前言CAD/CAM開展的歷史至今已有30余年，從1965年Lockheed飛機(jī)公司研制CAD/CAM系統(tǒng)開始，CAD/CAM技術(shù)得到了迅猛地開展。隨著計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的迅速開展和日趨完善，CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械、電子、航空、航天以及建筑等部門得到了廣泛的應(yīng)用。CAD/CAM技術(shù)使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造和組織生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式產(chǎn)生了深刻的變革，成為產(chǎn)品更新?lián)Q代的關(guān)鍵技術(shù)，被人們稱為產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)動(dòng)機(jī)。在工業(yè)興旺國家，CAD/CAM己經(jīng)形成了一個(gè)推動(dòng)各行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的、具有相當(dāng)規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)部門。因此,CAD/CAM技術(shù)作為反映一個(gè)國家工業(yè)水平的標(biāo)志。目前流行的CAD技術(shù)根底理論主要有Pro/E為代表的參數(shù)化造型理論和以I-DEAS為代表的變量化造型理論兩大流派，它們都屬于基于約束的實(shí)體造型技術(shù)。而某些CAD/CAM系統(tǒng)宣稱自己采用的是混合數(shù)據(jù)模型，實(shí)際上是由于它們受原系統(tǒng)內(nèi)核的限制，在不愿意重寫系統(tǒng)的前提下，只能將面模型與實(shí)體模型結(jié)合起來，各自發(fā)揮自己的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上這種混合模型的CAD/CAM系統(tǒng)由于其數(shù)據(jù)表達(dá)的不一致性，其開展空間是受限制的。因此，CAD/CAM技術(shù)開展到現(xiàn)在，目前在國際市場(chǎng)上最有影響的機(jī)械CAD/CAM軟件有：Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、AutoCAD。這四大軟件約占全世界CAD軟件市場(chǎng)的60%以上。PRO/ENGINEER是美國PTC公司開發(fā)的軟件,該軟件能夠完整地展現(xiàn)某一產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、加工到生產(chǎn)樣品的全部工作流程,讓所有的擁護(hù)同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作.因此,自1988年問世以來,即引起CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))/CAE(計(jì)算機(jī)輔助教育)/CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)界的極大震動(dòng).它提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)及工程數(shù)據(jù)再利用等全新設(shè)計(jì)理念徹底改變了傳統(tǒng)的MDA(MechanicalDesignAutomation,機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化)設(shè)計(jì)觀念,并迅速被廣闊用戶所接受,這種全新的理念已成為當(dāng)今世界MDA領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。Pro/E的參數(shù)化技術(shù)特點(diǎn)如下：1.基于特征：將某些具有代表性的平面幾何形狀定義為特征，并將其所有尺寸存為可變參數(shù)，進(jìn)而形成實(shí)體，以此為根底來進(jìn)行更為復(fù)雜的幾何形體的構(gòu)造。2b.全尺寸約束：將形狀和尺寸結(jié)合起來考慮，通過尺寸約束實(shí)現(xiàn)對(duì)幾何形狀的控制。造型必須以完整的尺寸參數(shù)為出發(fā)點(diǎn)〔全約束〕，不能漏標(biāo)尺寸〔欠約束〕，不能多標(biāo)尺寸〔過約束〕。3.尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改：通過編輯尺寸數(shù)值來驅(qū)動(dòng)幾何形狀的改變。4.全數(shù)據(jù)相關(guān)：尺寸參數(shù)的修改導(dǎo)致其它相關(guān)模塊中的相關(guān)尺寸得以全盤更新。采用參數(shù)化技術(shù)的好處在于它徹底改等了自由建模的無約束狀態(tài),幾何形狀均以尺寸的形式而被有效控制。如打算修改零件形狀時(shí)，只需修改一下尺寸即可實(shí)現(xiàn)形狀的改變。I-DEAS的變量化技術(shù)特點(diǎn)如下：1.尺寸變量直接對(duì)應(yīng)實(shí)際模型：采用三維變量化技術(shù)，在不必重新生成幾何模型的前提下，能夠任意改變?nèi)S尺寸標(biāo)注方式。2.將直接描述和歷史樹描述相結(jié)合：使設(shè)計(jì)人員可以針對(duì)零件上的任意特征直接進(jìn)行圖形化的編輯、修改。從而使用戶對(duì)其三維產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更為直觀和實(shí)用。經(jīng)過十幾年的開展,PRO/ENGINEER已成為一個(gè)全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件,集合了眾多的完全的解決方案.由于其強(qiáng)大的功能,PRO/ENGINEER很快得到業(yè)內(nèi)人士的普遍歡送,并迅速成為當(dāng)今世界最為流行的CAD/CAE/CAM軟件之一。PRO/ENGINEER于1993年正式進(jìn)入我國,并在相關(guān)領(lǐng)域迅速普及.開展至今,已擁有相當(dāng)大的用戶,目前許多大型企業(yè)開始選用PRO/ENGNEER。同時(shí)，國內(nèi)許多大學(xué)也紛紛選用PRO/ENINEER作為其研究開發(fā)的根底軟件平臺(tái)。可以說，PRO/ENGINEER為專業(yè)認(rèn)識(shí)提供了一個(gè)理想的設(shè)計(jì)環(huán)境，有力地推動(dòng)了企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。為進(jìn)一步推動(dòng)MDA的開展，PTC公司于20世紀(jì)末又成功推動(dòng)了PRO/ENGINEER2001系列產(chǎn)品。在該系列產(chǎn)品中，PTC公司因如了新的建模技術(shù)，此技術(shù)現(xiàn)在已成為PRO/ENGINEER的核心技術(shù)。