變量齒輪泵畢業(yè)論文

齒輪泵畢業(yè)論文PAGEPAGE32齒輪泵畢業(yè)論文變量齒輪泵的設(shè)計(jì)摘要齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、自吸能力強(qiáng)、抗油液污染能力強(qiáng)，在液壓系統(tǒng)中常用作動(dòng)力裝置，特別是在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用更廣泛。變量齒輪泵內(nèi)有一對(duì)相互嚙合的外齒輪，其中一個(gè)為軸向位置確定的外齒輪，另一個(gè)則為可沿軸向移動(dòng)的外齒輪，可沿軸向移動(dòng)。當(dāng)調(diào)節(jié)軸與其它調(diào)節(jié)控制機(jī)構(gòu)相聯(lián)接以后就可以對(duì)泵的輸送流量實(shí)行調(diào)節(jié)或執(zhí)行自動(dòng)控制。變量齒輪泵是一種恒壓力型變量齒輪泵，主要用于液壓機(jī)械變量供油和其它液狀流體需變量調(diào)節(jié)或變量自動(dòng)控制的泵類產(chǎn)品。由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流量調(diào)節(jié)方便，使液壓系統(tǒng)效率提高，節(jié)省能源，適用于在中、低壓范圍內(nèi)取代市場(chǎng)上的變量葉片泵，或制成適用于需變量供給各種液狀流體的專用變量泵，可在許多液壓系統(tǒng)中代替定量齒輪泵，將在某些領(lǐng)域成為齒輪泵的換代產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：齒輪泵,液壓泵,外嚙合,變量,流量調(diào)節(jié)thedesignofVariablegearpump(2)AbstractGearpumpstructuresimple,costlow,self-absorptionabilitystrong,anti-fatliquorpollutionability,oftenservesasthepowerunitinthehydraulicsystem,speciallyappliesinthehydraulicsystemwidely.Inthevariablegearpumphastheexternalgearwhichapairmeshesmutually,fortheaxialpositionexternalgear,anotherformaybealongtheendmotionexternalgear,bepossiblealongtheendmotion.Whentheregulatingshaftwilljoinlaterwithotherregulatingcontrolorganizationtobepossibletoimplementtheadjustmentortheexecutionautomaticcontroltothepumptransportationcurrentcapacity.Thevariablegearpumpisonekindofconstantpressurestrengthvariablegearpump,mainlyusesinthehydraulicpressuremachinevariablefeedandotherliquidityfluidneedsthequantitativegoverningorthevariableautomaticcontrolpumpclassproduct.Becauseitsstructureissimple,theflowcontrolisconvenient,willmakethehydraulicsystemefficiencytoenhance,savestheenergy,issuitablein,inthelowpressurescopesubstitutesforinthemarketthevariablevanepump,ormakesissuitableinneedsthevariablesupplieseachkindofliquidityfluidthespecial-purposevariabledisplacementpump,mayreplacethequotagearpumpinmanyhydraulicsystems,willbecomethegearpumpincertaindomainstheupdateproduct.Keyword:thegearpump,thehydraulicpump,outsidemeshes,variable,flowcontrol目錄變量齒輪泵的設(shè)計(jì)（2） I摘要 IthedesignofVariablegearpump(2) 94280961\hIIAbstract II目錄 III第1章齒輪泵基本參數(shù)的確定 11.1確定刀具角和齒頂高系數(shù) 11.2選定泵的轉(zhuǎn)速 11.3確定泵的理論流量 11.4選取齒寬系數(shù) 11.5選取齒數(shù) 4280969\h11.6計(jì)算齒輪模數(shù) 21.7確定齒寬 21.8校驗(yàn)齒輪泵的流量 21.9校驗(yàn)齒輪泵節(jié)圓線速度 21.10計(jì)算齒輪各部分尺寸 3第2章動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 5第3章齒輪泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 53.1結(jié)構(gòu)形式的確定 53.1.1減輕徑向力的結(jié)構(gòu)措施 PAGEREF_Toc294280978\h53.1.2采用三片式結(jié)構(gòu) 63.1.3齒輪與軸做成分離式通過鍵連接 63.1.4采用滾動(dòng)軸承 \h63.2確定高低壓腔尺寸 63.3主動(dòng)軸的計(jì)算 73.3.1.