毕业设计方案用三维运动仿真分析齿轮泵.doc

目 录1 引言12 齿轮泵设计12.1 齿轮泵概述12.2齿轮泵设计规定12.2.1 齿轮泵工作参数规定12.2.2 齿轮几何参数规定32.3 齿轮泵重要部件参数拟定42.4 Solidworks建模62.4.1 齿轮建模62.4.2 箱体建模72.4.3 Solidworks建模基本原则72.4.4 装配体初步建模与后盖建模82.4.5 轴、短轴建模及后盖和箱体模型编辑82.4.6 键建模及轴及箱体模型编辑92.4.7 连接件选取和螺纹生成112.4.8 密封件选取133 齿轮校核154 齿轮泵闭死容积和卸荷槽194.1 闭死容积194.2 卸荷槽195 结束语206 致 谢207 参照文献211 引言随着信息技术在各领域迅速渗入，CAD/CAM/CAE技术已经得到了广泛应用，从主线上变化了老式设计、生产、组织模式，对推动既有公司技术改造、带动整个产业构造变革、发展新技术、增进经济增长都具备十分重要作用。Solidworks是一套基于WindowsCAD/CAM/CAE桌面集成系统，是由美国Solidworks公司在总结和继承了大型机械CAD软件基本上，在Windows环境下实现第一种机械三维CAD软件，于1995年11月研制成功。Solidworks市场份额增长最快、技术发展最快、市场前景最佳、性能价格比最优软件。随着Solidworks版本不断提高、性能不断提高，Solidworks已经能满足普通公司普通需求了。动画演示形象、直观，能表达文字或者论述不易解说清晰复杂产品内部构造，模仿产品工作状况，达到与非专业人士交流设计思想目。建立运动机构模型，进行机构干涉分析，跟踪零件运动轨迹，分析机构中零件速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等，并用动画、图形、表格等各种形式输出成果，其分析成果可指引修改零件构造设计或调节零件材料。设计更改可以反映到装配模型中，再重新进行分析，一旦拟定优化方案，设计更改就可直接反映到装配模型中。此外还可以将零部件在复杂运动状况下复杂载荷状况直接输出到主流有限元分析软件中以作出对的强度和构造分析5。2 齿轮泵设计2.1 齿轮泵概述齿轮泵是靠互相啮合旋转一对齿轮输送液体，分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。泵工作腔由泵体、泵盖及齿轮各齿槽构成。由齿啮合线将泵吸入腔和排出腔分开。随着齿轮转动，齿间液体被带至排出腔，液体受压排出。齿轮泵合用于输送不含固体颗粒液体，可作润滑油泵、重油泵、液压泵和输液泵。所输送液体粘度范畴为,齿轮泵构造简朴，维修以便82.2齿轮泵设计规定2.2.1 齿轮泵工作参数规定（1）流量外啮合齿轮泵在没有泄露损失状况下，每一转所排出液体体积叫做泵理论排量，以q表达。外啮合齿轮泵，普通两齿轮齿数相似，因此 (1)式中： b齿宽D齿顶圆直径a齿轮中心距t基圆节距基圆柱面上螺旋角不修正原则直齿圆柱齿轮齿轮泵理论排量： (2) 式中：m齿轮模数 z齿轮齿数 齿轮压力角理论流量： (3)式中n泵转速，单位 （r/min）实际流量： (4)式中泵容积效率，普通取0.750.9，小流量泵取小值。（2）转速齿轮泵转速不适当过高，由于离心力作用，转速高液体不能布满整个齿间，以至流量减小并引起气蚀，增大噪声和磨损，对高粘性液体输送影响更大，转速可按表1选用。（3）效率 (5)表1 流体粘度与齿顶圆线速度液体粘度124576152300520760线速度543.732.21.61.25式中：P泵进出口压力差Q流量轴功率齿轮泵能量损失重要是机械损失和容积损失，水力损失很小，可忽视不计。容积损失重要式通过齿轮端面与侧板之间轴向间隙，齿顶与泵体内孔之间径向间隙和齿侧接触线泄露损失，其中轴向间隙泄露约占总泄露量75%80%。