉆機(jī)的現(xiàn)狀。在中國石油集團(tuán)公司擁有的702臺鉆機(jī)中，4000m以下的鉆機(jī)占總量的80%。平均新度系數(shù)僅為0.4，其中48%的鉆機(jī)新度系數(shù)小于0.3,有500臺左右的鉆機(jī)服役10年以上，期待更新。國內(nèi)生產(chǎn)外嚙合齒輪泵的企業(yè)主要有:寶雞石油機(jī)械廠、蘭州石油機(jī)械廠等，但由于各自產(chǎn)品為多年前開發(fā)，結(jié)構(gòu)不盡合理，難以滿足現(xiàn)代鉆井工藝要求。目前，三缸單作用往復(fù)式外嚙合齒輪泵存在以下主要問題。(1)外嚙合齒輪泵質(zhì)量大，難以適應(yīng)現(xiàn)代輕便鉆機(jī)的要求，制約著鉆機(jī)的移運(yùn)性。(2)沖程短，沖次高外嚙合齒輪泵在不適合的沖次范圍內(nèi)工作，致使液力端壽命短。(3)泵壓偏低，不能完全滿足現(xiàn)代鉆井工藝的需要。(4)結(jié)構(gòu)不合理，部分強(qiáng)度冗余，部分剛度不足，可靠性低，難以滿足鉆機(jī)高可靠性要求。(5)缸套壽命短，難以滿足鉆機(jī)高效率要求。美國外嚙合齒輪泵大量采用三缸單作用泵，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：泵的液力端、閥箱采用L型，閥箱的吸入閥和排出閥為分體結(jié)構(gòu)，吸入閥采用螺紋壓緊，其殼體與閥箱螺紋連接，球形吸入空氣包。泵機(jī)座多為焊接結(jié)構(gòu)，小齒輪用鍵固定在傳動軸上，大齒輪套安裝在曲軸上。曲軸采用直軸與偏心輪一起鑄造的結(jié)構(gòu)。軸承采用雙列向心球面調(diào)心軸承。十字頭滑動面經(jīng)表面淬火磨削。齒輪采用斜齒或無槽人字齒輪。為了加強(qiáng)易損件的互換，閥腔和活塞桿制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。隨機(jī)輔助工具齊全，有閥座液壓拉拔器液壓拆卸器、缸套拆卸器等。俄羅斯三缸單作用外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：俄羅斯三缸泵的液力端，閥箱采用I形直通式和L形，閥箱的吸入閥和排出閥不是分體結(jié)構(gòu)，而是一體式液力模塊。L形閥箱又有吸入閥在前、排出閥在后的常規(guī)型和吸入閥在后、排出閥在前的變L形結(jié)構(gòu)。動力端機(jī)座有鑄件和焊接件，傳動采用小螺旋角斜齒輪傳動和寬槽人字齒輪。曲軸7是由鑄造的偏心輪套在直軸上組成的。采用雙列圓錐滾子軸承。十字頭滑動面經(jīng)表面淬火磨削。介桿采用雙室密封。隨機(jī)輔助工具齊全，有閥座液壓拉拔器、液壓拆卸器、缸套拆卸器等?？偟膩碚f，國外三缸泵易損件的使用壽命較低。與先進(jìn)水平相比，尚有不小差距。然而，由于其三缸泵多數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較小(如額定速度為135r/min的泵，經(jīng)常以70-80r/min運(yùn)轉(zhuǎn))，而且傳動可以調(diào)速，因此，泵的功效發(fā)揮較好。隨著鉆井工藝技術(shù)，特別是高壓噴射鉆井、近平衡鉆井、叢式定向井、水平井等新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，外嚙合齒輪泵進(jìn)一步向大功率、大排量和高泵壓方向推進(jìn)，作為鉆機(jī)“心臟”的外嚙合齒輪泵，其性能水平和使用壽命同鉆井速率和生產(chǎn)成本有著直接關(guān)系，同時(shí)其工作條件又十分惡劣，工況也異常復(fù)雜，因此，對外嚙合齒輪泵工作的可靠性和安全的要求也越來越高。國內(nèi)外三缸泵的優(yōu)點(diǎn)有:液力端L形結(jié)構(gòu)，復(fù)合錐面閥膠皮，冷卻缸套活塞的內(nèi)孔噴射移動式噴淋裝置，直立式吸入空氣包;動力端的體外強(qiáng)力潤滑系統(tǒng)，閉式內(nèi)固定導(dǎo)板機(jī)構(gòu)。鉆井技術(shù)的發(fā)展方向是提高時(shí)效，降低成本和采用能夠降低成本的新工藝、新技術(shù)和新裝備。運(yùn)用大排量高壓噴射鉆井工藝即是這一趨向的必然選擇。高壓噴射則由高可靠性的外嚙合齒輪泵來保證。因此，外嚙合齒輪泵的發(fā)展趨勢是:①降低額定沖數(shù)，由150沖/min降到110一120沖/min,②長沖程，最大沖程已達(dá)300mm以上。③降低沖次，降低沖次不僅可以提高易損件如活塞密封、缸套的使用壽命，而且還可以減少慣性損失，改善泵的吸入性能，同時(shí)提高泵動力端齒輪、軸承等零部件的使用壽命，大大提高外嚙合齒輪泵的可靠性。因此合理降低泵的沖次，適當(dāng)增加泵的沖程長度，既滿足鉆井過程中的排量要求，又能確保泵的自吸性能，充分發(fā)揮了泵的效能，成為今后外嚙合齒輪泵設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。