基于Solidworks的齒輪泵運動仿真設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計

**大學畢業(yè)設(shè)計〔論文〕題目：基于SolidWorks齒輪泵建模與裝配指導教師：******職稱：教授學生姓名：******學號：***********專業(yè)：*********************************院〔系〕：********完成時間：2023年5月10號2023年5月10日目錄摘要................................................................................................................=2\*ROMANIIAbstract..............................................................................................................=3\*ROMANIII前言..........................................................................................................1設(shè)計背景.................................................................................................1設(shè)計目的和意義.......................................................................................1國內(nèi)外現(xiàn)狀..............................................................................................1設(shè)計需求與分析.........................................................................................2軟件Solidworks的介紹...........................................................................2齒輪泵的分類及應(yīng)用................................................................................2齒輪泵的工作原理....................................................................................2零部件的設(shè)計.............................................................................................4基座設(shè)計..................................................................................................4前蓋設(shè)計..................................................................................................6后蓋設(shè)計..................................................................................................7墊片設(shè)計.................................................................................................10螺栓設(shè)計.................................................................................................11傳動軸設(shè)計..............................................................................................13支撐軸設(shè)計..............................................................................................14壓緊螺母設(shè)計...........................................................................................15圓柱齒輪設(shè)計...........................................................................................17.........................................................................................19裝配體的設(shè)計.............................................................................................23傳動軸裝配..............................................