机械效率，大流量泵低。2.2.2 齿轮几何参数规定(1) 齿数z、模数m和齿宽齿数多，泵外形尺寸大，但压力和流量脉动小。中低压齿轮泵对压力和流量脉动规定较严，普通取z=1225，高压泵为减小外形尺寸，普通取z=614，对流量脉动规定不高粘性液体输送泵可取z=68。中低压齿轮模数按表2选用。对工作压力不不大于10mP高压泵，应考虑齿轮强度，需恰当增大模数。齿宽按表3拟定。表2 流量与模数流量Q模数m4101.5210322.5332633.54631254.55 (4) 齿轮修正齿轮泵采用压力角原则渐开线齿轮，齿数少于17时均有根切现象产生，使齿轮强度削弱，工作状况变坏，须作齿轮修正，修正办法与普通齿轮修正办法略有不同，两齿轮刀具移距取正值（即离开中心），修正后节圆处齿侧间隙为0.08m,刀具切入齿轮深度即齿高h=2.3m(0.5)m，修正齿轮重要数据见表4。表3 工作压力与齿宽工作压力P齿宽b1，即规定在一对齿啮合行将脱开前，背面一对就进入啮合，因而在一段时间内同步啮合就有两对齿，留在齿间液体被困在两对啮合齿后形成一种封闭容积（称闭死容积）内，当齿轮继续转动时，闭死容积逐渐减小，直至两啮合点处在对称于节点P位置时，闭死容积变至最小，随后这一容积又逐渐增大，至第一对齿开始脱开时增至最大。当闭死容积由大变小时，被困在里面液体受到挤压，压力急剧升高，远不不大于泵排出压力，可超过10倍以上限度。于是被困液体从一切可以泄露缝隙里强行排出，这时齿轮和轴承受到很大脉冲径向力，功率损失增大，当闭死容积由小变大时，剩余被困液体压力减少，里面形成局部真空，使容解在液体中气体析出，液体自身产气愤化，泵随之产生噪声和振动，困油现象对齿轮工作性能和寿命均导致很大危害。4.2 卸荷槽为消除困油现象，可在与齿轮端面接触两侧板上开两个用来引出困液沟槽，即卸荷槽。卸荷槽有相对于节点P对称布置和非对称布置两种。它位置应保证困液空间在容积达到最小位置此前与排出腔相连，过了最小位置后与吸引腔相连通。（1）对称布置卸荷槽尺寸，卸荷槽间距 (18)本设计卸荷槽采用对称布置。当，中心距为原则值时： （19） （20） （21）卸荷槽最小宽度： （22）式中齿轮重叠系数，此处取普通机械制造业中值1.4 。普通c2.5m，以保证卸荷槽畅通，取卸荷槽宽度为6.85mm 。对原则齿轮，卸荷槽深度见表5。表5 卸荷槽深度齿轮模数 m2345678卸荷槽深度 1.01.52.54.05.57.510用插值法取卸荷槽深度值为1.25mm 。（2）非对称布置卸荷槽尺寸齿侧间隙很小（接近无齿侧间隙）时，采用非对称布置卸荷槽，其位置向吸入腔一方偏移一段距离，这样不但可以解决困液问题，还可以回收一某些高压液体。非对称布置卸荷槽尺寸，除了外，其尺寸计算公式与对称布置相似。5 结束语本设计依照外啮合齿轮泵工作原理，运用Solidworks绘制了齿轮泵零件，进行了虚拟装配，并采用老式办法进行了校核。成果表白：该设计过程具备可视化、生成模型快捷、虚拟装配精准、在装配中对零件可以直接编辑、对模型直接进行各种力学和运动学分析等特点，大大简化了老式设计中繁复工作并且能在实际产品造出之前完毕优化设计，极大地节约了成本，减少了资源挥霍。6 致 谢通过几种月学习，当前毕业设计终于完毕了！在这几种月时间里，我导师给了我极大协助，使我对与设计关于知识有了进一步理解。在设计过程中我遇到了许多困难，并且经常有不知所措冲动，由于涉及行业原则和知识，单凭自己直观理解和做法经常会出错犯下不合实际荒唐错误。而这种想法也往往会束缚设计人员思维，因而机械设计的确是一项考验人工作。教师给我提出了诸多非常宝贵建议，让我受益匪浅，也变化了我此前对机械设计浅薄结识。在运用Solidworks进行机械建模应用方面，聂教师亲自指引，让我体会到在机械设计中应用Solidworks所带来巨大便利和快捷。这将会对我后来从事设计工作有极大协助。