初步確定軸的最小直徑 7HYPERLINK\l"_Toc294280985"3.3.2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 73.3.3軸上零件的周向定位 83.3.4確定軸上圓角和倒角尺寸 93.3.5求作用在齒輪上的力 93.3.6求軸上的載荷 93.3.7按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 113.3.8精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 113.4從動(dòng)軸的計(jì)算 143.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 143.4.2求軸上的載荷 143.4.3精確校核軸的強(qiáng)度 153.4.4從動(dòng)軸的剛度計(jì)算 163.5齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 173.5.1齒輪的材料及齒數(shù)的選取 173.5.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 173.5.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 183.6.軸承的受力分析及壽命計(jì)算 193.6.1主動(dòng)軸上的軸承受力分析及壽命計(jì)算 193.6.2從動(dòng)軸上的軸承受力分析及壽命計(jì)算 203.7泵體的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核 213.7.1泵體的設(shè)計(jì)計(jì)算 213.7.2泵體的強(qiáng)度校核 21第4章齒輪泵其它部件的分析計(jì)算 224.1軸承端蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 224.2密封圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 234.2.1主動(dòng)軸軸承端蓋處的氈封油圈 PAGEREF_Toc294281010\h234.2.2從動(dòng)軸上通用O型密封圈 234.3小圓螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算 244.4變量機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 26第5章基于SolidWorks的齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng) 275.1引言 275.2齒輪泵的參數(shù)化造型設(shè)計(jì) 27HYPERLINK\l"_Toc294281017"5.2.1齒輪泵零部尺寸計(jì)算 275.2.2關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 285.3利用VB調(diào)用SilidWorks 29HYPERLINK\l"_Toc294281020"5.4齒輪泵的虛擬裝配模塊 295.5結(jié)論 30參考文獻(xiàn) 31致謝 PAGEREF_Toc294281023\h32第1章齒輪泵基本參數(shù)的確定設(shè)計(jì)參數(shù)：=15MPa,=15ml/r1.1確定刀具角和齒頂高系數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)刀具=20o頂高系數(shù)=11.2選定泵的轉(zhuǎn)速齒輪泵采用交流電動(dòng)機(jī),取轉(zhuǎn)速=1000r/min1.3確定泵的理論流量齒輪泵的流量==15××1000=151.4選取齒寬系數(shù)對(duì)于低壓齒輪泵=610,對(duì)于高壓齒輪泵=36則取齒輪泵的齒寬系數(shù)=51.5選取齒數(shù)齒輪齒數(shù)的確定必須綜合考慮流量脈動(dòng)、壓力脈動(dòng)、機(jī)械效率等諸方面因素。從流量角度出發(fā)在齒輪分度圓直徑不變的情況下，齒數(shù)越少，模數(shù)越大，其輸出流量就越大；從工作性能出發(fā)，齒數(shù)減少后對(duì)改善困油現(xiàn)象及提高機(jī)械效率有利，其流量及壓力的脈動(dòng)增加，對(duì)于流量計(jì)的均勻性要求較高及使工作噪音盡量低，一般＝1430之間。而對(duì)軸向并聯(lián)齒輪泵及流量計(jì)來說，齒輪的齒數(shù)滿足＝（K為自然數(shù)）。?。?得＝4×4+1＝17齒數(shù)較少時(shí)，會(huì)產(chǎn)生根切現(xiàn)象，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪（齒頂高系數(shù)=1）不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)如下：表1-1壓力角與不產(chǎn)生根切的最少齒輪的關(guān)系壓力角1.45152022.523252730不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)323017141311108選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪＝20，＝17不會(huì)產(chǎn)生根切現(xiàn)象，選擇合理1.6計(jì)算齒輪模數(shù)對(duì)于流量計(jì)來說，確定模數(shù)主要不是從強(qiáng)度方面著眼，而是從流量計(jì)的流量、壓力脈動(dòng)、噪音以及結(jié)構(gòu)尺寸大小等方面考慮。