................................................23支撐軸裝配..............................................................................................25總裝配.....................................................................................................25制作爆炸圖及仿真動畫.............................................................................30小結(jié).............................................................................................................31致謝..............................................................................................................32參考文獻............................................................................................................33摘要齒輪泵是通過一對參數(shù)和結(jié)構(gòu)相同的漸開線齒輪的相互滾動嚙合，將基體內(nèi)的低壓液體升至能做功的高壓油的重要部件。是把發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能的動力裝置。本文在調(diào)研的根底上，對齒輪泵的三維模型進行的設(shè)計與分析。旨在讓大家更加了解與認識齒輪泵。論文首先提出了齒輪泵的背景和意義以及國內(nèi)外開展現(xiàn)狀和最新科技，陳述了設(shè)計需求，針對本專業(yè)——計算機輔助設(shè)計做出了介紹。然后在三維設(shè)計軟件solidworks的根底上進行零部件的設(shè)計，生成各個零部件的三維模型以及工程圖紙，使人對其在三維和二維上都有一定的認識。最后對各個零部件進行裝配和仿真分析，使人了解其工作原理。關(guān)鍵詞：CAD／CAM設(shè)計裝配仿真AbstractGearpump/wheelpumpisanimportantcomponent,whichcantranslatelowpressureliquidinmachinetohighpressureoilwhichcanbeabletowork,throughmutualscrollmeshingofapairofinvolutegearwhichhavesameparameterandstructure.Itisapzowerplant,translatingmechanicalenergyofenginetohydraulicenergy.Onthebasisofsurvey,thisarticlewilldesignandanalyse3dmodelofgearpumpinordertoletpeoplelearningandunderstandingmoreaboutgearpump.Firstly,thearticleproposethebackgroudandsignificanceofgearpump,developsituationathomeandabroadanditslatesttechnology,statedthedesignrequirementandnecessary,makeintroductionagainstcomputeraideddesignmajor.Thenproceedthedesignofcomponentsandpartsonthebasisofthe3ddesignsoftware-solidworks,creating3dmodelofeverypartsandengineeringdrawing,makepeoplehavecertainunderstandingon3dmodeland2dmodel.Atlast,cometoassemblyandsimulatedanalysisofeveryparts,makepeopleunderstanditsworkingprinciple.Keywords:CAD／CAMdesignassemblysimulation.1前言隨著科技的進步，國內(nèi)開展狀況日新月異，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)以及其它各個行業(yè)都在迅猛的前進。工業(yè)開展更是蓬勃向上，煤炭的開采、石油天然氣的輸送、各種機械的制造與加工以及各種礦物質(zhì)開采等。在這欣欣向上的工業(yè)時代，齒輪泵在工業(yè)開展中起了不可抹滅的作用。在化工和石油部門的生產(chǎn)中、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中、礦業(yè)和冶金工業(yè)中、電力部門、國防建設(shè)中、船舶制造工業(yè)中，齒輪泵的作用是無可替代的。因此，齒輪泵的設(shè)計與研發(fā)是不可無視的。當代社會是互聯(lián)網(wǎng)社會時代，計算機普及在社會的各個角落，在設(shè)計研究方面所起的作用是巨大的。CAD/CAM的開展帶著我們走進了三維領(lǐng)域，遠離了以前只有二維圖紙的時代。在設(shè)計上，計算機三維輔助設(shè)計軟件在視覺上給了我們逼真的享受，讓我們更加清楚的了解所設(shè)計的模型的形狀以及工作原理；各種分析軟件的應(yīng)用在一定程度上減少了不必要的試驗和試加工，從而減少了生產(chǎn)本錢，節(jié)約了資源。