在设计期间，诸多教师和同窗给了我很大协助，在这里向她们表达衷心感谢。7 参照文献1濮良贵，纪名刚.机械设计.北京：高等教诲出版社，2孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理.北京：高等教诲出版社，3Solidworks公司.Solidworks基本教程：零件与装配体.北京：机械工业出版社，4刑启恩.Solidworks零件设计与案例精粹.北京：机械工业出版社，5江洪，陆利锋，魏峥.Solidworks动画演示与运动分析实例解析.北京：机械工业出版社，6王兰美.机械制图.北京：高等教诲出版社，7机械工程手册编辑委员会机械工程手册传动设计卷北京：机械工业出版社，19978机械设计手册编委会机械设计手册第二卷北京：机械工业出版社，9王守城液压元件及选用北京：化学工业出版社，10李晓文英汉液压气动科技词汇哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，11刘鸿文. 材料力学. 北京.高等教诲出版社. 12哈工大力学教研室. 理论力学. 北京：高等教诲出版社.13郑竹林. 液压与气动. 成都：电子科技大学出版社.14杨天明，陈杰. 电机与拖动. 北京：中华人民共和国林业大学出版社.15宋爱平. CAD/CAM技术综合实训指引书.北京：机械工业出版社.熔体泵安装及操作阐明1、熔体泵是精密产品，使用前请仔细阅读产品使用阐明书，并按如下操作说进行操作。2、吊装DCB-100CC以上熔体泵时，应使用吊环螺钉。3、依照熔体泵轴在工作时按顺时针方向旋转来拟定泵出口和入口，安装好上下连接法兰。注意，应保证熔体泵轴对的旋转方向，否则会引起输入轴断裂、泵体损坏。4、连接螺栓强度为12.9级，并在螺纹某些上涂抹DAG154或相似耐高温油脂。连接熔体泵旋紧螺钉时用力要均匀，扭矩不得超过规定值。(单位：N.M)M10 M12 M16 M20 M24 M30 M3630 60 120 240 360 420 4805、熔体泵安装底座要平整，并调节泵座与电机传动轴同心度。在地脚螺栓均匀紧固状况下，应保证输入轴运转均匀平稳。6、万向联轴器安装误差不超过其容许偏差值，以免引起附加力，缩短轴寿命。7、对的安装好先后压力传感器和温度传感器。8、将熔体泵安装好后，设定电气参数，连接电源进行熔体泵预热，从进口喷入少量硅油、用工具转动传动某些，作初始润滑。以不不不大于100/hr速度升温，升温到工艺规定温度，并进行保温预热。9、注旨在没有达到工作温度前不要启动泵，否则有也许导致泵损坏。10、熔体泵是靠输送物料做润滑剂，因此禁止长时间无料空转。11、开车运转前，先用手动工具转动传动轴（这时传动轴与减速电机暂时脱离），手感平稳均匀，再联上减速电机，开电机做低速运营无异常响动，运营平稳后，逐渐调至工艺转速。12、将主机打开，检测入口压力，证明有料进入熔体泵，此时将主机暂停一会，等泵内进料，轴承润滑后可将主机继续打开，但要特别注意一定不要使入口压力骤然升高，否则有也许将泵卡死或损坏。13、稳定运转一段时间，等轴承充分润滑后将泵转速提高到10转。14、主机转速也相应提高，并依照入口压力状况随时调节螺杆速度，普通试机时候在入口压力1MPA以内就行，不要太高，防止浮现意外。15、注意观测入口和出口压力，发现异常及时停机检查。如果一切正常，逐渐提高转速，继续观测入口和出口压力状况。直到提到正常速度。16、稳定后可以将入口压力提高到1-3MPA,并设定最高3-5MPA主机停机（最高入口压力由泵型号决定），以保证系统安全。17、依照运营状况可切换到自动运营状态（注意电流和扭矩保护一定要打开，防止自动状态下下调节速度瞬间过大）。18、自动运营30分钟以上，可依照系统状况调节系统参数。19、做好熔体过滤，防止异物进入泵体。20、泵进口管道要有排料口，以便放流。