第二章外嚙合齒輪泵總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1外嚙合齒輪泵的總體方案圖本次設(shè)計(jì)的外嚙合齒輪泵采用的方案為：齒輪泵的結(jié)構(gòu)由兩個(gè)齒輪相互嚙合在一起，它是依靠齒輪的輪齒嚙合空間的容積變化來輸送液體。其布局的具體方案如下：2.2外嚙合齒輪泵的工作原理外嚙合齒輪泵的工作原理位：齒輪泵的結(jié)構(gòu)由兩個(gè)齒輪相互嚙合在一起，它是依靠齒輪的輪齒嚙合空間的容積變化來輸送液體的。齒輪泵工作時(shí)，主動輪隨電動機(jī)一起旋轉(zhuǎn)并帶動從動輪跟著旋轉(zhuǎn)。當(dāng)吸入室一側(cè)的嚙合齒逐漸分開時(shí)，吸入室容積增大，壓力降低，便將吸人管中的液體吸入泵內(nèi)；吸入液體分兩路在齒槽內(nèi)被齒輪推送到排出室。液體進(jìn)入排出室后，由于兩個(gè)齒輪的輪齒不斷嚙合，便液體受擠壓而從排出室進(jìn)入排出管中。主動齒輪和從動齒輪不停地旋轉(zhuǎn)，泵就能連續(xù)不斷地吸入和排出液體。第三章機(jī)械傳動部分的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1電機(jī)的選型計(jì)算已知外嚙合齒輪泵、傳動齒輪、傳動軸以及其他零部件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?0Kg，齒輪轉(zhuǎn)動速度為1~2r/min。即：G=mg=200×10=2000NV=1-2m/min=16.6-33.3mm/s根據(jù)外嚙合齒輪泵系統(tǒng)的要求，應(yīng)考慮電動機(jī)的種類、型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率、工作方式，在決定電動機(jī)功率時(shí)考慮到電動機(jī)的發(fā)熱，允許過載能力啟動能力等問題，現(xiàn)選用比較適合的Y系列三相異步電動機(jī)，這是由于Y系列三相異步電動機(jī)的功率等級和安裝尺寸與國外同類型的先進(jìn)產(chǎn)品相當(dāng)，因而具有與國外同類型產(chǎn)品之間良好的互換性，供配套出口及引進(jìn)設(shè)備替換。選取功率為1.0KW，額定電壓：380V，頻率：50HZ,額定轉(zhuǎn)速為1440rpm，額定轉(zhuǎn)矩2.3N.m，型號為Y112M-4，電動機(jī)選用三角型啟動方法啟動。具體電機(jī)選型計(jì)算方法如下：N=G?Wη＝1(KW)G－外嚙合齒輪泵的生產(chǎn)能力，1000kg/hW－耗用能量，其值與液體壓力有關(guān)，d小則w大，當(dāng)d＝60mm，取w＝0.0030kw.h/kg。η－傳動效率，取0.75所以根據(jù)N＝1kw，n＝1440r/min得Y112M-4電機(jī)的結(jié)構(gòu)。3.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1）選擇\齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS.2）精度等級選用7級精度；3）小齒輪齒數(shù)z1＝50，大齒輪齒數(shù)z2＝75的；4）齒輪模數(shù)都為2的直齒輪2.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)因?yàn)榈退偌壍妮d荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選Kt＝1.6（2）選取區(qū)域系數(shù)ZH＝2.433（3）選取尺寬系數(shù)φd＝1（4）查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，則εα＝εα1＋εα2＝1.62（5）查得材料的彈性影響系數(shù)ZE＝189.8Mpa（6）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1＝600MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限σHlim2＝550MPa；（7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60n1jLh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8N2＝N1/5＝6.64×107；（8）查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1＝0.95；KHN2＝0.98；（9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