另外，由于其個(gè)人電腦版本的推出和操作界面完全視窗化，使初學(xué)著學(xué)習(xí)更為便利?，F(xiàn)在PRO/ENGINEER已經(jīng)開展到2004、2005、2006功能越來越強(qiáng)大，現(xiàn)在正在向人性化的方向開展?，F(xiàn)在越來越多的大學(xué)生和在崗職工認(rèn)識(shí)的PRO/E在指導(dǎo)現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)中的重要性，緊湖南工學(xué)院每年就有大批的學(xué)生自發(fā)的去學(xué)習(xí)PRO/E軟件，現(xiàn)在其愛學(xué)習(xí)這個(gè)軟件的隊(duì)伍在不斷的壯大，學(xué)校為了適應(yīng)這個(gè)形式也組織了有工作經(jīng)驗(yàn)的老師〔如楊老師〕和在一線有工作經(jīng)驗(yàn)的工人師傅來學(xué)校組織個(gè)種形式的講座，指導(dǎo)學(xué)生的軟件學(xué)習(xí)。軸幾乎是任何一種機(jī)械零件中不可缺少的重要零件之一,一切作回轉(zhuǎn)用動(dòng)的傳動(dòng)零件〔例如齒輪、蝸輪〕，都必須安裝在軸上才能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳動(dòng)。因此軸的主要功能是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸的設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理確實(shí)定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造本錢和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。這樣既能保證設(shè)備的正常使用，提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益，有很高的實(shí)用價(jià)值，而且為軸失效問題的分析可提供有效的參考資料。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需要對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸〔如車床主軸〕和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。軸在選材上也有一定的要求，材料主要是碳鋼和合金鋼?，F(xiàn)在的PRO/ENGINEER里面具有相應(yīng)的功能，它能夠真實(shí)的演示每個(gè)零件的材料，在裝配零件中所要承受的各項(xiàng)載荷，它還能幫助人們進(jìn)行模擬仿真，來增加設(shè)計(jì)者的感性認(rèn)識(shí)，使設(shè)計(jì)者更合理，經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)出所需要的零件。第一章概述上至翱翔藍(lán)天的飛機(jī)和直沖云霄的人造衛(wèi)星、宇宙飛船下到地下的鉆井、礦藏的開采；從地上奔馳的火車、坦克,到海上航行的艦船和海底的潛艇;從茫茫田野作物的灌溉，到城市生活和生產(chǎn)中的給排水,乃至科學(xué)實(shí)驗(yàn),但凡要讓液體(甚至固體)流動(dòng)的地方，就有泵在工作。目前,我國制造的水泵最大直徑6米,足可吞進(jìn)一條大船,每小時(shí)的工作量可達(dá)35萬立方米，大有使河水倒流之勢(shì)。而最小微型泵的流量還不如常用注射劑，每小時(shí)只有幾十毫升以下，真是大得洶涌澎湃，小似一點(diǎn)一滴。其工作壓可以從常壓一直升高到l000個(gè)大氣壓以上，隨著離心泵的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)日益完善，揚(yáng)程直接迭選3000米以上的高度易如舉手之勞，輸送液體的溫度變化范圍更大，可輸?shù)偷?00℃以下的液態(tài)氧、氫等低溫液體,亦可輸高達(dá)800℃以上的液態(tài)金屬和液體，泵輸進(jìn)液體介質(zhì)種類很多，再把泵僅作抽水的工具來理解,顯然已很不全面。當(dāng)今的泵既可以輸送常溫清水，也可以輸送油液、酸堿液、乳化液和易燃易爆有毒的液體，并已開展到輸送帶有直徑可以大至幾百毫米的煤、礦石、魚、甜菜等固體顆粒的渣體,不產(chǎn)生堵塞,不破壞其本來形狀。盡而泵被列為通用機(jī)械，它是開展現(xiàn)代化工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防技術(shù)必不可少的機(jī)器之一。1.1泵的開展歷史泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵主要用來輸送的液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。水的提升對(duì)于人類生活和生產(chǎn)都十分重要。古代就已有各種提水器具，例如埃及的鏈泵(公元前17世紀(jì))，中國的桔槔(公元前17世紀(jì))、轆轤(公元前11世紀(jì))和水車(公元1世紀(jì))。比擬著名的還有公元前三世紀(jì)，阿基米德創(chuàng)造的螺旋桿，可以平穩(wěn)連續(xù)地將水提至幾米高處，其原理仍為現(xiàn)代螺桿泵所利用。公元前200年左右，古希臘工匠克特西比烏斯創(chuàng)造的滅火泵是一種最原始的活塞泵，已具備典型活塞泵的主要元件，但活塞泵只是在出現(xiàn)了蒸汽機(jī)之后才得到迅速開展。1840～1850年，美國沃辛頓創(chuàng)造泵缸和蒸汽缸對(duì)置的蒸汽直接作用的活塞泵，標(biāo)志著現(xiàn)代活塞泵的形成。19世紀(jì)是活塞泵開展的高潮時(shí)期，當(dāng)時(shí)已用于水壓機(jī)等多種機(jī)械中。然而隨著需水量的劇增，從20世紀(jì)20年代起，低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉(zhuǎn)泵所代替。但是在高壓小流量領(lǐng)域往復(fù)泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵獨(dú)具優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用日益增多。回轉(zhuǎn)泵的出現(xiàn)與工業(yè)上對(duì)液體輸送的要求日益多樣化有關(guān)。早在1588年就有了關(guān)于四葉片滑片泵的記載，以后陸續(xù)出現(xiàn)了其他各種回轉(zhuǎn)泵，但直到19世紀(jì)回轉(zhuǎn)泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點(diǎn)。20世紀(jì)初，人們解決了轉(zhuǎn)子潤(rùn)滑和密封等問題，并采用高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉(zhuǎn)泵才得到迅速開展?；剞D(zhuǎn)泵的類型和適宜輸送的液體種類之多為其他各類泵所不及。利用離心力輸水的想法最早出現(xiàn)在列奧納多·達(dá)芬奇所作的草圖中。