1.2設(shè)計的目的和意義齒輪泵是在工業(yè)應(yīng)用中運用極其廣泛的重要裝置之一，尤其是在液壓傳動與控制技術(shù)中占有很大的比重，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、自吸性能好、耐污染、使用可靠、壽命較長、制造容易、維修方便、價格廉價等特點。但同時齒輪泵也還存在一些缺乏，如困油現(xiàn)象比擬嚴重、流量和壓力脈動較大、徑向力不平衡、泄漏大、噪聲高及易產(chǎn)生氣穴等缺點，這些特性和缺點都直接影響著齒輪泵的質(zhì)量。隨著齒輪泵在高溫、高壓、大排量、低流量脈動、低噪音等方面開展及應(yīng)用，對齒輪泵的特性研究及提高齒輪泵的平安和效率已成為國內(nèi)外深入研究的課題。因此，齒輪泵的研究與設(shè)計有著非常重要的意義。認識齒輪泵以及了解它的工作原理對與人們來說可以更好的去應(yīng)用它和維護它，也能明白在實際生活中很多機械是怎樣工作的。本文旨在讓大家清楚的認識齒輪泵的構(gòu)造以及其運動過程和工作原理。1.3國內(nèi)外現(xiàn)狀隨著工業(yè)、房地產(chǎn)、建筑、工程工程的產(chǎn)業(yè)的開展，我國齒輪泵行業(yè)也在急速開展，尤其是2023年，國內(nèi)的齒輪泵行業(yè)受到國內(nèi)良好的投資環(huán)境以及根底建設(shè)政策的不斷深化，在此根底上，我國的齒輪泵行業(yè)也開始加大對于齒輪泵及齒輪油泵開展。從長遠方向看，國內(nèi)制泵企業(yè)應(yīng)該向以下四個方向開展，首先應(yīng)該走集團化道路，向大型化方向開展，研發(fā)出能在電站、石化、水利工程三個領(lǐng)域應(yīng)用的大型泵。其次，由國外的經(jīng)驗來看，我們應(yīng)該進一步提升機電一體化的綜合水平，用不銹鋼泵都走出了堅實的一步；第三，泵應(yīng)該向標準化、系列化、通用化方向開展，最后，開發(fā)多品種、多用途的泵也應(yīng)該成為未來幾年技術(shù)開展的方向。近幾年來，電子技術(shù)在科技開展和變革中起到了關(guān)鍵的作用。在泵和泵系統(tǒng)中，電子技術(shù)正得到越來越廣泛的使用。泵的檢測和泵的診斷系統(tǒng)及兩者之間的通訊都需要電子技術(shù)。沒有電子元件，使用變頻驅(qū)動泵配合系統(tǒng)設(shè)備或節(jié)能根本無法實現(xiàn)。目前，全世界的泵制造商致力于在設(shè)計上提高泵效率，在運行中降低泵功率損失的研究開發(fā)。一些制造商使用美國航天上的非金屬材料或碳來封堵泵運行中的間隙，從而改良了泵的效率。一些國家也在悄悄地進行研究，并試圖改善泵內(nèi)流道外表的質(zhì)量。殼體外表越光滑，水阻力就越小。從而提高泵的效率。2設(shè)計需求和分析2.1軟件Solidworks的介紹計算機輔助設(shè)計與制造〔computeraideddesignandmanufacturing，CAD/CAM〕是一種以計算機為核心的數(shù)字信息處理系統(tǒng)與工程技術(shù)人員協(xié)同作業(yè)進行產(chǎn)品設(shè)計和制造的先進技術(shù)，具有知識密集、學科交叉、綜合性強、應(yīng)用范圍廣等特點。CAD/CAM技術(shù)的開展和應(yīng)用是傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計方法和生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的變化，對制造業(yè)的生產(chǎn)模式和人才知識結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大的影響，并由此奠定了制造業(yè)信息化工程的根底。經(jīng)過幾十年的開展，計算機輔助設(shè)計軟件的開展也是多種多樣：Autocad、Pro/Engineer、UGNX、CATIA、Solidworks、Inventor、CAXA等。Solidworks是由美國solidworks公司推出的功能強大的三維機械設(shè)計軟件，自1995年問世以來，以其優(yōu)異的性能、易用性和創(chuàng)新性，極大的提高了機械工程師的設(shè)計效率，在與同類軟件的劇烈競爭中已經(jīng)確立了其市場地位，成為三維機械設(shè)計軟件的標準，其應(yīng)用范圍涉及航空航天、汽車、機械、造船、通用機械、醫(yī)療機械和電子等諸多領(lǐng)域。功能強大、易學易用和技術(shù)創(chuàng)新是Solidworks的三大特點，這些特點使得Solidworks成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。Solidworks能夠提供不同的產(chǎn)品設(shè)計方案，減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。COSMOS/Works是在Solidworks作為有限元分析不僅能對單個的機械零件進行結(jié)構(gòu)分析，還可以直接對整個裝配體進行分析。DesignWorks是專業(yè)化的運動學和動力學分析模塊，它不僅能直接讀取Solidworks的裝配關(guān)系，自定義鉸接，同時還可以計算反力，并將反力自動加載到零部件上，對零部件進行結(jié)構(gòu)分析。CAMWorks是世界上第一個基于特征知識庫的加工模塊，它能在Solidworks實體上直接提取加工特征，并調(diào)用知識庫的加工特征，自動產(chǎn)生標準的加工工藝，實現(xiàn)實體切削過程模擬，最終生成機床加工指令。