力；取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由得：[σH]1＝＝0.95×600MPa＝570MPa[σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa[σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa；3.3傳動軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸體的研究需要憑借扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來調(diào)整彎曲的強(qiáng)度，因?yàn)榭捎米鬏S的原料比較多，所以必須得明確軸的應(yīng)用環(huán)境，還有規(guī)定諸如剛度，強(qiáng)度以及別的機(jī)構(gòu)機(jī)能?？梢允褂脽崽幚磉@種方法，當(dāng)然也要琢磨怎樣使加工簡單并且花費(fèi)較少，用研究計(jì)算所得的數(shù)據(jù)以確定軸體的用料，綜上所述：故采取45號鋼當(dāng)成軸體的原料，它需要40MPa的切應(yīng)力，然后需要做正火或者調(diào)質(zhì)處理來確保它的力學(xué)性能。裝有密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸體上面存在兩支點(diǎn)的軸承要選用一樣的標(biāo)準(zhǔn)，方便加工軸承的座孔，并減少生產(chǎn)中的誤差。挨著的軸段，應(yīng)使直徑不一樣構(gòu)成軸肩，軸肩在軸體上部件定位以及承受軸向力時(shí)要提供相應(yīng)的高度，軸肩的直徑差通常選5到10mm，本文軸肩處采取5毫米的直徑差，接著把每段軸體的長度尺寸匹配到一塊，還要注意軸承座的安裝以及結(jié)構(gòu)是否合理。其中軸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：（1）初步確定軸的直徑p55d≥A0=130?=16.2mm（3.32）n0556根據(jù)工作條件，取d=16mm（2）傳動軸受力分析2T12?9.26?105Ft===5144.44N（3.33）dm1360Fr=Fttgαcosδ1=5144.44?tg20?cos2222'06''=1731.54NFa=Fttgαsin2222'06''=5144.44?tg20?sin2222'06''=712.57N（3）繪制傳動軸的受力簡圖如下圖所示，求支座反力①垂直面支反力：由∑MC=0，得：R570BYL2-FrL3-Fa2=0FrL3+Fa360/21731.54?202RBY=L=.5+712.57?360/2=629.13N2761.5由∑Y=0，得：RCY=Fr+RBY=1731.54+629.13=2360.67N②水平面支反力：由∑MC=0，得：RBZL2-FtL3=0RFtL3BZ=L=5144.44?202.55=1368.02N2761.由∑Z=0，得：RCZ=Fr+RBZ=1731.54+1368.02=3099.56N12（3.34）（3.35）（3.36）3.37）（3.38）3.39）（（（4）作彎矩圖：①垂直面彎矩MY圖：C點(diǎn)MCY=RBYL2=629.13?761.5=479082.495N·mm②水平面彎矩MZ圖：C點(diǎn)MCZ=RBZL2=2360.67?202.5=478035.675N·mm3.40）3.41）（（③合成彎矩M圖：C點(diǎn)22M=MCY+MCZ=479082.4952+478035.6752=676785.153N·mm（3.42）（5）作轉(zhuǎn)矩T圖T=3.2?106N·mm（6）校核軸的強(qiáng)度：按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。由文獻(xiàn)[1，15-5]可知，取α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力σcα=M2+(αT3)2W676785.1532+(0.6?9.26?105)2==14.3MPa（3.43）0.1?1503選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[1]表15-1可知，[σ-1]=60MPa。因此，σca<[σ-1]，故安全。（7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度①判斷危險(xiǎn)截面從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面IV和V引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，所以C面不用校核。只需校核截面V的應(yīng)力。