1689年，法國物理學(xué)家帕潘創(chuàng)造了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現(xiàn)代離心泵的，那么是1818年在美國出現(xiàn)的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851～1875年，帶有導(dǎo)葉的多級(jí)離心泵相繼被創(chuàng)造，使得開展高揚(yáng)程離心泵成為可能。盡管早在1754年，瑞士數(shù)學(xué)家歐拉就提出了葉輪式水力機(jī)械的根本方式奠定了離心泵設(shè)計(jì)的理論根底，但直到19世紀(jì)末，高速電動(dòng)機(jī)的創(chuàng)造使離心泵獲得理想動(dòng)力源之后，它的優(yōu)越性才得以充分發(fā)揮。在英國的雷諾和德國的普夫萊德雷爾等許多學(xué)者的理論研究和實(shí)踐的根底上，離心泵的效率大大提高，它的性能范圍和使用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大，已成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的泵。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，體積小，重量輕，且有自吸能力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感等特性，因而應(yīng)用較為廣泛。1.2齒輪泵的研究現(xiàn)狀齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，體積小，重量輕，且有自吸能力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感等特性，因而應(yīng)用較為廣泛。齒輪泵的主要缺點(diǎn)是徑向液壓力不平衡，軸承壽命短；流量脈動(dòng)大，噪聲高。另外，其排量不可調(diào)節(jié)，使用范圍受到限制。國內(nèi)外有關(guān)齒輪泵的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。(1)齒輪參數(shù)及泵體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；(2)補(bǔ)償面及齒間油膜的計(jì)算機(jī)轆助分折；(3)困油沖擊及卸荷措施，齒輪泵的困油現(xiàn)象對(duì)齒輪泵乃至整個(gè)液壓系統(tǒng)都產(chǎn)生了很大的危害。困油沖擊與齒輪嚙合的重疊系數(shù)及卸荷是否完全等有很大關(guān)系(包括卸荷槽的位置、形狀及面積等)；(4)齒輪泵噪聲的控制技術(shù)；(5)降低齒輪泵的流量脈動(dòng)的方法，由于齒輪泵的流量脈動(dòng)較大，在一些要求較高的液壓系統(tǒng)中，很少采用齒輪泵。關(guān)于降低齒輪泵流量脈動(dòng)的方法已有很多，如合理選擇齒輪的參數(shù)；采用剖分式齒輪；采用多齒輪等；(6)輪齒外表涂覆技術(shù)及其特點(diǎn)；(7)輪齒彎曲應(yīng)力及接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算，齒輪泵的輪齒彎曲應(yīng)力及接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算與一般齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲應(yīng)力及接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算是有區(qū)別的；(8)齒輪泵的變量方法研究；(9)齒輪泵的壽命及其影響因素；(10)齒輪泵高壓化的途徑，而提高工作壓力所帶來的問題是：eq\o\ac(○,1)軸承壽命大大縮短；eq\o\ac(○,2)泵泄漏加劇，容積效率下降。產(chǎn)生這兩個(gè)問題的根本原因在于齒輪上作用了不平衡的徑向液壓力，且工作壓力越高，徑向液壓力越大。目前國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)以上兩個(gè)問題所進(jìn)行的研究是：(1)對(duì)齒輪泵的徑向間隙進(jìn)行補(bǔ)償；(2)減小齒輪泵的徑向液壓力，如優(yōu)化齒輪參數(shù)，縮小排液口尺寸等；(3)提高軸承承載能力，如采用復(fù)合材料滑動(dòng)軸承代替滾針軸承等,但這些方法都沒有從根本上解決問題。1.3齒輪泵的開展趨勢(shì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)正向著快響應(yīng)、小體積、低噪聲的方向開展。為了適應(yīng)這種要求，齒輪泵除積極采取措施保持其在中低壓定量系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等的霸主地位外，尚需向以下幾個(gè)方向開展：(1)高壓化高壓化是系統(tǒng)所要求的，也是齒輪泵與柱塞泵、葉片泵競(jìng)爭(zhēng)所必須解決的問題。齒輪泵的高壓化工作已取得較大進(jìn)展，但因受其本身結(jié)構(gòu)的限制，要想進(jìn)一步提高工作壓力是很困難的，必須研制出新結(jié)構(gòu)的齒輪泵。這方面，多齒輪泵將有很大優(yōu)勢(shì)，尤其是平衡式復(fù)合齒輪泵。(2)低流量脈動(dòng)流量脈動(dòng)將引起壓力脈動(dòng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，這是與現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求不符的。降低流量脈動(dòng)的方法，除了前面所介紹的措施外，采用內(nèi)嚙合齒輪泵及多齒輪泵(如復(fù)合齒輪泵)將是一種趨勢(shì)。(3)低噪聲國外早就有“安靜〞的液壓泵之說。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)對(duì)齒輪泵的噪聲要求也越來越嚴(yán)格。齒輪泵的噪聲主要由兩局部組成，一局部是齒輪嚙臺(tái)過程中所產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，另一局部是困油沖擊所產(chǎn)生的液壓噪聲前者與齒輪的加工和安裝精度有關(guān)，后者那么主要取決于泵的卸荷是否徹底。對(duì)于外嚙臺(tái)齒輪泵，要實(shí)現(xiàn)完全卸荷是很困難的，因此進(jìn)一步降低泵的噪聲受到一定的限制。在這方面．內(nèi)嚙合齒輪泵因具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無困油現(xiàn)象、噪聲低等特點(diǎn)，因此今后將會(huì)有較大開展。(4)大排量對(duì)于一些要求快速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)來說，大排量是必需的。但普通齒輪泵排量的提高受到很多因素的限制。這方面，平衡式復(fù)臺(tái)齒輪泵具有顯著優(yōu)勢(shì)，如1臺(tái)三惰輪復(fù)合齒輪泵的排量相當(dāng)于6臺(tái)單泵的排量。(5)變排量齒輪泵的排量不可調(diào)節(jié)，限制了其使用范圍。為了改變齒輪泵的排量，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了很多研究成果。