模數(shù)越大，泵的流量就越大，并且當(dāng)齒輪節(jié)圓直徑一定時(shí)，對(duì)流量來講，增大模數(shù)比增加齒數(shù)有利。但齒數(shù)太少將使流量的輸油量及壓力脈動(dòng)增加，因此模數(shù)選擇要適當(dāng)===2.97將模數(shù)圓整為=31.7確定齒寬齒輪泵的流量與齒寬成正比，增加齒寬可以相應(yīng)地增加流量。而齒輪與殼體及蓋板間的磨擦損失及容積損失的總和與齒寬并不成比例增加，因此，當(dāng)高壓時(shí)其齒寬不宜過大，則應(yīng)取大些，以便減輕軸承負(fù)載，同時(shí)加大意味著增加軸向間隙對(duì)液流的阻力，從而還能減小內(nèi)泄漏。齒寬的計(jì)算公式：=5×3=151.8校驗(yàn)齒輪泵的流量校驗(yàn)公式：=該流量和設(shè)計(jì)理論流量相差5%以內(nèi)為合格S==2.33%<5%,故所選參數(shù)合適。1.9校驗(yàn)齒輪泵節(jié)圓線速度齒輪泵與原動(dòng)機(jī)直接相接,所以其轉(zhuǎn)速應(yīng)與原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一致.由流量公式可知,轉(zhuǎn)速愈高,流量愈大.但轉(zhuǎn)速過高,由于離心力的作用,使油液不能完全充滿齒間,吸油不足導(dǎo)致了容積效率下降,產(chǎn)生汽蝕、振動(dòng)和噪聲。因此就有最高轉(zhuǎn)速的限制。允許的最高轉(zhuǎn)速與工作油液的粘度有關(guān)，粘度越大，允許的最高轉(zhuǎn)速就愈底。一般用限制齒輪節(jié)圓圓周速度的辦法來確定最高轉(zhuǎn)速，以保證在工作中不產(chǎn)生汽蝕。=πn/1000×60其中——節(jié)圓直徑（）==3×17=51帶人數(shù)據(jù)得===2.67表1-2工業(yè)齒輪油粘度與節(jié)圓極限速度關(guān)系工業(yè)齒輪油粘度124576152300520760節(jié)圓極限速度543.7321.61.25根據(jù)表格數(shù)據(jù)油液的粘度此液體允許的齒節(jié)圓極限速度=4<，則校核合格1.10計(jì)算齒輪各部分尺寸模數(shù)：m=3壓力角：α＝20°分度圓直徑：d==3×17=51齒頂高：ha=ha*m=1×3=3齒根高：=(ha*+)m=(1+0.25)×3=3.75齒全高：h=(+c*)m=2.25×3=6.75齒頂圓直徑：=(+Z1)m=(2×1+17)×3=57齒根圓直徑：=(Z1-－)m=(17－2×1－2×0.25)×3=43.5基圓直徑：=d=51cos20°=47.924齒距：p==3.14×3=9.42齒厚：s=πm/2=4.71齒槽寬：e=πm/2=4.71

頂隙：c=c*m=0.25×3=0.75

標(biāo)準(zhǔn)中心距：a=m(Z1＋Z2)/2=3×(17+17)/2=51節(jié)圓直徑：d′=d=51齒輪嚙合的重疊系數(shù)：當(dāng)兩齒輪相同時(shí)=z（tan-tan）/π===32.78°=17（tan32.78–tan20）/π=1.5第2章動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算2.1液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率===4.17Kw式中泵機(jī)械效率，一般可在0.88-0.91之間選取ΔP泵的高低壓腔壓力差2.2液壓泵的輸入扭矩==39.84N.m第3章齒輪泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1結(jié)構(gòu)形式的確定3.1.1減輕徑向力的結(jié)構(gòu)措施合理地選擇齒寬和齒頂圓直徑縮小壓油腔的尺寸，即將壓出角（2-"）減小為了減小作用在齒輪上的徑向力，壓出角2-"越小越好，壓油腔的流速允許，對(duì)不要求逆轉(zhuǎn)的齒輪泵，一般取2-"<45°，有時(shí)為保證壓出口通道的過流面積，把壓出口在軸向方向拉長(zhǎng)，使壓出口呈橢圓行。圖3-1齒輪泵壓出角與吸入角示意圖從提高吸油性能和避免汽蝕的角度出發(fā)，希望吸入角′越大越好，一般在45°90°，也可以將′擴(kuò)大到120°，以保證吸油腔流速小于。將壓油腔擴(kuò)大到接近吸油腔側(cè)，在工作過程中只有12個(gè)齒起密封作用在軸套的外圈開有高壓油槽與高壓腔相通，工作時(shí)只有12個(gè)齒起密封作用，過渡區(qū)很小，而齒輪在很大的尖形角范圍內(nèi)作用有出口壓力。此時(shí)齒輪上的徑向力得到了平衡。3.1.2采用三片式結(jié)構(gòu)由前泵蓋、泵體、后泵蓋組成，其優(yōu)點(diǎn)：毛坯制造容易，甚至可用型材切料便于機(jī)械加工便于布置雙向端面間隙的液壓自動(dòng)補(bǔ)償，從而改善補(bǔ)償性能和提高壽命便于雙出軸布置3.1.3齒輪與軸做成分離式通過鍵連接優(yōu)點(diǎn)：加工工藝性能好，齒輪側(cè)面加工容易，在平面磨床上很容易加工相同的齒寬。