2.2齒輪泵的分類及應(yīng)用2.2.1齒輪泵的分類〔1〕按嚙合形式可分為：=1\*GB3①外嚙合齒輪泵=2\*GB3②內(nèi)嚙合齒輪泵〔2〕按齒形曲線可分為：=1\*GB3①漸開線齒輪泵=2\*GB3②擺線齒輪泵〔3〕按齒面可分為：=1\*GB3①直面齒輪泵=2\*GB3②斜齒齒輪泵=3\*GB3③人字齒齒輪泵〔4〕按壓力可分為：=1\*GB3①低壓齒輪泵=2\*GB3②中高壓齒輪泵=3\*GB3③高壓齒輪泵2.2.2齒輪泵的應(yīng)用齒輪泵主要用于以下領(lǐng)域：〔1〕商業(yè)建筑業(yè)在空調(diào)系統(tǒng)中匹配VFD用于高層建筑中冷卻水的閉環(huán)泵水?！?〕管道工業(yè)為了節(jié)省泵管道工業(yè)中的能源，許多國家在管道工業(yè)中要使用大量的大型泵〔功率可達10000制動馬力〕?！?〕電力部門世界上有幾家泵制造商提供智能泵設(shè)備，用于電業(yè)中的鍋爐給水泵控制。沒有鍋爐給水泵就不會有蒸汽循環(huán)?！?〕另外，在電業(yè)、食品加工、水和污水處理工業(yè)中使用大量的VFD；制藥、化學和煉油工業(yè)中使用小量的VFD。泵雖然不是這些領(lǐng)域的核心設(shè)備，但起著至關(guān)重要的作用。這些工業(yè)中用的小型泵多于大型泵，他們可以使用調(diào)節(jié)閥控制流量而不使用可變速的節(jié)能小型泵。齒輪泵也叫正排量裝置，就像一個缸筒內(nèi)的活塞，當一個齒進入另一個齒的流體空間時，液體就被機械性地擠排出來。因為液體是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時間占據(jù)同一空間，這樣，液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合，這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個連續(xù)排除量，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，排出的量是一樣的。隨著驅(qū)動軸的不間斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷地排出流體。泵的流量直接與泵的轉(zhuǎn)速有關(guān)。齒輪泵工作時，主動輪隨電動機一起旋轉(zhuǎn)并帶動從動輪跟著旋轉(zhuǎn)。當吸入室一側(cè)的嚙合齒逐漸分開時，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。液體進入排出室后，由于兩個齒輪的輪齒不斷嚙合，便液體受擠壓而從排出室進入排出管中。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。3零部件的設(shè)計3.1基座設(shè)計基座作為齒輪泵的腔體，液體通過進口孔從中流過，由出口孔流出。使液體從低壓變成高壓，承載著壓力的變化。作為齒輪泵的主體，它起著巨大的作用，基座材質(zhì)的好壞以及設(shè)計的合理與否影響著齒輪泵的性能與壽命。下面就基座的設(shè)計做出簡述：〔1〕選擇“前視基準面〞，利用“直線〞和“圓〞工具繪制腔體草圖，拉伸生成腔體模塊；〔2〕選擇腔體一平面，繪制內(nèi)腔輪廓，拉伸切除，生成基座腔體，如圖3.1所示：圖3.1基座腔體拉伸圖〔3〕選擇基座兩側(cè)平面作為基準面，利用“圓〞命令繪制進口孔和出口孔草圖；〔4〕拉伸實體。利用“拉伸〞命令拉伸生成實體；〔5〕在拉伸的兩個凸臺上，利用“異型孔向?qū)Ж暶睿迦雰蓚€螺紋孔，如圖3.2所示；圖3.2基座通口生成圖〔6〕選擇基座腔體前視平面作為基準面，利用“異型孔向?qū)Ж曔x擇腔體的上半圓圓心和圓的直徑與距離圓心22mm的地方作為基準點插入第一個螺紋孔；〔7〕利用“圓周陣列〞命令，選擇剛剛生成的螺紋孔陣列，生成腔體上半部的三個螺紋孔；〔8〕重復(fù)上述命令，生成腔體下半部的三個螺紋孔；〔9〕在不改變基準平面的情況下，繪制兩個銷釘孔；綜合結(jié)果如圖3.3所示：圖3.3基座成品圖〔10〕到這里，基座的設(shè)計根本完成了，最后賦予基座材質(zhì)〔鑄鐵〕以及色彩，進行“圓角〞，最終結(jié)果如圖3.4所示：圖3.4基座最終效果圖〔11〕基體工程圖如圖3.5所示：圖3.5基座三視圖3.2前蓋設(shè)計齒輪泵的前蓋起著固定傳動軸和支撐軸的作用，并且與齒輪泵基體和后蓋形成一個腔體空間，使得傳送的液體不外流。齒輪泵前蓋的設(shè)計不僅關(guān)著齒輪泵的傳輸效率，而且還影響著齒輪泵的外觀是否美觀。下面就齒輪泵前蓋的設(shè)計給出一些簡單步驟：〔1〕選擇“前視基準面〞作為基準面，利用“直線、圓〞命令繪制前蓋輪廓草圖，選擇“拉伸〞命令，拉伸草圖生成凸臺；〔2〕選擇凸臺的邊線，利用“轉(zhuǎn)換實體引用〞和“等距實體〞命令，生成前蓋凸臺上的軸支撐臺草圖，拉伸草圖，生成前蓋大致模型。如圖3.6所示：圖3.6前蓋拉伸圖〔3〕選擇前蓋較大的一個端面作為基準面，繪制兩個“圓〞，拉伸切除，生成軸的支撐孔；〔4〕選擇前蓋的環(huán)形外表作為基準面，繪制安裝孔的草圖，然后進行拉伸切除，生成螺釘通孔；〔5〕選擇螺釘通孔特征，以前蓋外輪廓半圓圓心軸為旋轉(zhuǎn)軸，圓周陣列螺釘通孔；然后，同樣步驟生成下半部的螺釘通孔；〔6〕通過前蓋外輪廓圓圓心繪制圓形構(gòu)造線，選擇“直線〞命令，繪制與前蓋外輪廓圓圓心所在的水平直線成45°角的構(gòu)造線，在交點處繪制銷釘孔草圖，拉伸切除生成銷釘孔。同樣步驟生成下半部的銷釘孔。結(jié)果如圖3.7所示：圖3.7前蓋異形孔圖〔7〕最后對做好的前蓋進行“圓角〞，給與材質(zhì)〔鑄鐵〕，并且賦予顏色。最終結(jié)果如圖3.8所示：圖3.8前蓋最終效果圖〔8〕前蓋工程圖如圖3.9所示：圖3.9前蓋三視圖3.3后蓋設(shè)計齒輪泵后蓋連接基體，固定支承軸，傳動軸從其上螺紋孔中穿出，上面的螺紋與壓緊螺母配合固定了傳動軸；并且與齒輪泵基體和齒輪泵前蓋組成一個腔體，是的齒輪泵的腔體只有進口孔和出口孔與外部相連接，這樣通過齒輪的嚙合與不斷旋轉(zhuǎn)就形成了液體的傳輸通道。