基于solidworks的齒輪泵仿真

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1、XX 學(xué)院學(xué)院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計題目 基于 Solidworks 的齒輪泵仿真 系別 專業(yè) 班級 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 日期 XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：設(shè)計題目：基于 Solidworks 的齒輪泵仿真設(shè)計要求：設(shè)計要求：1.對齒輪泵的工作參數(shù)（流量、效率、轉(zhuǎn)速） 、幾何參數(shù)(齒數(shù)、模數(shù)、齒寬)、主要部件參數(shù)（分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑等）進(jìn)行設(shè)計和確定。2.運用 solidworks 對齒輪泵的各個零部件（泵蓋、泵體、齒輪軸、緊固件等）進(jìn)行建模，熟練掌握 solidworks 的建模方法。3.運用 solidworks 對齒輪泵進(jìn)行裝配，掌握 solidworks

2、的裝配方法。4.對裝配體進(jìn)行干涉檢查，對其進(jìn)行運動分析。設(shè)計進(jìn)度要求：設(shè)計進(jìn)度要求：第一周到第四周下達(dá)任務(wù)書，查閱、收集相關(guān)資料。第五周到第七周，進(jìn)行齒輪泵的工作參數(shù)，幾何參數(shù)等進(jìn)行設(shè)計和確定。第八到十周，用 solidworks 進(jìn)行齒輪泵的零件建模及裝配體建模。第十周到十二周，撰寫論文，對論文進(jìn)行排版修改。指導(dǎo)教師（簽名）：指導(dǎo)教師（簽名）： XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計I摘要SolidWorks 是一款功能強(qiáng)大的三維設(shè)計軟件，具有強(qiáng)大的參數(shù)化建模功能。在SolidWorks 的標(biāo)準(zhǔn)菜單中包含了各種用于創(chuàng)建零件特征和基準(zhǔn)特征的命令。通過運用這些特征造型技術(shù)可以很方便的設(shè)計出需要的實體特征。應(yīng)用 So

3、lidWorks 軟件，可以建立出齒輪泵各個零部件的三維模型，進(jìn)行裝配后建立齒輪泵虛擬樣機(jī)。參數(shù)化造型設(shè)計是 SolidWorks 軟件核心功能之一，包括曲面和實體造型以及基于特征的造型等。它提供尺寸驅(qū)動的幾何變量，用交互式方法檢查模型變化的結(jié)果，其模型可智能化。參數(shù)化造型虛擬技術(shù)通過記錄幾何體間的所有依存關(guān)系，自動捕捉設(shè)計者的意圖。此設(shè)計中主要利用三維設(shè)計軟件 SolidWorks，建立了齒輪泵的虛擬樣機(jī)模型，并在此基礎(chǔ)上利用 SolidWorks 軟件對齒輪泵進(jìn)行運動仿真、基體受力分析等。建立運動機(jī)構(gòu)模型，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析機(jī)構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力、反作用

4、力和力矩等，并用動畫、圖形、表格等多種形式輸出結(jié)果，其分析結(jié)果可指導(dǎo)修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計或調(diào)整零件的材料。設(shè)計的更改可以反映到裝配模型中，再重新進(jìn)行分析，一旦確定優(yōu)化方案，設(shè)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(fù)雜運動情況下的復(fù)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(qiáng)度和結(jié)構(gòu)分析。關(guān)鍵詞： SolidWorks，參數(shù)化造型，建立模型XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計II目錄摘要 .II目錄 .III1 齒輪泵的設(shè)計.11.1 齒輪泵概述.11.2 齒輪泵設(shè)計要求 .21.2.1 齒輪泵工作參數(shù)要求 .21.2.2 齒輪幾何參數(shù)的要求 .31.3 齒輪泵主要部件參數(shù)的確定.51.4

5、SOLIDWORKS建模 .61.4.1 齒輪軸建模 .61.4.2 泵體建模 .101.4.3 Solidworks 建?；驹瓌t.121.4.4 裝配體初步建模與泵蓋建模 .131.4.5 連接件的選擇和螺紋生成 .161.4.6 密封件的選擇 .182 齒輪的校核 .213 齒輪泵的閉死容積和卸荷槽 .253.1 閉死容積.253.2 卸荷槽.254 結(jié)束語 .27致 謝 .28參考文獻(xiàn) .29XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計01 齒輪泵的設(shè)計1.11.1 齒輪泵概述齒輪泵概述齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的液壓泵，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種結(jié)構(gòu)形式。齒輪泵的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高