有關(guān)齒輪泵變排量方面的專利已有很多，但真正能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的很少。但不管怎樣，齒輪泵的變排量將是一個(gè)開展方向。1.4泵的分類一、按泵作用于液體原理分類1、葉片式泵〔動(dòng)力式泵〕由泵內(nèi)葉片在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力作用將液體連續(xù)的吸入并壓出。葉片式泵包括離心泵、混流泵、軸流泵、局部流泵及旋渦泵。2、容積式泵(正排量泵〕包括往復(fù)式泵和容積式泵。它們分別由泵內(nèi)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生擠壓作用將液體吸入并壓出。前者排液過程是間歇的。常見的往復(fù)式泵有各種型式活塞泵、柱塞泵及隔膜泵等。常見回轉(zhuǎn)式泵有外嚙合齒輪泵、內(nèi)嚙合齒輪泵、螺桿泵、回轉(zhuǎn)徑向柱塞泵、回轉(zhuǎn)軸向柱塞泵、滑片泵羅茨泵及液環(huán)泵等。3、其它類型泵包括利用流體靜壓或流體流體動(dòng)能來輸送液體的流體動(dòng)力泵。如噴射泵、空氣升液器、水錘泵等。另外還有利用電磁力輸送液體的電磁泵。二、按泵的用途分類按泵的用途可分為進(jìn)料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵、注入泵、排污泵、燃料油泵、潤(rùn)滑油泵和封液泵等。三、按所適用的介質(zhì)分類分為清水泵、污水泵、泥漿泵、砂泵、灰渣泵、耐酸泵、堿泵、冷油泵、熱油泵、低溫泵等。其中液壓泵經(jīng)歷了近一個(gè)世紀(jì)的開展已經(jīng)比擬成熟，因此要求更高的設(shè)計(jì)工藝水平以及融現(xiàn)代化的最新技術(shù)才能到達(dá)更完美的階段。為進(jìn)一步開展液壓泵，下面介紹典型液壓泵的工作原理及主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：表1.1典型液壓泵的工作原理及主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)類型結(jié)構(gòu)、原理示意圖工作原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外嚙合齒輪泵當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在A腔，由于輪齒脫開使容積逐漸增大，形成真空從油箱吸油，隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)充滿在齒槽內(nèi)的油被帶到B腔，在B腔，由于輪齒嚙合，容積逐漸減小，把液壓油排出利用齒和泵殼形成的封閉容積的變化，完成泵的功能，不需要配流裝置，不能變量結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、價(jià)格低、徑向載荷大內(nèi)嚙合齒輪泵當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)外齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，與此相嚙合的內(nèi)齒輪也隨著旋轉(zhuǎn)。吸油腔由于輪齒脫開而吸油，經(jīng)隔板后，油液進(jìn)入壓油腔，壓油腔由于輪齒嚙合而排油典型的內(nèi)嚙合齒輪泵主要有內(nèi)齒輪、外齒輪及隔板等組成利用齒和齒圈形成的容積變化，完成泵的功能。在軸對(duì)稱位置上布置有吸、排油口。不能變量尺寸比外嚙合式略小，價(jià)格比外嚙合式略高，徑向載荷大葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片在離心力和壓力油的作用下，尖部緊貼在定子內(nèi)外表上。這樣兩個(gè)葉片與轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)外表所構(gòu)成的工作容積，先由小到大吸油后再由大到小排油，葉片旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，完成兩次吸油和兩次排油利用插入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的葉片間容積變化，完成泵的作用。在軸對(duì)稱位置上布置有兩組吸油口和排油口徑向載荷小，噪聲較低流量脈動(dòng)小柱塞泵柱塞泵由缸體與柱塞構(gòu)成，柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在工作容積增大時(shí)吸油，工作容積減小時(shí)排油。采用端面配油徑向載荷由缸體外周的大軸承所平衡，以限制缸體的傾斜利用配流盤配流傳動(dòng)軸只傳遞轉(zhuǎn)矩、軸徑較小。由于存在缸體的傾斜力矩，制造精度要求較高，否那么易損壞配流盤螺桿泵一根主動(dòng)螺桿與兩根從動(dòng)螺桿相互嚙合，三根螺桿的嚙合線把螺旋槽分割成假設(shè)干個(gè)密封容積。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)密封容積沿軸向移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)吸油和排油利用螺桿槽內(nèi)容積的移動(dòng)，產(chǎn)生泵的作用。不能變量無流量脈動(dòng)徑向載荷較雙螺桿式小、尺寸大，質(zhì)量大1.5齒輪泵的結(jié)構(gòu)和原理齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵，一般做成定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵，其中以外嚙合齒輪泵應(yīng)用最廣。一、外嚙合齒輪泵的工作原理 圖1.1齒輪泵原理圖圖1.2齒輪泵結(jié)構(gòu)圖上圖1.1為外嚙合齒輪泵的工作原理圖，它由裝在殼體內(nèi)的一對(duì)齒輪所組成，齒輪兩側(cè)有端蓋〔圖中未示出〕，殼體、端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成了許多密封工作腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)吸油腔由于相互嚙合的輪齒逐漸脫開，密封工作容積逐漸增大，形成局部真空，因此油箱中的油液在外界大氣壓力的作用下，經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，把油液帶到左側(cè)壓油腔內(nèi)。在壓油區(qū)一側(cè)，由于輪齒在這里逐漸進(jìn)入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被擠出去，從壓油腔輸送到壓力管路中去。在齒輪泵的工作過程中，只要兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向不變，其吸、排油腔的位置也就確定不變。這里嚙合點(diǎn)處的齒面接觸線一直分隔高、低壓兩腔起著配油作用，因此在齒輪泵中不需要設(shè)置專門的配流機(jī)構(gòu)，這是它和其它類型容積式液壓泵的不同之處。