下面就齒輪泵后蓋的設(shè)計過程給出簡單介紹：〔1〕選擇“前視基準面〞作為基準面，利用“直線〞和“圓〞以及“剪裁〞工具繪制齒輪泵后蓋凸臺基體草圖。選擇“拉伸〞命令，拉伸凸臺基體；〔2〕選擇拉伸生成的凸臺基體的一個平面作為基準面，繪制與上一步輪廓相同，尺寸不同的草圖，拉伸生成凸臺；結(jié)果如圖3.10所示：圖3.10后蓋拉伸圖〔3〕選擇較小的凸臺上面作為基準面，選擇“圓〞命令，繪制圓形凸臺草圖，拉伸生成螺紋凸臺實體；如圖3.11所示：圖3.11后蓋螺紋凸臺圖〔4〕選擇圓柱凸臺外表作為基準面，利用“插入〞→“曲線〞→“螺旋線/渦狀線〞菜單命令，在對話框中選擇“螺距和圈數(shù)〞，生成螺紋的螺旋線；〔5〕選擇“右視基準面〞作為繪圖基準面，繪制螺紋牙型草圖；〔6〕繪制螺紋。利用“插入〞→“切除〞→“掃描〞菜單命令，選擇螺紋牙型草圖作為輪廓草圖，螺旋線作為路徑草圖，掃描生成螺紋，如圖3.12所示：圖3.12后蓋螺紋生成圖〔7〕選擇“螺紋實體〞端面作為基準面，正視于，然后繪制圓，選擇“拉伸切除〞命令，切除高度與“螺紋實體〞高度相同；結(jié)果如圖3.13所示：圖3.13后蓋螺紋腔體圖〔8〕選擇后蓋最大端面作為基準面，繪制傳動軸和支撐軸的支撐孔草圖，并拉伸切除生成支撐孔；結(jié)果如圖3.14所示：圖3.14后蓋支撐孔圖〔9〕選擇圓環(huán)面作為基準面，拉伸切除螺栓通孔，然后“陣列〞、“鏡像〞生成六個螺栓通孔；〔10〕通過后蓋外輪廓圓圓心繪制圓形構(gòu)造線，選擇“直線〞命令，繪制與后蓋外輪廓圓圓心所在的水平直線成45°角的構(gòu)造線，在交點處繪制銷釘孔草圖，拉伸切除生成銷釘孔。同樣步驟生成下半部的銷釘孔。結(jié)果如圖3.15所示：圖3.15后蓋成品圖〔11〕將做好的后蓋進行“圓角〞，給與材質(zhì)〔鑄鐵〕，并且賦予顏色。最終結(jié)果如圖3.16所示：圖3.16后蓋最終效果圖〔12〕后蓋的工程圖如圖3.17所示：圖3.17后蓋三視圖3.4墊片設(shè)計墊片作為一個銜接部件，起著非常大的作用，首先，可以紡織傳輸?shù)囊后w外漏，另外還可以防止兩側(cè)的部件長期接觸粘合在一起，導致拆卸的時候不宜松動。墊片制造本錢較低，易制作的優(yōu)點也使其被廣泛利用。下面就齒輪泵基體與前后蓋之間的墊片設(shè)計過程做一簡單描述?！?〕選擇“前視基準面〞作為基準面，繪制與齒輪泵基體外輪廓相同的草圖，拉伸生成一定厚度的薄片；〔2〕與設(shè)計前蓋或者后蓋的螺釘通孔與銷釘孔相同的方法，拉伸切除生成螺釘通孔和銷釘孔?！?〕賦予墊片材質(zhì)〔鑄鐵〕與顏色，最終結(jié)果如圖3.18所示：圖3.18墊片最終效果圖〔4〕墊片的工程圖如圖3.19所示：圖3.19墊片圖紙3.5螺栓設(shè)計螺栓，作緊固連接兩個帶通孔的被連接零件、構(gòu)件之用，螺栓上的螺紋，一般均為粗牙普通螺紋，細牙普通螺紋螺栓自鎖性較好，主要用于薄壁零件上或隨沖擊、振動或交變載荷的場合。一般螺栓上都是制成局部螺紋，全螺紋螺栓主要用于要求較長螺紋的場合。帶孔螺栓用于需要螺栓鎖定的場合。帶鉸制孔螺栓能精確地固定被連接零件的相互位置，并能承受由橫向力產(chǎn)生的剪切和擠壓。下面就螺栓的設(shè)計過程做出介紹：〔1〕選擇“前視基準面〞作為基準面，利用“圓〞命令繪制螺栓頭部草圖，拉伸生成實體；〔2〕選擇圓柱實體的端面作為基準面，繪制一個與圓柱體同心的小圓，利用“插入〞→“切除〞→“拉伸〞菜單命令，拉伸切除圓柱體；〔3〕利用“實體轉(zhuǎn)換引用〞命令，將拉伸切除生成的內(nèi)腔的底面邊線轉(zhuǎn)換為草圖圓，然后利用“拉伸切除〞和“拔模〞工具，生成切除的圓錐面；結(jié)果如圖3.20所示：圖3.20螺栓帽拉伸圖〔4〕選擇螺栓帽的頂面作為基準面，將螺栓帽的內(nèi)側(cè)圓邊線轉(zhuǎn)換為草圖圓，然后繪制一個六邊形內(nèi)切于轉(zhuǎn)換生成的草圖圓，拉伸生成內(nèi)六角孔；并對螺栓帽頂部進行圓角。結(jié)果如圖3.21所示：圖3.21螺栓帽圓角圖〔5〕選擇螺栓帽底面作為基準面，繪制一個與圓柱同心的草圖圓，拉伸生成螺釘輪廓實體；〔6〕選擇“上視基準面〞作為基準面，繪制切除牙型輪廓草圖；〔7〕選擇螺釘?shù)撞繄A，利用“實體轉(zhuǎn)換引用〞工具將其轉(zhuǎn)換為螺旋線草圖，然后利用“插入〞→“曲線〞→“螺旋線/渦狀線〞，在彈出的對話框里選擇“高度和螺距〞，生成螺旋線；〔8〕利用“插入〞→“切除〞→“掃描〞，選擇牙型草圖作為輪廓，螺旋線作為掃描切除路徑，掃描切除生成螺紋。〔9〕賦予螺栓材質(zhì)〔碳鋼〕；最終結(jié)果如圖3.22所示：圖3.22螺栓成品圖〔10〕螺栓的工程圖如圖3.23所示：圖3.23螺栓圖紙3.6傳動軸設(shè)計軸是機器中重要的零件之一，主要用來支持旋轉(zhuǎn)的機械零件和傳遞扭矩。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是使軸的各局部具有合理的形狀和尺寸。其主要要求是：〔1〕軸應(yīng)便于加工，軸上零件要易于裝拆〔制造安裝要求〕；〔2〕軸和軸上的零件要有準確的工作位置〔定位〕；〔3〕各零件要牢固而可靠地相對固定〔固定〕；〔4〕改善受力狀況，減小應(yīng)力集中和提高疲勞強度。下面就齒輪泵傳動軸的設(shè)計給與介紹：〔1〕選擇“前視基準面〞作為基準面，利用“直線〞工具繪制傳動軸的草圖，如圖3.24所示：圖3.24傳動軸草圖〔2〕利用“旋轉(zhuǎn)凸臺/基體〞命令，選擇軸心所在的直線作為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)生成傳動軸實體外形；如圖3.25所示：圖3.25傳動軸實體圖〔3〕選擇“上視基準面〞，然后利用“插入〞→“參考幾何體〞→“基準面〞菜單命令，設(shè)置繪制鍵槽的基準面；〔4〕正視基準面，繪制鍵槽草圖，拉伸切除生成鍵槽；〔5〕重復(fù)步驟〔3〕和〔4〕，生成第二個鍵槽；結(jié)果如圖3.26所示：圖3.26傳動軸鍵槽圖〔6〕選擇傳動軸較窄的端面，將其邊線轉(zhuǎn)換為草圖實體，利用“插入〞→“曲線〞→“螺旋線/渦狀線〞菜單命令，在彈出的對話框里選擇“高度和螺距〞，生成螺旋線；〔7〕選擇“右視基準面〞作為繪圖基準面，繪制牙型草圖；〔8〕利用“插入〞→“切除〞→“掃描〞，選擇牙型草圖作為輪廓，螺旋線作為掃描切除路徑，掃描切除生成螺紋?！?