3.1.4采用滾動(dòng)軸承優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；安裝方便；工作中噪聲底；抗沖擊性能好；價(jià)格便宜；只要材質(zhì)和加工精度選擇恰當(dāng)，潤(rùn)滑條件良好，就能承受相當(dāng)高的負(fù)載。缺點(diǎn)：抗雜質(zhì)能力差；在高溫時(shí)油膜強(qiáng)度低易燒壞；運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力矩大；當(dāng)轉(zhuǎn)速很低時(shí)不易形成油膜易燒壞。3.2確定高低壓腔尺寸確定壓出角（2-"）=40°吸入角′=45°由圖（1）所示的幾何關(guān)系可知/2-/2=/2cos（-"）=-（-"）=51–57cos40°=7.34則取=10/2-/2=/2cos′=-′=51–57cos45°=10.69則取=103.3主動(dòng)軸的計(jì)算3.3.1.初步確定軸的最小直徑已知軸上的功率=4.17KW、轉(zhuǎn)速=1000r/min、轉(zhuǎn)矩=9.55×106=39.8235N·m，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。=15.75輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩=1.3×39.8235=51.77055按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)選用HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160，半聯(lián)軸器的孔徑d=19，故取=19，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=42，半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長(zhǎng)度=303.3.2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-2軸的結(jié)構(gòu)與裝配為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II-III段直徑=19+19×(0.07~0.1）=22;左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑=22，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度=30，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故軸的長(zhǎng)度應(yīng)略短一些，先取=28。初步選擇滾動(dòng)軸承參照工作要求并根據(jù)=22，選取軸承型號(hào)329/22，軸承配合為m6，其尺寸=22×40×12，故==22;而=12。由于齒輪輪轂寬度=15，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取=13。取安裝齒輪處的直徑為了便于裝配安裝且使齒輪與軸配合處有一定的厚度，應(yīng)取=26。齒輪的左端與左軸承右端面之間采用套筒定位，套筒長(zhǎng)度為23;齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度(0.070.1),取=2.5，則軸環(huán)處直徑=31，軸環(huán)寬度，取=5。右端軸承的左端面采用軸肩進(jìn)行軸向定位，定位軸肩高度=2，則=27，并取長(zhǎng)度略長(zhǎng)些，取=32。左軸承左端面采用軸承端蓋進(jìn)行定位，取軸承端蓋長(zhǎng)度為12。軸承端蓋放于左泵蓋中，左泵蓋與另一端面進(jìn)行定位，這一端面與該軸段的左端面有一定距離，則=12+26+12+10=60。以上就以初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3.3.3軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平鍵聯(lián)接查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用A型平鍵=6×6×25，半聯(lián)軸器與軸的配合為齒輪與軸的聯(lián)接，選用B型平鍵=8×7×10，齒輪與軸的配合為鍵的強(qiáng)度校核(1)A型鍵的材料為鋼，查手冊(cè)得許用擠壓應(yīng)力[]=100~120MPa,取[]=110MPa,鍵的工作長(zhǎng)度=25-6=19,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度=0.5×6=3由式=73.54MPa<[],故符合要求。鍵的標(biāo)記為：鍵6×25GB1096-79(2)B型鍵的材料為鋼，查手冊(cè)得許用擠壓應(yīng)力[]=100~120MPa,取[]=110MPa,鍵的工作長(zhǎng)度=10，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度=0.5×7=3.5由式=87.52MPa<[],故符合要求。