6、，自吸性能好，對有的污染不敏感，工作可靠，壽命長，便于維護(hù)修理以及價格低廉等；主要缺點是流量和壓力脈動較大，噪聲較大（只有內(nèi)嚙合齒輪泵噪聲較?。?，排量不可調(diào)。 齒輪泵是靠相互嚙合旋轉(zhuǎn)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(gòu)成。由齒的嚙合線將泵吸入腔和排出腔分開。隨著齒輪的轉(zhuǎn)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,齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。smm /10126齒輪泵的工作原理如圖 1.1。齒輪泵泵體內(nèi)腔容納一對齒數(shù)相同的外嚙合漸開線齒輪，齒輪兩側(cè)由

7、端蓋蓋住（圖中未出示） 。泵體、端蓋和齒輪之間形成了密封腔，并由兩個齒輪的齒面接觸線將左右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔。當(dāng)主動齒輪軸逆時針帶動從動齒輪順時針方向轉(zhuǎn)動時，這對傳動齒輪的嚙合右腔空間壓力降低而產(chǎn)生局部真空，油池內(nèi)的油在大氣壓力作用下進(jìn)入泵的吸油口。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，齒槽中的油不斷被帶至左邊的壓油口，把油壓出，送至機(jī)器中需要潤滑的部位。 圖 1.1 齒輪泵的工作原理圖XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計11.21.2 齒輪泵設(shè)計要求齒輪泵設(shè)計要求1.2.11.2.1 齒輪泵工作參數(shù)要求齒輪泵工作參數(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(zhuǎn)所排出的液體體積叫做泵的理論排量，以 q 表示。外嚙

8、合齒輪泵，一般兩齒輪的齒數(shù)相同，所以t (1)rmlbtaDbqbat/10tan31312322222式中： b齒寬D 齒頂圓直徑aa齒輪中心距t 基圓節(jié)距a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： (2) rmlzbmqt/10cos121123222式中：m齒輪模數(shù) z齒輪齒數(shù) 齒輪壓力角理論流量： (3)min/103lnqQTT式中 n泵轉(zhuǎn)速，單位 （r/min）實際流量： (4)min/ lQQvT式中泵的容積效率，一般取 0.750.9，小流量泵取小值。v（2）轉(zhuǎn)速齒輪泵的轉(zhuǎn)速不宜過高，由于離心力的作用，轉(zhuǎn)速高液體不能充滿整個齒間，XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計2以至流

9、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(zhuǎn)速可按表 1.1 選取。（3）效率 (5)avPPQ表 1.1 流體粘度與齒頂圓線速度液體粘度smm /2124576152300520760線速度smu/max543.732.21.61.25式中：P泵進(jìn)出口壓力差amPQ流量sl /軸功率aP 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。容積損失主要是通過齒輪端面與側(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齒側(cè)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，大流量泵低。9 . 08 . 0mm1.2.21.2.2 齒

10、輪幾何參數(shù)的要求齒輪幾何參數(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(yán)，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 1.2 選取。對工作壓力大于 10mP 的高壓泵，應(yīng)考慮齒輪a強(qiáng)度，需適當(dāng)增大模數(shù)。齒寬按表 1.3 確定。XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計3表 1.2 流量與模數(shù)流量 Qmin/ l模數(shù)mmm4101.5210322.5332633.54631254.55 (2) 齒輪修正齒輪泵采用壓力角標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，齒數(shù)少于 17 時均有

11、根切現(xiàn)象產(chǎn)生，20使齒輪強(qiáng)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(cè)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1.4。表 1.3 工作壓力與齒寬工作壓力 PamP齒寬 bmm1，即要求在一對齒嚙合行將脫開前，后面一對就進(jìn)入嚙合，因此在一段時間內(nèi)同時嚙合的就有兩對齒，留在齒間的液體被困在兩對嚙合齒后形成一個封閉容積（稱閉死容積）內(nèi)，當(dāng)齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，閉死容積逐漸減小，直至兩嚙合點處于對稱于節(jié)點 P 的位置時，閉死容積變至最小，隨后這一容積又逐漸增大，至第一對