〕利用“插入〞→“特征〞→“倒角〞菜單命令，選擇傳動軸右端面邊線，對其倒角；賦予材質(zhì)〔鑄造合金鋼〕與色彩，最終結(jié)果如圖3.27所示：圖3.27傳動軸最終效果圖〔10〕傳動軸工程圖如圖3.28所示：〔注：俯視圖旋轉(zhuǎn)90°〕圖3.28傳動軸三視圖3.7支撐軸設(shè)計支撐軸在機械中起著支持旋轉(zhuǎn)零件的作用，與旋轉(zhuǎn)零件配合，然后通過旋轉(zhuǎn)零件與傳動軸相連接，完成旋轉(zhuǎn)過程。支撐軸的設(shè)計一般較傳動軸簡單，下面就支撐軸的設(shè)計過程給出簡單介紹：〔1〕選擇“前視基準面〞作為繪圖基準面，繪制支撐軸的外形輪廓線；〔2〕以支撐軸中心線為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)生成支撐軸實體。如圖3.29所示：圖3.29支撐軸旋轉(zhuǎn)生成圖〔3〕選擇支撐軸兩端邊線，對其進行倒角。賦予材質(zhì)〔鑄造合金鋼〕和色彩，最終效果圖如圖3.30所示：圖3.30旋轉(zhuǎn)軸最終效果圖〔4〕支撐軸工程圖如圖3.31所示：圖3.31旋轉(zhuǎn)軸圖紙3.8壓緊螺母設(shè)計螺母作為一種緊固件，可以說在各行各業(yè)都有用到，可以說是神通廣闊，當然螺母也是分很多種，如：普通外六角螺母、圓柱頭內(nèi)六角螺母、盤頭內(nèi)六角螺母、無頭內(nèi)六角螺母、沉頭內(nèi)六角螺母、呢絨螺母、普通外六角螺母、銅螺母,又稱預(yù)埋螺母及鑲嵌銅螺母或塑膠埋置螺母,根據(jù)使用用方法不同又分熱熔銅螺母、熱壓銅螺母、嵌入式銅螺母及超聲波銅螺母以及壓緊螺母等壓緊螺母作為連接齒輪泵后蓋的緊固件，其設(shè)計過程相對來說還是很簡單的，下面就其設(shè)計過程做出簡單介紹：〔1〕選擇“前視基準面〞作為繪圖基準面，利用“圓〞命令，繪制草圖圓，然后用拉伸命令拉伸生成實體；〔2〕利用“異型孔向?qū)Ж暶钤谏傻膶嶓w的水平外表插入異型孔，并添加與實體端面邊線圓“同心〞的關(guān)系；結(jié)果如圖3.32所示：圖3.32壓緊螺母異形孔圖〔由于螺紋孔不是通孔而另一端面存在一個小孔，故需要在反向拉伸實體，將圓孔消去；這樣做是為了后面旋轉(zhuǎn)切除的時候有原有的線條做參考〕〔3〕在實體另一端面拉伸實體。為了能清晰的看到實體內(nèi)部輪廓，改變視圖顯示樣式，使其顯示實體所有邊線；選擇“右視基準面〞作為繪圖基準面，選擇“矩形〞命令，繪制一個矩形，然后添加幾何關(guān)系；〔4〕利用“插入〞→“切除〞→“旋轉(zhuǎn)〞菜單命令，選擇實體的中心臨時軸作為旋轉(zhuǎn)軸，利用“矩形〞草圖進行旋轉(zhuǎn)切除。結(jié)果如圖3.33所示：圖3.33壓緊螺母退刀槽圖〔5〕將實體顯示樣式改變，使其恢復(fù)上色；選擇“右視基準面〞作為繪圖基準面，選擇“圓〞命令，繪制草圖圓，然后拉伸切除，終止條件選擇“完全貫穿〞；〔6〕選擇“圓周陣列〞命令，陣列軸選擇實體中心軸臨時軸作為旋轉(zhuǎn)軸，拉伸切除實體特征作為要陣列的特征，360°圓周陣列，數(shù)目為4；〔7〕在壓緊螺母底面繪制一個圓，拉伸切除。選擇壓緊螺母兩端邊線，對其進行倒角；最后賦予材質(zhì)和色彩如圖3.34所示：圖3.34壓緊螺母最終效果圖〔8〕壓緊螺母的工程圖如圖3.35所示：圖3.35壓緊螺母三視圖3.9圓柱齒輪設(shè)計齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件，一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓組成。齒輪的主要參數(shù)有：齒距pk、模數(shù)m、分度圓直徑p、齒數(shù)z、中心距a、基圓直徑db、齒頂高da、齒根高df、齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)c*。齒輪能將一根軸的轉(zhuǎn)動傳遞給另一根軸，也可以實現(xiàn)減速、增速、變向和換向等動作。齒輪按齒的長度分為正常齒制和短齒制。圓柱齒輪的齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)如表1所示；直齒圓柱齒輪局部計算公式如表2所示：表1圓柱齒輪的齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)表正常齒制短齒制ha*c*表2直齒圓柱齒輪局部計算公式表分度圓直徑d=mz基圓直徑db=mzcosα齒頂圓直徑da=〔z+2ha*〕m齒根圓直徑df=〔z-2ha*-c*〕m下面就直齒齒輪的設(shè)計做一簡單表達：〔1〕圓柱齒輪的模數(shù)為m=1.5，齒數(shù)z=19.經(jīng)由計算可知齒輪的齒根圓直徑為24.75mm，齒頂圓直徑為31.50mm，分度圓直徑為28.50mm。選擇“前視基準面〞作為繪圖基準面，單擊“圓〞命令，繪制齒輪齒根圓草圖。拉伸生成齒輪軸實體；如圖3.36所示：圖3.36圓柱齒輪基體拉伸圖〔2〕選擇齒輪軸實體的前端面作為基準面，繪制齒輪的輪齒草圖；通過齒頂圓，分度圓的輔助，以及使用“圓〞“3點圓弧〞“直線〞“裁剪〞命令，以及添加幾何關(guān)系，繪制出齒輪輪齒草圖；如圖3.37所示：圖3.37圓柱齒輪輪齒草圖〔3〕拉伸輪齒草圖，生成一個輪齒，然后圓周陣列輪齒。選擇圓柱基體的中心軸為臨時軸，圓周陣列輪齒，數(shù)目為19。