鍵的標(biāo)記為：鍵B8×10GB1096-793.3.4確定軸上圓角和倒角尺寸兩軸端端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑R=123.3.5求作用在齒輪上的力=2×39.8235/0.051=1561.71=1561.71×tan20°=568.41=1561.71/cos20°=1661.933.3.6求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖中軸上所受的力作受力分析得圖3-3軸的受力分析圖根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的彎矩和扭矩圖，從中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。圖3-4軸的載荷分析圖由以上圖可以計(jì)算：表3-1截面C載荷值載荷水平面垂直面支反力=863.53,=698.18=314.30,=254.11彎矩=32814.28=11943.30總彎矩==34920.19扭矩=398按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力MPa=24.07MPa前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得=60MPa。因此，故安全。3.3.8精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面截面,,,只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面,,,均無需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面IV和V處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面上的應(yīng)力最大。截面IV的應(yīng)力集中的影響和截面III的相近，但截面IV不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面生雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里中軸的直徑最大，故截面也不必校核。截面V和VI顯然更不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面III左右兩側(cè)即可。截面III左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面III左側(cè)的彎矩為截面III上的扭矩為=39823.5截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得=640MPa，=275MPa，=155MPa。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取。因=0.068，，經(jīng)插值后可查得=1.859,=1.418又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為=0.78，=0.80故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附表3-4）為由附圖3-2的尺寸系數(shù)；由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即=1，則按式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為`又由§3-1及§3-2得碳鋼的特性系數(shù)，取=0.1，取=0.05于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式（15-6）~（15-8）則得故可知其安全。截面III右側(cè)抗彎截面系數(shù)W按表15-4中的公式計(jì)算。抗扭截面系數(shù)彎矩及彎曲應(yīng)力為扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為過盈配合處的，由附表3-8用插值法求出，并取，于是得=2.624軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92故得綜合系數(shù)為所以軸在截面III右側(cè)的安全系數(shù)為故該軸在截面III右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此，主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)束。3.4從動(dòng)軸的計(jì)算3.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-5軸的結(jié)構(gòu)與裝配由于齒輪寬度為22，為滿足從動(dòng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，可在齒輪里加上滾動(dòng)軸承，為使所用軸承寬度小于齒輪寬度和軸承外徑小于齒輪齒根圓直徑，選用軸承型號(hào)，軸承配合為，其尺寸=12×28×8。則=12；同時(shí)為使其在左泵蓋內(nèi)部，取其長(zhǎng)度=62。II-III軸段在其內(nèi)部腔體內(nèi)，而腔體直徑為57，故=57,取其長(zhǎng)度=.3由一較大軸肩，取=25，而其長(zhǎng)度為=70；同時(shí)在軸段I-II處也有一軸套其直徑=25。軸段IV-V與軸段III-IV有一軸肩，去軸肩高度為2.5，則=20。因?yàn)樵谳S段IV-V與軸段III-IV后接有變量機(jī)構(gòu)，為是其滿足變量特性軸段IV-V要稍長(zhǎng)些，取=40，并取一橫截面，其寬度為10這樣就確定了從動(dòng)軸各段的直徑和長(zhǎng)度。