②截面V左側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1?1403=274400mm3（3.44）抗扭截面系數(shù)WT=0.2d3=0.2?1403=548800mm3（3.45）截面V左側(cè)的彎矩M為M=676785.153?705=626570.628Mpa（3.46）761.5截面V上的扭矩T為T1=3200000MPa截面上的彎曲應(yīng)σb=M626570.628==2.28Mpa（3.47）W274400截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τT=T13200000==5.83MPa（3.48）WT548800軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)[1]表15-1可知，σB=640MPa，σ-1=275MPa，τ-1=155MPa。由文獻(xiàn)[1]附表3-8可知，用插入法求出kσεσ=2.8，kτετ=0.8?2.8=2.24軸應(yīng)按精車加工，由文獻(xiàn)[1]附圖3-4可知，表面質(zhì)量系數(shù)為：βσ=βτ=0.84軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，βq=1固得綜合系數(shù)為Kkσ1σ=ε+8+1σβ-1=2.σ0.84-1=2.99Kkττ=ε+1τβ-1=2.24+1τ0.84-1=2.43由文獻(xiàn)[1]§3-1，§3-2可知，碳鋼的特性系數(shù)?σ=0.1~0.2取?σ=0.1?τ=0.05~0.1取?τ=0.05所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為Sσσ=-1K=275=40.34σσb+?σσm2.99?2.28+0.1?0Sτστ=-1K=275=19.02ττa+?ττm2.43?5.835.832+0.05?2SSσSτ34?19.02ca=S2=40.σ+S2τ40.342+19.022=17.22>S=1.5綜上：該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。③截面V右側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1?1303=219700mm3抗扭截面系數(shù)WT=0.2d3=0.2?1303=439400mm3截面V左側(cè)的彎矩M為16（3.49）（3.50）（3.51）（3.52）M=676785.153?705=626570.628MPa761.5截面V上的扭矩T為T=3200000MPa截面上的彎曲應(yīng)力σb=截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τT=M626570.628==2.85MPaW219700T13200000==7.28MPaWT439400截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)ασ及ατ按文獻(xiàn)[1]附表3-2查取。因r3D140==0.023，==1.08，d130d130ασ=2.05，ατ=1.3又由文獻(xiàn)[1]附圖3-1可得軸的材料的敏感系數(shù)為qσ=0.83，qτ=0.87故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)[1，附3-4]為kσ=1+qσ(ασ-1)=1+0.83?(2.05-1)=1.87（3.53）kτ=1+qτ(ατ-1)=1+0.87?(1.3-1)=1.26由文獻(xiàn)[1]附圖3-2可得軸的截面形狀系數(shù)為εσ=0.58由文獻(xiàn)[1]附圖3-3可得軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為ετ=0.76綜合系數(shù)為Kσ=kσεσ++1βσ-1=1.871+-1=3.410.580.84Kτ=kτ1ετβτ-1=1.261+-1=1.840.760.84所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為Sσ=σ-1275==28.29Kσσa+?σσm3.41?2.85+0.1?0Sστ=τ-1275==24.96Kττa+?ττm1.84?+0.05?2228.29?24.9628.29+24.9622Sca=SσSτSσ+Sτ22==18.72>S=1.5故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。第四章各主要零部件強(qiáng)度的校核4.1軸承強(qiáng)度的校核與計(jì)算（1）滾動軸承的選擇滾動軸承為雙列圓錐滾子軸承350324B，由文獻(xiàn)[2]表39.2-24得Cr=862KN，Cor=1490KN，e=0.83，Y1=0.8。