結(jié)果如圖3.38所示：圖3.38圓柱齒輪輪齒陣列圖〔4〕選擇實體的一個端面作為基準面，利用“圓〞和“直線〞命令繪制軸孔和鍵槽草圖，然后拉伸切除生成與傳動軸相配合的齒輪；賦予其材質(zhì)和顏色，結(jié)果如圖3.39所示：圖3.39圓柱齒輪最終效果圖〔5〕圓柱齒輪的工程圖如圖3.40所示：圖3.40圓柱齒輪圖紙〔6〕保存文件，然后撤回到步驟〔4〕，繪制與支撐軸相配合的齒輪草圖，拉伸切除，完成齒輪的制作。另存為與支撐軸相配合的齒輪。與并賦予其材質(zhì)和顏色結(jié)果如圖3.41所示：圖3.41支撐軸齒輪最終效果圖3.10圓錐齒輪的設(shè)計前面介紹圓柱齒輪時已經(jīng)就齒輪總體做了介紹，這里就不再重復(fù)了。下面就圓錐齒輪特點及性能做簡單介紹。圓錐齒輪的傳遞效率高、摩擦阻力小、瞬時傳動比精確、傳遞扭力大，傳動穩(wěn)，降低了噪音，特別適合高速傳遞；負荷比壓降低，磨損較均勻，相應(yīng)增大了齒輪的負載能力，使用壽命長。另外可以改變扭矩傳遞方向，輸入軸通過設(shè)計可以和輸出軸成任意你想要的角度。還可以進行齒面的研磨，以降低噪音，改善接觸區(qū)和提高齒面光潔度。如進行磨齒精度可到達5級。圓錐齒輪的設(shè)計過程是較為復(fù)雜可困難的，因為其輪齒不在規(guī)那么的面上，其輪齒的輪廓線的繪制需要變換幾次基準面才能做成。下面就圓錐齒輪的設(shè)計過程做出介紹：〔1〕選擇“前視基準面〞作為繪圖基準面，利用“圓〞命令繪制三個圓，作為構(gòu)造線；〔2〕利用“中心線〞命令，繪制兩條角度分別為45°和135°的直線作為構(gòu)造線；〔3〕過中間圓形構(gòu)造線與傾斜構(gòu)造線的交點繪制兩條構(gòu)造線，與圓相切；結(jié)果如圖3.42所示：圖3.42圓錐齒輪草圖〔4〕選擇“直線〞命令繪制圓錐齒輪輪廓草圖，然后以草圖中的豎直中心線為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)生成圓錐齒輪輪廓實體；隱藏上面繪制的草圖。如圖3.43所示：圖3.43圓錐齒輪基體圖〔5〕選擇“上視基準面〞作為繪圖基準面，通過Y坐標方向繪制一條構(gòu)造線，然后通過該構(gòu)造線和“上視基準面〞生成新的基準面；選擇“圓〞草圖，使其顯示，方便后面的繪制操作。如圖3.44所示：〔6〕通過調(diào)整基準面，繪制三個圓以備后面做輪齒所用，通過添加幾何關(guān)系，使用“3點圓弧〞、“鏡像〞、“剪裁〞命令，繪制輪齒草圖；〔7〕設(shè)置前視基準面，繪制點草圖；如圖3.45所示：〔8〕利用“插入〞→“切除〞→“放樣〞菜單命令，在彈出“切除-放樣〞對話框中，“輪廓〞欄中分別拾取齒形草圖和如圖3.45中的點草圖，然后單擊確定圖標；生成圓錐齒輪的輪齒；隱藏所有草圖。結(jié)果如圖3.46所示：〔9〕顯示臨時軸，圓周陣列輪齒輪廓實體，以圓錐齒輪輪廓實體的中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，數(shù)目輸入25，等間距。選擇“切除-放樣實體〞進行圓周陣列，最后隱藏臨時軸，草圖，基準面；〔10〕將圓錐齒輪的底面設(shè)置為基準面，繪制一個圓，拉伸3mm的凸臺；然后在此凸臺上繪制草圖作為鍵槽軸孔草圖。拉伸切除實體。最后賦予材質(zhì)和色彩，最終結(jié)果如圖3.47所示：圖3.47圓錐齒輪最終效果圖〔11〕圓錐齒輪的工程圖如圖3.48所示：圖3.48圓錐齒輪工程圖到這里，除了標準件之外，所有零部件算做完了。在這所做的零部件中，圓錐齒輪是最麻煩也是最不容易做出來的一個部件。關(guān)于各個部件之間的裝配關(guān)系及裝配過程，下一章再做詳細介紹。4裝配體設(shè)計4.1傳動軸裝配裝配就是將零件按規(guī)定的技術(shù)要求組裝配：將零件按規(guī)定的技術(shù)要求組裝起來，并經(jīng)過調(diào)試、檢驗使之成為合格產(chǎn)品的過程，裝配始于裝配圖紙的設(shè)計。裝配必須具備定位和夾緊兩個根本條件。定位就是確定零件正確位置的過程。夾緊即將定位后的零件固定。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，裝配工作可以分成組件裝配、部件裝配和總裝配?！?〕組件裝配：將假設(shè)干零件連接成組件或?qū)⒓僭O(shè)干零件和組件連接成結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜一些的組件的工藝過?！?〕部件裝配：將假設(shè)干零件和組件連接成部件的過程，稱為部件裝配?！?〕總裝配：將假設(shè)干零件和部件裝配成最終產(chǎn)品的工藝過程，稱為總裝配。裝配工作的主要任務(wù)是保證產(chǎn)品在裝配后到達規(guī)定的各項精度要求，因此，必須采取合理的裝配方法。保證裝配精度的方法主要有互換裝配法、分組裝配法、調(diào)整裝配法和修配裝配法。下面就傳動軸的裝配過程做出介紹：〔1〕新建裝配體，插入新零件；選擇傳動軸插入，確定完成傳動軸的插入；〔2〕調(diào)入第二個零件-平鍵，選擇設(shè)計庫→Toolbox→ISO→鍵→平行鍵，調(diào)入到設(shè)計空間內(nèi)，對其進行編輯使其與傳動軸上鍵槽大小相等?！?〕對傳動軸和平鍵1進行配合，選擇鍵槽底平面和鍵的一個平面使其“重合〞；如圖4.1所示：圖4.1傳動軸與長平鍵配合圖〔4〕選擇鍵槽的弧形面和鍵的弧形面，添加“同軸心〞配合關(guān)系；如圖4.2所示：圖4.2傳動軸與長平鍵配合圖〔5〕選擇鍵的一個側(cè)面和鍵槽的一個內(nèi)側(cè)面，添加“重合〞配合關(guān)系，完成傳動軸和平鍵1的配合；結(jié)果如圖4.3所示：圖4.3傳動軸與長平鍵配合圖〔6〕同樣方法完成平鍵2和傳動軸的配合；結(jié)果如圖4.4所示：圖4.4傳動軸與短平鍵配合圖〔7〕插入新零件，選擇帶鍵槽的圓柱齒輪；選擇平鍵1的上平面和齒輪的鍵槽平面，添加“重合〞配合關(guān)系；結(jié)果如圖4.5所示：圖4.5傳動軸與圓錐齒輪配合圖〔8〕選擇傳動軸圓柱外表和齒輪內(nèi)圓軸孔外表；添加“同軸心〞配合關(guān)系，選擇齒輪的左端面和傳動軸的相應(yīng)位置的圓環(huán)外表，添加“重合〞圖4.6傳動軸裝配最終效果圖〔9〕到這里，傳動軸的裝配完成，保存文件。