3.4.2求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖中軸上所受的力作受力分析得圖3-6軸的受力分析圖根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的彎矩和扭矩圖，從中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。圖3-7軸的載荷分析圖由以上圖可以計(jì)算：表3-2截面C的載荷值載荷水平面垂直面支反力=780.855=284.205彎矩=3357.6765=1222.0815總彎矩==3573.16033.4.3精確校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，由于軸不受扭矩作用，則只需要計(jì)算軸上危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力即可。截面的抗彎截面系數(shù)截面的彎曲應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表查得[]=60MPa則<[],故安全。求強(qiáng)度安全系數(shù)過盈配合處的的值,由附表3-8用插入法求出軸按磨削加工,由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92故得綜合系數(shù)為軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得=275MPa所以截面的安全系數(shù)為,故安全3.4.4從動(dòng)軸的剛度計(jì)算由于從動(dòng)軸上沒有扭矩作用，所以只計(jì)算它的彎曲剛度（撓度）在采用滾動(dòng)軸承的場(chǎng)合下，軸的撓度使局部單位壓力劇增并使?jié)櫥湍ぴ獾狡茐模斐奢S承的燒傷。為了防止這種破壞，首先必須盡可能減少軸的撓度，其受力簡(jiǎn)圖所圖3-8軸的剛度分析圖 撓曲線方程，其中=8.6式中E彈性模量，對(duì)于鋼E=2.1×I截面C的軸慣性力矩，I=/64（）F-作用在從動(dòng)齒輪上的徑向力（）則代入數(shù)據(jù)得對(duì)于安裝齒輪的軸而言，允許的撓度則，故安全。3.5齒輪強(qiáng)度的計(jì)算3.5.1齒輪的材料及齒數(shù)的選取選取齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220240HBs齒輪的齒數(shù)為=173.5.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式式中：區(qū)域系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)直齒輪a=20°時(shí)，=2.5）載荷系數(shù)齒輪轉(zhuǎn)遞的轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)選載荷系數(shù)=1.3選取齒寬系數(shù)=1由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表10-6查得材料查的彈性系數(shù)=189.8MPa?由圖10-21按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa由圖10-9查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.95計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)=1，由式10-12得計(jì)算圓周速度V計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=3.29，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.1由表10-3查得==1.2由表10-2查得使用系數(shù)=1由表10-4查得7級(jí)精度齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置=1.391故載荷系數(shù)==1×1.1×1.2×1.391=1.836則故合格3.5.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算彎曲強(qiáng)度的校核公式由機(jī)械設(shè)計(jì)中圖查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa由圖10-18查得彎曲疲勞壽命=0.88計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4由式(10-12)得計(jì)算載荷系數(shù)K==1×1.1×1.2×1.25=1.65查取齒形系數(shù)由表10-5查得=2.97查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得=1.52選取齒寬系數(shù)=1計(jì)算故合格3.6.