1.6本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義和目的齒輪泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中常用的液壓元件，在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩大類。外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、制造維護(hù)方便、價(jià)格低廉、工作可靠、自吸能力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感等。外嚙合齒輪泵是應(yīng)用最廣泛的一種齒輪泵(稱為普通齒輪泵)，其設(shè)計(jì)及生產(chǎn)技術(shù)水平也最成熟。多采用三片式結(jié)構(gòu)、浮動(dòng)軸套軸向間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施、鋁合金殼體徑向“掃膛〞工藝，并采用平衡槽以減小齒輪(軸承)的徑向不平衡力。目前，這種齒輪泵的額定壓力可達(dá)2.5Mpa。正因?yàn)槠渲T多特點(diǎn)引起了多人對(duì)其進(jìn)行研究，目前三維設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)很高的境界，它能為產(chǎn)品開發(fā)人員提供更先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段，具有形象生動(dòng)、直觀明了、快速響應(yīng)等設(shè)計(jì)特點(diǎn)，其開發(fā)過程很符合設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思維。三維開發(fā)平臺(tái)的出現(xiàn)和完善，為增強(qiáng)企業(yè)的開發(fā)能力、提高設(shè)計(jì)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。三維開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用和推廣，可謂是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)的一次革命。三維立體設(shè)計(jì)逐步替代傳統(tǒng)的二維平面是必然的趨勢(shì)。目前，市面上可供選擇的軟件有很多，主要包括高端的Pro／Engineer，I-DEAS，UG，CATIA和中端的Solidworks，SolidEdge等3D設(shè)計(jì)軟件。這些軟件的一個(gè)共性就是它們都具備了尺寸參數(shù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及虛擬裝配技術(shù)；這些技術(shù)一般都能滿足用戶設(shè)計(jì)的各項(xiàng)諸如設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、制造、虛擬裝配、干預(yù)檢查、有限元分析、運(yùn)動(dòng)分析等高級(jí)CAD的需求。尤其是集設(shè)計(jì)、工程及制造系統(tǒng)于一體的UG軟件，Pro／Engineer是一個(gè)典型的模塊化集成軟件，其功能非常強(qiáng)大，最顯著的的特征就是使用參數(shù)化的特征造型。根據(jù)目前的市場(chǎng)來看，它在我國的CAD/CAM研究所和工廠中得到了廣泛地應(yīng)用，有著越來越廣闊的市場(chǎng)。同AutoCAD相比，它的技術(shù)特點(diǎn)就是參數(shù)化管理，所有的算法都是矢量化的，三維與二維圖形元素具有關(guān)聯(lián)性，是目前不可多得的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，根據(jù)2CY系列齒輪泵中的一種來進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行二維工程圖繪制，最后應(yīng)用由美國參數(shù)公司PTC開發(fā)Pro/Engineer三維制圖軟件，完成對(duì)齒輪泵的三維造型設(shè)計(jì)。第二章齒輪油泵零件的建模齒輪油泵主要由泵體、前后泵蓋、齒輪、主被動(dòng)軸、軸承、平安閥和軸端密封等零件組成,裝配圖如附圖2-1所示。齒輪油泵造型設(shè)計(jì)步驟如下。箱體主體生成凸緣和底座特征構(gòu)建軸承座特征構(gòu)建加強(qiáng)肋、窺視方孔、油尺孔等附屬特征建立螺紋孔、倒圓角等特征分割箱體主體軸的造型設(shè)計(jì)齒輪的造型設(shè)計(jì)下面是各零件的建模過程。2.1齒輪的建模齒輪是齒輪油泵的傳動(dòng)零件，也是機(jī)械設(shè)備中最常用的傳動(dòng)零件。它的創(chuàng)立是采用參數(shù)化、關(guān)系式設(shè)計(jì)的。

參數(shù)化設(shè)計(jì)的根本原理

Pro/Program是Pro/Engineer軟件提供的一種程序化的二次開發(fā)工具。利用Pro/Engineer造型的同時(shí)，Pro/Program會(huì)產(chǎn)生特征的program，它是一個(gè)記錄文件，由類似BASIC的高級(jí)語言構(gòu)成，記錄著模型樹〔modeltree〕中每個(gè)特征的詳細(xì)信息，包括各個(gè)特征的建立過程、參數(shù)設(shè)置、尺寸以及關(guān)系式等，我們可以通過修改和添加特征的program來生成根本參數(shù)相同的一系列模型。

利用Pro/Program對(duì)Pro/Engineer軟件進(jìn)行二次開發(fā)時(shí)不需要重新撰寫設(shè)計(jì)步驟，只需參加幾個(gè)相關(guān)的語法指令就可以讓整個(gè)零件或組件變得彈性化與多樣化，其主要思想是利用Pro/Program模塊的功能來接收、換算和傳遞用戶輸入的有關(guān)參數(shù)，通過改變特征的尺寸及特征之間的關(guān)系來到達(dá)參數(shù)化設(shè)計(jì)的目的。這里需要注意的是，開發(fā)工作的關(guān)鍵在于確定獨(dú)立可變參數(shù)，應(yīng)盡量以最少的參數(shù)來確定整個(gè)零件的可變尺寸，并通過參數(shù)化尺寸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的修改。建立零件庫的步驟1.分析零件，提取其關(guān)鍵參數(shù)，然后設(shè)置參數(shù)，并確定驅(qū)動(dòng)參數(shù)因?yàn)樵趨?shù)化設(shè)計(jì)時(shí)不僅要實(shí)現(xiàn)尺寸的驅(qū)動(dòng)變化，還要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)形狀的局部變化，所以要在對(duì)零件進(jìn)行分析以后才能確定怎樣建立零件特征才能有利于以后的程序開發(fā)。

2.創(chuàng)立零件庫樣板零件模型

利用各種建模方法生成零件庫樣板零件模型。此時(shí)應(yīng)該注意參數(shù)的關(guān)聯(lián)性。

3.編制程序