4.2支撐軸裝配有關(guān)裝配方面的知識，在4.1節(jié)已做過闡述，這里就不再表達，下面簡單介紹一下支撐軸的裝配過程：〔1〕新建裝配體，調(diào)入支撐軸；〔2〕調(diào)入不帶鍵槽的圓柱齒輪，與支撐軸進行裝配；選擇支撐軸的圓柱面和圓柱齒輪的內(nèi)孔面，添加“同軸心〞配合關(guān)系；選擇圓柱齒輪的端面和支撐軸的軸肩面，添加“重合〞配合關(guān)系，完成支撐軸的裝配。結(jié)果如圖4.7所示：圖4.7支撐軸裝配最終效果圖〔3〕完成裝配，保存文件。4.3總裝配前面4.1和4.2節(jié)完成了傳動軸和支撐軸的裝配，在總裝配中，那兩個裝配體視作一個零部件進行裝配，這樣分開進行裝配，有利于操作而且更能清楚的看到其裝配過程。下面是總裝配的過程：〔1〕新建裝配體，插入零部件。選擇齒輪泵基體，將其放置到裝配界面中；〔2〕插入墊片，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整視角對其進行裝配；選擇墊片上下兩個圓孔分別與齒輪泵基體的上下兩個螺紋孔做“同軸心〞配合；然后選擇墊片的一個端面與齒輪泵基體的端面做“重合〞配合；如圖4.8所示：圖4.8基體墊片配合圖〔3〕插入齒輪泵后蓋，選擇“配合〞，彈出的對話框中；=1\*GB3①選擇齒輪泵基座內(nèi)圓弧面和齒輪泵后蓋的軸孔，如圖4.9所示：添加“同軸心〞配合關(guān)系；圖4.9墊片后蓋配合圖=2\*GB3②選擇齒輪泵后蓋的內(nèi)外表和墊片的面，如圖4.10所示：添加“重合〞配合關(guān)系；完成配合。〔4〕插入傳動軸子裝配到裝配體，添加配合關(guān)系；=1\*GB3①單擊傳動軸的圓柱面和齒輪泵后蓋的內(nèi)孔，如圖4.11所示，添加“同軸心〞配合關(guān)系；圖4.11傳動軸裝配和后蓋配合圖=2\*GB3②選擇傳動軸裝配體中圓柱齒輪的端面和齒輪泵后蓋內(nèi)側(cè)面，如圖4.12所示，添加“重合〞配合關(guān)系；完成配合圖4.12傳動軸裝配和后蓋配合圖〔5〕插入支撐軸子裝配體到裝配體，添加配合關(guān)系；=1\*GB3①選擇支撐軸的圓柱面和齒輪泵后蓋的內(nèi)孔，添加“同軸心〞配合關(guān)系；=2\*GB3②選擇支撐軸裝配體中的圓柱齒輪端面和齒輪泵后蓋內(nèi)側(cè)面添加“重合〞配合關(guān)系；如圖4.13所示：圖4.13支撐軸軸裝配和后蓋配合圖〔6〕插入另一端墊片，方法與步驟〔2〕相同；〔7〕插入齒輪泵前蓋，與墊片配合方式與后蓋與墊片的配合方式相同；結(jié)果如圖4.14；圖4.14前蓋與基體配合圖〔8〕插入壓緊螺母，添加配合關(guān)系；選擇壓緊螺母圓周外表和傳動軸圓柱外表進行“同軸心〞配合；選擇壓緊螺母一側(cè)內(nèi)端面和齒輪泵后蓋牙型螺紋的端面做“重合〞配合；如圖4.15所示；完成壓緊螺母的裝配。圖4.15壓緊螺母裝配圖〔9〕裝配圓錐齒輪。分別添加傳動軸軸肩和圓錐齒輪底面的“重合〞配合，傳動軸和圓錐齒輪內(nèi)孔的“同軸心〞配合，平鍵頂面和鍵槽底面的“重合〞配合，如圖4.16所示；完成圓錐齒輪的裝配。〔10〕通過調(diào)用設(shè)計庫里的墊片和螺母，完成固定圓錐齒輪的裝配；如圖4.17所示：圖4.17螺母墊片裝配圖〔11〕插入螺栓。分別添加螺栓圓柱外表與螺紋孔“同軸心〞配合，螺栓帽端面與螺栓通孔的臺階面“重合〞配合，如圖4.18所示：圖4.18螺栓裝配圖〔12〕重復(fù)步驟〔11〕插入剩余螺栓；然后通過調(diào)用設(shè)計庫中的銷釘標準件與銷釘孔裝配，完成整個模型的裝配過程。最終結(jié)果如圖4.19所示：圖4.19齒輪泵三視圖〔13〕裝配體的工程圖如圖4.20所示：圖4.20裝配體的工程圖現(xiàn)在，完成了裝配體的所有裝配過程，有關(guān)進一步的研究和分析，下一小節(jié)再做介紹。4.4制作爆炸圖及仿真動畫想必你在日常生活中購置的各種各樣的日常生活用品的使用說明書中都有個裝配示意圖吧！都有圖解說明各構(gòu)件的。可以說這個具有立體感的分解說明圖就是個最為簡單的爆炸圖吧！具體點說應(yīng)是軸測裝配示意圖。因為工程圖樣除了工程技術(shù)人員外就很少有人看得懂了。同時國家標準也作了相應(yīng)規(guī)定，要求工業(yè)產(chǎn)品的使用說明書中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用立體圖示.可以說爆炸圖就是立體裝配圖。有了爆炸圖，相信絕大多數(shù)人都能夠看懂裝配體的裝配過程了。下面就裝配體的爆炸圖制作過程做出介紹。首先單擊“爆炸視圖〞按鈕，然后按照裝配過程的逆過程一步步將裝配體拆分開來，在制作爆炸的過程中，可以拖動步驟的順序改變其先后順序。在所有零部件拆分完之后，單擊底部“動畫向?qū)Ж暟粹o，在彈出的對話框里選擇“爆炸〞選項，然后單擊下一部，設(shè)置“開始時間〞和“動畫時長〞。完成之后單擊“計算〞按鈕，系統(tǒng)會自動生成鍵碼，自己還可以調(diào)節(jié)鍵碼位置，以改變動畫運動情況。計算完畢之后，單擊“保存動畫〞按鈕，保存動畫。另外還可以動畫解除爆炸，單擊“動畫向?qū)Ж暟粹o，在彈出的對話框里選擇“解除爆炸〞選項，然后單擊下一部，設(shè)置“開始時間〞和“動畫時長〞。開始時間設(shè)置為爆炸動畫的時長，動畫時長設(shè)置同爆炸動畫時長相等。之后單擊“計算〞按鈕，計算完畢之后，單擊“保存動畫〞按鈕，保存動畫。這時，一個從動畫爆炸到動畫解除爆炸的動畫就制作成功了。齒輪泵的爆炸視圖如圖4.21所示：圖4.21齒輪泵的爆炸視圖此外，還可以通過添加“馬達〞模擬仿真齒輪泵運動情況，下面就齒輪泵的齒輪旋轉(zhuǎn)過程的模擬仿真運動制作過程做出介紹：首先隱藏齒輪泵前蓋，調(diào)整視圖視角選擇“前視基準面〞正視于；調(diào)整齒輪位置，使兩齒輪輪齒相切；單擊“馬達〞按鈕，彈