（2）壽命驗(yàn)算軸承所受支反力合力22+RBZ=629.132+1368.022=1505.74N（4.1）RB=RBY對于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。FBa=0，F(xiàn)Ca=Fa=712.57N由文獻(xiàn)[2]表39.2-24得，F(xiàn)Ba<e，RBPBr=RB+Y1FBa=1505.74+0.8?0=1505.74N（4.2）按軸承B的受力大小驗(yàn)算Lh=10?C?10?862?10?9??h（4.3）==4.78?101505??60nP60?556.74???Br?186ε63103Lh=4.78?109h=5.46?105年由于外嚙合齒輪泵的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達(dá)到所計(jì)算的壽命。經(jīng)審核后，此軸承合格。4.2齒輪強(qiáng)度的校核計(jì)算由于外嚙合齒輪泵的主動齒輪和從動齒輪材料均選用45,調(diào)質(zhì)處理。查得：σHlim1=σHlim2=1170MPaσFlim1=σFlim2=350MPa預(yù)期齒輪壽命5年，每天工作12小時(shí)，工作載荷為輕微沖擊，則N1=60ant=60*1*520*(5*300*12)=5.616*108N2=N1/i=2.7216*108查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖，得：ZN1=0.96,ZN2=1.03YN1=0.92,YN2=0.98(1)驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度載荷系數(shù)，取K=1.5查得：ZH=2.5,Zε=0.88,ZE=189.MPa接觸應(yīng)力為：σH=ZEZHZε=189.8?2.5?0.88=172.079MPa[σH1]=σHlim1ZN1SHmin=1170?0.96=898.56MPa1.251170?1.03=964.08MPa1.25[σH2]=σHlim2ZN2SHmin=(2)驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度取K=1.5YFa1=2.68,YFa2=2.46查表：Ysa1=1.56,Ysa2=1.68許用彎曲應(yīng)力：[σF]=σFlimYNSFmin彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取σFmin=1.25則：[σF1]=350?0.92=257.6MPa1.25350?0.98=274.4MPa[σF2]=1.25σF1=2000KT1?YFa1YSa12000?1.5?5.5647?2.68?1.56=2bmZ124?32?26=12.428MPaσF2=YFa2YSa22.46?1.68?σF1=?12.428=12.285MPaYFa1YSa12.68?1.56由上述計(jì)算可知，均滿足要求。第五章外嚙合齒輪泵中主要零件的三維建模5.1前蓋的三維建模5.2后蓋的三維建模5.3傳動齒輪的三維建模5.4外嚙合齒輪泵的三維建模結(jié)論在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度。本文所設(shè)計(jì)的是外嚙合齒輪泵的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。通過本次設(shè)計(jì),讓我學(xué)習(xí)到了許多知識，特別是對傳動機(jī)構(gòu)的應(yīng)用方面，是我收獲最大的地方。在相關(guān)的實(shí)際問題的討論中，我的導(dǎo)師總是孜孜不倦的引導(dǎo)著我，幫助著我。每周一次的進(jìn)度檢查和問題討論，促使我在正確的道路上大步前進(jìn)，不僅工作的按時(shí)保質(zhì)保量的完成得到了保證，我本人的研究能力，工作的態(tài)度也得到了充分的鍛煉和提高。這些寶貴的品質(zhì)影響著我，毫無疑問，它們對我以后的工作，學(xué)習(xí)，生活都會起到深遠(yuǎn)而長久的良好影響。也能為人生打下一個(gè)夯實(shí)地基礎(chǔ)！在具體的研究設(shè)計(jì)過程中，同學(xué)們也在平日的學(xué)習(xí)與生活中提供了無私與周到的幫助，充分用他們的工作熱情感染著我，鼓勵(lì)著我，讓我少走了很多彎路，再次一并致謝！另外也感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵(lì)我不要?dú)怵H，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去