Pro/Program程序包括五局部：程序標(biāo)題〔VERSION〕、參數(shù)輸入〔INPUT→ENDINPUT〕、關(guān)系定義〔RELATION→ENDRELATION〕、添加特征〔ADDFEATURE→ENDADD〕和質(zhì)量程序〔MASSPRO→ENDMASSPROP〕，其中程序標(biāo)題局部和添加特征局部由系統(tǒng)自動(dòng)生成，其他局部可以由設(shè)計(jì)人員自己添加或修改，以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的各種操作和控制。

4.運(yùn)行程序

翻開零件樣板模型，執(zhí)行“Edit/Regenerate〞命令，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)編譯并執(zhí)行程序，當(dāng)有新的參數(shù)輸入時(shí)就派生出新的模型。其實(shí)現(xiàn)過程如圖2-2所示：

圖2-2Pro/program建庫流程圖漸開線直齒圓柱齒輪模型庫的實(shí)現(xiàn)

1.基于Pro/Engineer的標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪三維模型的建立〔1〕根本參數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸決定于齒輪的五個(gè)根本參數(shù)，而齒輪的寬度那么取決于齒輪的齒寬系數(shù)。因此，在齒輪建模之前，應(yīng)首先用“Edit/Parameters〞命令設(shè)置齒輪五個(gè)根本參數(shù)和齒寬系數(shù)，并賦予初值(如圖2.2所示)。圖2.3賦值表〔2〕齒輪幾何尺寸關(guān)系的建立執(zhí)行“Edit/Relations〞命令，在彈出的對(duì)話框中輸入以下關(guān)系：D=MS*ZSDB=MS*ZS*COS(ALFA)DA=MS*(ZS+2*HA)DF=MS*ZS-2*MS*(HA+C)B=K*D〔3〕齒輪根本實(shí)體創(chuàng)立執(zhí)行“Insert/Revolve〞命今創(chuàng)立齒輪根本實(shí)體。〔4〕齒輪根本曲線和齒廓曲線創(chuàng)立執(zhí)行“Insert/ModelDatum/SketchedDatumCurveTool〞命令繪制齒輪根本曲線〔包括分度圓、基圓、齒根圓〕。執(zhí)行“Insert/ModelDatum/InsertaDatumCurve/FromEquation〞命令，在彈出的記事本窗口中輸入漸開線方程：R=(MS*ZS*COS(ALFA))/2ANG=T*90S=(PI*R*T)/2XC=R*COS(ANG)YC=R*SIN(ANG)X=XC+(S*SIN(ANG))Y=YC-(S*COS(ANG))Z=0生成漸開線3〔如圖2.3所示〕。

圖2.4齒輪根本曲線和齒廓曲線圖〔5〕第一個(gè)齒槽特征創(chuàng)立執(zhí)行“Edit/FeatureOperations/Copy〞命令，將漸開線3繞坐標(biāo)系Z軸旋轉(zhuǎn)360/(4*ZS)角度生成漸開線1。執(zhí)行“Edit/FeatureOperations/Copy〞命令將漸開線1以通過坐標(biāo)原點(diǎn)和漸開線3與分度圓的交點(diǎn)的基準(zhǔn)線為中心鏡像生成漸開線2。執(zhí)行“Insert/Extrude/cut〞命今，以漸開線1、2及齒根圓曲線為邊界切出第一個(gè)齒槽〔由于基圓內(nèi)沒有漸開線，所以基圓內(nèi)的局部可以由一段圓弧代替〕?！?〕完成齒輪創(chuàng)立執(zhí)行“Edit/FeatureOperations/Copy〞命令將第一個(gè)齒槽繞Z軸旋轉(zhuǎn)360/ZS角度生成第二個(gè)齒槽。執(zhí)行“Edit/Pattern〞命令復(fù)制出其他齒槽，完成齒輪的創(chuàng)立(如圖2.4所示)。圖2.5初始齒輪模型2.齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)程序的修改齒輪創(chuàng)立完成后，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一串program，執(zhí)行“Tools/Program/EditDesign〞命令，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)翻開其program文件，內(nèi)容大致如下：VERSIONREVNUM2323LISTINGFORPARTGEARINPUTENDINPUTRELATIONSD=MS*ZSDB=MS*ZS*COS(ALFA)DA=MS*(ZS+2*HA)DF=MS*ZS-2*MS*(HA+C)B=K*DENDRELATIONSADDFEATURE(initialnumber1)INTERNALFEATUREID1DATUMPLANENO.ELEMENTNAMEINFO

-------------------------------1FeatureNameDefined2ConstraintsDefined2.1Constraint#1DefinedConstrTypeXAxis3FlipDatumDirDefined4FitDefined4.1FitTypeDefault〔1〕此時(shí)在“INPUT〞和“ENDINPUT〞之間輸入根本參數(shù)語句和提示語句：ZSNUMBER"Pleaseenterthenum_teethofthegear:"MSNUMBER"Pleaseenterthemodulenumberofthegear:"ALFANUMBER"Pleaseenterthepressure_ang:"KNUMBER"Pleaseenterthewidth_coefficientofthegear:"〔2〕在“RELATIONS〞和“ENDRELATIONS〞之間輸入關(guān)系語句：D1=DA/2D2=BD3=DFD4=DBD5=DD16=BD25=BD7=360/(4*ZS)/*漸開線3旋轉(zhuǎn)角度D18=360/ZS/*第二齒槽旋轉(zhuǎn)角度D27=360/ZS/*陣列增量尺寸P28=ZS-1/*陣列個(gè)數(shù)3.齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)程序的運(yùn)行當(dāng)編輯完參數(shù)化程序后保存文件，關(guān)閉文字編輯器，Pro/Engineer信息列會(huì)出現(xiàn)提示信息："Doyouwanttoincorporateyourchangesintothemodel?"此時(shí)選擇“YES〞按鈕，系統(tǒng)出現(xiàn)“GETINPUT〞菜單，點(diǎn)擊“Enter〞，就會(huì)出現(xiàn)如圖5所示的“INPUTSEL〞菜單，選擇齒數(shù)項(xiàng)和模數(shù)項(xiàng)，根據(jù)信息列提示輸入齒數(shù)30和模數(shù)2.6即可得到圖2.7所示的齒輪。圖2-6INPUTSEL菜單圖2-7派生的齒輪模型再次執(zhí)行“Edit/Regenerate〞命令，Pro/Engineer會(huì)自動(dòng)執(zhí)行參數(shù)化設(shè)計(jì)程序，彈出圖2-6所示的菜單，用戶可選擇齒數(shù)，模數(shù)，壓力角和齒寬系數(shù)并輸入新的參數(shù)，系統(tǒng)就會(huì)按用戶所輸入的新值自動(dòng)生成新的齒輪。