軸承的受力分析及壽命計(jì)算3.6.1主動(dòng)軸上的軸承受力分析及壽命計(jì)算主動(dòng)軸上的軸承為單列圓錐滾子軸承，其型號(hào)為329/22，其基本參數(shù)如下：表3-3單列圓錐滾子軸承329/22基本參數(shù)基本尺寸/mm其他尺寸/mm基本額定載荷/KN2240121298.51520因?yàn)橹鲃?dòng)軸上的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，齒輪不受軸向力，所以所選單列圓錐滾子軸承只承受徑向載荷，則軸承的受力分析：圖3-9單列圓錐滾子軸承受力分析圖如圖所示，查機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5可得，，則Y=0,因此軸承的派生軸向力不存在，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)為：由上表3-3可知=15N,=20N驗(yàn)算壽命：因?yàn)?驗(yàn)算軸承1即可。滿足壽命，故合格。3.6.2從動(dòng)軸上的軸承受力分析及壽命計(jì)算從動(dòng)軸上選用的軸承為角接觸球軸承，其型號(hào)為，其基本參數(shù)如下：表3-4角接觸球軸承7100C基本參數(shù)基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定載荷/KN1228814.422.65從動(dòng)軸上安裝的齒輪與主動(dòng)軸上的一樣也為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，齒輪不受軸向力，同理所選角接觸球軸承也只承受徑向載荷，則軸承的受力分析：圖3-10角接觸球軸承受力分析圖如圖所示，由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-7可得由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5可知由插值法計(jì)算e=0.3586，則兩軸承的派生軸向力由可得，X=1,Y=0,，則軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)為：由上表3-4可知=5.42N,=2.65N驗(yàn)算壽命：滿足壽命，故合格。3.7泵體的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核3.7.1泵體的設(shè)計(jì)計(jì)算選取泵體的長(zhǎng)度為158，其厚度即為齒輪的齒寬15，因此選擇相互對(duì)稱的管螺紋作為齒輪泵的進(jìn)出油口。3.7.2泵體的強(qiáng)度校核泵體的材料選擇球墨鑄鐵,由機(jī)械手冊(cè)查得其屈服應(yīng)力為。因?yàn)殍T鐵是脆性材料，所以其許用拉伸應(yīng)力的值應(yīng)取屈服極限應(yīng)力，即此處。泵體的強(qiáng)度計(jì)算可按厚薄壁圓筒粗略計(jì)算拉伸應(yīng)力，計(jì)算公式為式中：——泵體的外半徑——齒頂圓半徑——泵體的試驗(yàn)壓力一般取試驗(yàn)壓力為齒輪泵最大壓力的兩倍，即代入數(shù)據(jù)可得因此所選泵體的材料及其尺寸滿足要求。第4章齒輪泵其它部件的分析計(jì)算4.1軸承端蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算在主動(dòng)軸上的左軸承采用軸承端蓋進(jìn)行定位，軸承端蓋選取凸緣式端蓋，選取軸承端蓋螺釘直徑=6，則其結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：圖4-1凸緣式軸承端蓋結(jié)構(gòu)圖，取由結(jié)構(gòu)可得其中由密封尺寸確定，因?yàn)?，則在軸承端蓋上螺釘個(gè)數(shù)，均勻分布，。4.2密封圈的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1主動(dòng)軸軸承端蓋處的氈封油圈氈封油圈如下圖所示：圖4-2氈封油圈結(jié)構(gòu)圖表4-1氈封油圈和溝槽尺寸軸徑d//D/b/////22213根據(jù)上表可得,另外B=8。4.2.2從動(dòng)軸上通用O型密封圈通用O型密封圈圖形如下所示：圖4-3通用O型圈結(jié)構(gòu)圖表4-2通用O型圈（代號(hào)G）尺寸項(xiàng)目/極限偏差//極限偏差/軸徑d150.09軸徑d5753.00.442.650.09軸徑d2525.00.221.800.08活塞d5753.00.442.650.094.3小圓螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算從動(dòng)軸上的小圓螺母如下圖所示：標(biāo)記示例：螺紋規(guī)格=，材料45鋼，槽或全部熱處理后硬度為,表面氧化的小圓螺母的標(biāo)記：螺母注:=1\*GB3①槽數(shù)：=2\*GB3②材料：45鋼圖4-4小圓螺母結(jié)構(gòu)圖表4-3小圓螺母相關(guān)尺寸螺紋規(guī)格2264.342.6變量機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算圖4-5變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖此結(jié)構(gòu)與右泵蓋的外凸部分配合并用M3的開槽圓柱頭螺釘與泵蓋連接，變量桿與從動(dòng)軸連接。當(dāng)變量桿來回?cái)[動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸作軸向的來回移動(dòng)，從而由從動(dòng)軸帶動(dòng)齒輪來回移動(dòng)，進(jìn)而改變兩齒輪的嚙合長(zhǎng)度。而當(dāng)兩齒輪的嚙合長(zhǎng)度改變其流量也隨之改變，由此實(shí)現(xiàn)齒輪泵的變量。