12、齒開始脫開時增至最大。當(dāng)閉死容積由大變小時，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 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，這時齒輪和軸承受到很大的脈沖徑向力，功率損失增大，當(dāng)閉死容積由小變大時，剩余的被困液體壓力降低，里面形成局部真空，使容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，困油現(xiàn)象對齒輪的工作性能和壽命均造成很大的危害。3.23.2 卸荷槽卸荷槽為消除困油現(xiàn)象，可在與齒輪端面接觸的兩側(cè)板上開兩個用來引出困液的溝槽，即卸荷槽。卸荷槽有相對于節(jié)點 P 對稱布置和非對稱布置兩種。它的位置應(yīng)保證困液空間在容積達(dá)到最小位置以

13、前與排出腔相連，過了最小位置后與吸引腔相連通。（1）對稱布置卸荷槽尺寸，卸荷槽間距 (18)(cos2mmazmy本設(shè)計卸荷槽采用對稱布置。當(dāng)，中心距為標(biāo)準(zhǔn)值時：20 （19）)(95. 678. 2mmmy （20）)(48. 32mmyy （21）)(32 . 1mmmeXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計26卸荷槽最小寬度： （22）2222mincos1cosazmmCmm式中 齒輪重疊系數(shù)，此處取一般機(jī)械制造業(yè)中的值 1.4 。一般 c2.5m，以保證卸荷槽暢通，取卸荷槽寬度為 6.85mm 。對標(biāo)準(zhǔn)齒輪，卸荷槽深度見表 3.1。表 3.1 卸荷槽深度齒輪模數(shù) m2345678卸荷槽深度 h1.01.

14、52.54.05.57.510用插值法取卸荷槽深度值為 1.25mm 。（2）非對稱布置卸荷槽尺寸齒側(cè)間隙很?。ń咏鼰o齒側(cè)間隙）時，采用非對稱布置卸荷槽，其位置向吸入腔一方偏移一段距離，這樣不僅可以解決困液問題，還可以回收一部分高壓液體。非對稱布置的卸荷槽尺寸，除了外，其尺寸的計算公式與對稱布置相同。my8 . 0XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計274 結(jié)束語本設(shè)計根據(jù)外嚙合齒輪泵的工作原理，運用 Solidworks 繪制了齒輪泵的零件，進(jìn)行了虛擬裝配，并采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行了校核。結(jié)果表明：該設(shè)計過程具有可視化、生成模型快捷、虛擬裝配精確、在裝配中對零件可以直接編輯、對模型直接進(jìn)行的各種力學(xué)和運動學(xué)分析等特

15、點，大大簡化了傳統(tǒng)設(shè)計中的繁復(fù)工作并且能在實際產(chǎn)品造出之前完成優(yōu)化設(shè)計，極大地節(jié)約了成本，減少了資源的浪費。XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計28致 謝經(jīng)過幾個月的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計終于完成了！在這幾個月的時間里，謝謝 XX老師給我的幫助，使我對與設(shè)計有關(guān)的知識有了深入的了解。在設(shè)計的過程中我遇到了許多困難，并且常常有不知所措的沖動，因為涉及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和知識，單憑自己的直觀理解和做法常常會出錯犯下不合實際的荒唐錯誤。而這種想法也往往會束縛設(shè)計人員的思維，因此機(jī)械設(shè)計確實是一項考驗人的工作。老師給我提出了很多非常寶貴的建議，讓我受益匪淺，也改變了我以前對機(jī)械設(shè)計的淺薄認(rèn)識。在運用 Solidworks 進(jìn)行機(jī)械建

16、模的應(yīng)用方面，讓我體會到在機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用Solidworks 所帶來的巨大便利和快捷。這將會對我以后從事設(shè)計工作有極大的幫助。在設(shè)計期間，很多老師和同學(xué)給了我很大的幫助，在這里向他們表示衷心的感謝。XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計29參考文獻(xiàn)1 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計.北京：高等教育出版社，20062 刑啟恩.Solidworks2007 零件設(shè)計與案例精粹.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20063 王蘭美.機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社，20044 機(jī)械設(shè)計手冊編委會機(jī)械設(shè)計手冊第二卷北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20045 王守城液壓元件及選用北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20076 鄭竹林. 液壓與氣動. 成都：電子科技大學(xué)出版社.2000