2.2軸的建模軸是典型的回轉(zhuǎn)零件,可用Pro/Engineer中的旋轉(zhuǎn)或拉伸完成主體的創(chuàng)立,再通過創(chuàng)立基準(zhǔn)平面、拉伸剪切的方法創(chuàng)立鍵槽，再用專用倒角、倒圓命令創(chuàng)立倒角和圓角。創(chuàng)立的軸如下列圖2-7、2-8所示。圖2-7主動(dòng)齒輪的建模圖2-8從動(dòng)齒輪的建模2.3泵體、泵蓋的建模泵蓋是盤類零件,泵體是帶有盤類零件特征的箱體類零件,它們的建模型非常相似,絕大多數(shù)是用拉伸、旋轉(zhuǎn)、打孔等一系列特征創(chuàng)立和鏡像、陣列、復(fù)制等命令完成的。具體的建模圖如2-9、2-10所示。圖2-9泵蓋圖2-10泵體其它輔助零件的建模圖2-12銷釘圖2-13內(nèi)六角頭螺釘圖2-14螺塞圖2-11墊圈第三章齒輪泵的工作原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1齒輪泵的工作原理圖2.1裝配示意圖圖2.1裝配示意圖圖2.2工作原理圖1-壓緊螺母2-軸套3-泵體4-墊片5-銷6-齒輪軸7-齒輪8-泵蓋9-螺釘這個(gè)齒輪泵由泵體3，端蓋8，主動(dòng)齒輪軸6，從動(dòng)齒輪7等15種零件組成的。泵體3和端蓋8之間用6個(gè)螺釘9連接，并用兩個(gè)圓柱銷5定位，墊片4起調(diào)節(jié)間隙和密封作用。齒輪軸6、7兩端分別由泵體3和端蓋8支承。齒輪軸6裝有聯(lián)軸器，并用壓緊螺母1、墊圈擰緊，防止軸向松動(dòng)。齒輪軸6上裝有墊片4，通過墊片4、壓緊螺母1壓緊，防止油滲出，起密封作用。當(dāng)動(dòng)力通過聯(lián)軸器及平鍵使齒輪軸6旋轉(zhuǎn)時(shí)，其主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)。一對(duì)嚙合的齒輪旋轉(zhuǎn)，在泵體3上方進(jìn)油口處產(chǎn)生局部真空，使壓力降低，油被吸入，油從齒輪的齒隙被帶到下方出油口處。當(dāng)齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)就產(chǎn)生齒輪泵的加壓和輸油作用。3.2齒輪泵用途、應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.用途：適用于輸送不含固體顆粒和纖維，無腐蝕性，溫度不高于80℃，粘度為5×10-6～1.5×10-3m2/s〔5-1500cSt)的潤(rùn)滑油或性質(zhì)類似潤(rùn)滑油的其他液體以及用于液壓轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。2.應(yīng)用范圍：在輸油系統(tǒng)中可用作傳輸，增壓泵；在燃油系統(tǒng)中可用作輸送、加壓、噴射的燃油泵；在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中可用作提供液壓動(dòng)力的液壓泵；在一切工業(yè)領(lǐng)域中，均可作潤(rùn)滑油泵用。3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：本系列齒輪泵主要有齒輪、軸、泵體、泵蓋、軸端密封等組成。齒輪經(jīng)氮化處理有較高的硬度和耐磨性。與軸一同安裝在可更換的軸套內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。泵內(nèi)全部零件的潤(rùn)滑均在泵工作時(shí)利用輸送介質(zhì)而自動(dòng)到達(dá)。3.3齒輪泵的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)是齒輪泵的三維造型，它是通過兩個(gè)齒輪相嚙合來改變工作腔容積的大小，進(jìn)而產(chǎn)生不同的壓力到達(dá)吸油和排油的目的。齒輪泵大體可分為以下兩個(gè)方案如下圖： 圖2.4方案b圖2.3方案a圖2.4方案b圖2.3方案a方案a：此方案齒輪泵由左端蓋、右端蓋、中泵體和一對(duì)相嚙合齒輪組成，外面由聯(lián)軸器直接與電動(dòng)機(jī)相連。此方案齒輪泵的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同，容易拆裝，減小本錢，但要求同軸度要好。方案b：此方案齒輪泵由端蓋、泵體和一對(duì)相嚙合齒輪組成，外面由一對(duì)嚙合齒輪再與電動(dòng)機(jī)連接。此方案密封性較好。選用方案a作為本次設(shè)計(jì)的方案。那么齒輪泵的主要性能參數(shù)：流量q=21m3/h;壓力為2.5Mpa;容積效率58%；轉(zhuǎn)速1420r/min；電動(dòng)機(jī)功率3kw.理論功率：由于泵的進(jìn)口壓力很小近似為零，所以泵出口壓力P表示進(jìn)出口壓力差△Pkw輸入功率和輸出功率=△pq=△pqtηpv=pt×0.85=1.24kw3.理論轉(zhuǎn)矩當(dāng)忽略能量轉(zhuǎn)換及輸送過程中能量損失時(shí)液壓泵=9.804N·m=9804N·mm4.實(shí)際轉(zhuǎn)矩T==9804/0.9=10893.3N·mm5.電動(dòng)機(jī)輸入功率及輸入轉(zhuǎn)矩kwN·mm那么該齒輪泵結(jié)構(gòu)圖為：、圖2.5齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖一：聯(lián)軸器選擇與校核：考慮到Y(jié)100l2-4電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速=1420r/mm轉(zhuǎn)速較高應(yīng)選擇有彈性元件的抗性聯(lián)軸器，又考慮到電動(dòng)機(jī)額定功率=3kw功率不大，從制造容易裝拆方面出發(fā)選用彈性圓柱銷聯(lián)軸器。聯(lián)軸器傳遞功率=——聯(lián)軸器效率=0.99那么=2.14/0.99=2.16kw那么聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩=kT式中：k—載荷系數(shù)k=1.5〔[1]表19.3〕T—名義轉(zhuǎn)矩T=9.55××/=9.55××2.16/1420=1.45×N·mm=1.5×1.45×=2.18×N·mm選擇聯(lián)軸器型號(hào)由=2.18×N·mm=1420r/mm=25mm=28mm〔Y100L2-4電動(dòng)機(jī)軸徑查[2]P155-156的表12.1和12.3〕選用TL4型彈性圓柱銷聯(lián)軸器。由[2]P92表8-5它的公稱轉(zhuǎn)矩為6.3×N·mm許用轉(zhuǎn)速為4200r/min軸孔范圍20-28mm均滿足要求。那么聯(lián)軸器TL4GB4323-84圖2.6聯(lián)軸器示意圖聯(lián)軸器參數(shù)圖[4]P271=76mmd=10mmz=6mma=15mmb=23mmsb=23mm查[1]柱銷許用彎曲應(yīng)力[]=0.4=0.4×360=144N/〔選45鋼作柱銷45鋼=360N/)查[1]P418橡膠圈的許用壓強(qiáng)[P]=2N/校核橡膠圈壓強(qiáng)P===0.51<[P]=2N/，滿足要求。