與從動(dòng)軸配合，故=25。由于齒輪的嚙合長(zhǎng)度最少為,設(shè)其最少長(zhǎng)度為,則變量桿的軸向擺動(dòng)距離。D與泵蓋配合，則D=59，取，其配合的長(zhǎng)度。另外設(shè)計(jì)變量機(jī)構(gòu)的總長(zhǎng)，取，。變量桿在嚙合長(zhǎng)度最大時(shí)與豎直方向的夾角，。變量機(jī)構(gòu)突出的部分為了使其不與所在的孔相連，則取。第5章基于SolidWorks的齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)5.1引言齒輪泵是一種應(yīng)用廣泛的液壓泵，它與其它液壓泵一樣，為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，保證液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行，齒輪泵的工作原理是通過兩個(gè)齒輪輪齒的互相嚙合，實(shí)現(xiàn)密封容積的變化，從而達(dá)到輸出具有一定能量的油液目的。目前，齒輪泵的工作壓力已接近柱塞泵，組合負(fù)載傳感方案為齒輪泵提供了變量的可能性，這意味著齒輪泵與柱塞泵之間原有清楚的界限變得愈來愈模糊了。齒輪泵與柱塞泵相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本、抗污染能力強(qiáng)及維護(hù)要求低的優(yōu)點(diǎn)，且齒輪泵應(yīng)用廣泛，型號(hào)較多，開發(fā)齒輪泵的參數(shù)化虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)，有著重要的實(shí)際應(yīng)用意義和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)，是美國(guó)SolidWorks公司于1995年11月研制成功的，它總結(jié)和繼承了大型CAD軟件的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)全參數(shù)化的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)。它具有零件設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、管理設(shè)計(jì)、繪制二維工程圖等功能，而且保持零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖保持相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)自上向下設(shè)計(jì)或自下而上設(shè)計(jì)，從而達(dá)到三者的同步，提高了設(shè)計(jì)效率和工作強(qiáng)度，在模具造型和工業(yè)設(shè)計(jì)等方面有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。SolidWorks通過OLE技術(shù)為用戶提供了強(qiáng)大的二次開發(fā)接口，凡是支持OLE編程和COM組件對(duì)象模型的開發(fā)工具，都是可以用于SolidWorks的二次開發(fā)，創(chuàng)建出用戶定制的、專用的SolidWorks功能模塊，這些都為實(shí)現(xiàn)齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。5.2齒輪泵的參數(shù)化造型設(shè)計(jì)參數(shù)化造型設(shè)計(jì)是SolidWorks軟件核心功能之一，包括集成化線框、曲面和實(shí)體造型、二維草圖設(shè)計(jì)以及基于特征的造型等。它提供尺寸驅(qū)動(dòng)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(dòng)捕捉設(shè)計(jì)者的意圖。5.2.1齒輪泵零部尺寸計(jì)算齒輪泵的零部件的尺寸計(jì)算是整個(gè)齒輪泵虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，主要是主、從動(dòng)齒輪的參數(shù)計(jì)算和傳動(dòng)軸的參數(shù)計(jì)算的參數(shù)計(jì)算等，要分別編制齒輪參數(shù)計(jì)算模塊、傳動(dòng)軸計(jì)算模塊等計(jì)算模塊。其中最重要的是齒輪的參數(shù)計(jì)算，為制造方便，齒輪泵的齒輪通常采用增一齒修正法，其參數(shù)計(jì)算不同于通常的齒輪設(shè)計(jì)，如圖5-1：設(shè)計(jì)計(jì)算模塊根據(jù)已知的齒輪泵工作壓力、負(fù)載、轉(zhuǎn)速等設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪泵各零件的結(jié)構(gòu)尺寸，并根據(jù)計(jì)算公式及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化選型。圖5-1齒輪泵齒輪參數(shù)計(jì)算模塊5.2.2關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)SolidWorks不僅支持傳統(tǒng)的自下而上的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且可以自上而下進(jìn)行設(shè)計(jì)。