校核柱銷彎曲強(qiáng)度===1.4N/<[]=144N/校核鍵聯(lián)接強(qiáng)度選用普通平鍵聯(lián)接查[2]P51表4～1聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)間用鍵8×32GB1096-79(=28mm)聯(lián)軸器與齒輪泵間用鍵6×25GB1096-79(=20mm)校核擠壓強(qiáng)度=[]式中T=1.45×N·mm=0.5h=0.5×7=3.5mm(與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接)=0.5×6=3mm(與齒輪泵聯(lián)接)〔查[2]P51表4-1h=7mm,h=6mm〕;d=28mm(與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接)d=20mm(與齒輪泵聯(lián)接);=L-b=56-8=48mm;=L-b=32-6=26mm[]=60N/(查[3]P126表7.1，聯(lián)軸器用鑄鐵制造，輕微沖擊)與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接==6.19N/<[]與聯(lián)軸器聯(lián)接==18.5N/<[]二、齒輪泵內(nèi)兩個(gè)相嚙合齒輪的校核:輸入功率為P=2.14kw,主軸轉(zhuǎn)速為n=1420r/mm,轉(zhuǎn)矩T=10.9×N·mmm=3z=10b=27兩齒輪材料采用40Cr調(diào)質(zhì)后外表淬火硬度為48～55HRC,那么齒寬系數(shù)=0.5〔[1]P222圖12.13〕齒形系數(shù)==2.56〔[1]P229圖12.21〕應(yīng)力修正系數(shù)==1.64〔[1]P230圖12.22〕查附表12-10得：彎曲疲勞極限=2.346HRC+605.628=2.346×48+605.628=718N/彎曲許用應(yīng)力[]=[]=0.7=0.7×718=502.6N/校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度使用情況系數(shù)=1.25圓周速度V===22.39m/s動(dòng)載系數(shù)=2.29××-2.43×+9.922×+1.0257=1.15齒向載荷分布系數(shù)=1.05+0.26×〔1+0.6〕+0.16××62.1=1.05+0.26×〔1+0.6×〕×+0.16××62.1=1.13，=0.794+0.207=1.1；；==33.6N/m<100N/m；齒間載荷分布系數(shù)=1.09，=1.18〔見[1]P217表12.10〕重合度=[1.88-3.2〔+〕]×1/5]=1.24重合度系數(shù)=0.25+=0.25+=0.85=1.25×1.15×1.13×1.09=1.77=1.25×1.15×1.18×1.1=1.86彎曲最小平安系數(shù)=1.25〔見[1]P225表12.14一般可靠度〕彎曲壽命系數(shù)=1尺寸系數(shù)=1.0[]===574.4N/=[],===59.55N/[]==,齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)=0.96彈性影響系數(shù)=189.8，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.5〔見[1]P222圖12.16〕接觸最小平安系數(shù)=1.05〔見[1]P225表12.14，一般可靠度〕接觸壽命系數(shù)=1.09，=1.07〔見[1]P224圖12.18〕接觸疲勞極限=12HRC+550=12×48＋550=1126N/,許用接觸力[]===1244N/,[]===1147.4N/==455.52×=811.83[]三、軸的校核選45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理作軸=600N/，=355N/〔見[2]P25表2-7〕查[1]P314表16.2選許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力[]=30～40N/，C=118～106。此齒輪軸由泵蓋支承，右端聯(lián)軸器屬有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，有方向不定徑向力作用，=〔0.2～0.5〕，取=0.3，查附表可知聯(lián)軸器的尺寸為76mm，那么=2T/==381.6N,那么=0.3=114.48N,方向不定，按最危險(xiǎn)情況考慮?！?〕聯(lián)軸器的徑向力的彎矩圖那么=321.6N=321.6＋114.48=436.03N那么B點(diǎn)彎矩為：=114.48×95.5=1.09×N·mm彎矩圖如圖〔b〕〔2〕扭矩圖T=1.45×N·mm，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)應(yīng)力校正系數(shù)==0.58〔見[1]P315表16.3〕T=0.58×1.45×=0.84×N·mm，扭矩圖如圖〔c〕〔3〕計(jì)算彎矩圖B點(diǎn)彎矩=1.38×N·mmD點(diǎn)彎矩=0.87×N·mm那么彎矩圖為d〔4〕按彎矩校核軸的強(qiáng)度B截面校核B截面的抗彎截面系數(shù)W0.1=0.1×=1.06×，查[1]P315表16.3=55N/〔45鋼=600N/〕==12.28N/=55N/，平安〔5〕靜強(qiáng)度校核選B截面為危險(xiǎn)截面，彎曲應(yīng)力=30.85N/抗扭截面系數(shù)=0.2=0.2×=2.13×N·mm扭轉(zhuǎn)應(yīng)力==20.42N/，查[1]P41表3.2=1.4=1.4×355=497N/=0.7=0.7×355=249N/==16.11=12.19,S===9.7，查[1]P15表2.2最小許用平安系數(shù)[S]=1.5滿足要求。z(c)T圖〔b〕圖(a)xy1.38×0.87×T=1.45×0.21×z(c)T圖〔b〕圖(a)xy1.38×0.87×T=1.45×0.21×1.09×圖2.7軸校核圖由以上參數(shù)進(jìn)行齒輪泵的設(shè)計(jì)及三維造型。第四章齒輪泵的主要零部件造型設(shè)計(jì)4.1齒輪泵內(nèi)相嚙合齒輪造型設(shè)計(jì)齒輪泵內(nèi)有兩個(gè)相嚙合的齒輪，其中可由齒輪1二維工程圖進(jìn)行三維繪圖過程如下：〔1〕建立齒輪根底特征：采用旋轉(zhuǎn)特征操作；〔2〕生成漸開線齒廓：?jiǎn)螕簟盎鶞?zhǔn)〞工具條草繪曲線按鈕——單擊“從方程/完成〞——選取坐標(biāo)系——從文本中輸入以下關(guān)系式：ms=3zs=10alfa=20r=(ms*zs*cos(alfa))/2ang=t*90s=(pi*r*t)/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)z=xc+(s*sin(ang))x=yc-(s*cos(ang))y=0生成漸開線齒面；〔3〕輪齒陣列操作；〔4〕生成齒輪零件。齒輪2可參照齒輪1創(chuàng)立。圖3.1從動(dòng)齒輪工程圖圖3.2齒輪毛坯圖圖3.3齒輪漸開線曲線生成 圖3.4齒間生成圖圖3.5齒輪三維造型4.2齒輪泵殼體的造型齒輪泵左端蓋零件的創(chuàng)立過程：根據(jù)二維工程圖尺寸進(jìn)行三維造型〔1〕建立根本特征：繪制草圖，利用拉伸等命令建立閥蓋根本特征；〔2〕生成構(gòu)造特征；〔3〕對(duì)特