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哈 尔 滨 理 工 大 学

《数字化设计与仿真》技能训练

题 目：
院、 系：
姓 名：
学 号：
指引教师：

1 月 6 日
目录
摘要 III
一、技能训练目 - 1 -
二、重要技术参数与规定 - 2 -
三、实物拆装与测绘 - 3 -
四、原理分析与计算 - 9 -
1、工作原理分析 - 9 -
（1）下泵盖尺寸拟定 - 10 -
（2）上泵盖尺寸拟定 - 11 -
（3）泵体尺寸拟定 - 11 -
（4）齿轮轴尺寸拟定 - 12 -
（5）积极轴尺寸拟定 - 12 -
（6） 从动轴尺寸拟定 - 13 -
（7）螺钉选取及尺寸拟定 - 13 -
五、参数化设计与仿真 - 15 -
1、零件建模 - 15 -
（1）下泵盖建模 - 15 -
（2）上泵盖建模 - 16 -
（3）中段建模 - 17 -
（4）弹性挡圈建模 - 17 -
（5）螺钉建模 - 18 -
2、虚拟装配 - 19 -
为所有建模完毕零件进行装配 - 19 -
六、工程图图样设计 - 20 -
1、装配图设计 - 20 -
（1）装配图转换 - 20 -
（2）装配图标注 - 20 -
2、零件图设计 - 21 -
(1)零件图转换 - 21 -
(2)零件图标注 - 21 -
七、技术经济评价 - 23 -
结束语 - 24 -
参照文献 - 25 -

摘要
《数字化仿真与设计》技能训练是在学习有关专业方向课和专业选修课程后，进行一次综合性设计技能训练。通过综合技能训练，使学生可以运用所学过基本课、学科基本课、专业平台课和专业方向课关于理论知识，以及实习、实验等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识目。
齿轮泵是液压系统中广泛采用一种液压泵,它普通做成定量泵,按构造不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广。齿轮泵CB-B32是外啮合齿轮泵中常用一种。泵积极齿轮旋转，齿轮泵右侧（吸油腔）齿轮脱开啮合，齿轮轮齿退出齿间，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中油液在外界大气压作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。随着齿轮旋转，吸入齿间油液被带到另一侧，进入压油腔。这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间某些油液被挤出，形成了齿轮泵压油过程。齿轮啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开，起配油作用。当齿轮泵积极齿轮由电动机带动不断旋转时，轮齿脱开啮合一侧，由于密封容积变大则不断从油箱中吸油，轮齿进入啮合一侧，由于密封容积减小则不断地排油，这就是齿轮泵工作原理。
CB-B32齿轮泵应用范畴：用于机床、工程机械液压系统，作为液压系统动力源，也可作润滑泵，输油泵使用。

本次《数字化仿真与设计》技能训练工作内容涉及：原理分析与设计计算、参数化设计与仿真、迅速成型与分析、工程图样设计和编制技术文献五某些。

核心词：齿轮泵；数字化设计；数字化仿真；齿轮泵拆装
一、技能训练目
《数字化设计与仿真》技能训练是在学习有关专业方向课和专业选修课程后，进行一次综合性设计技能训练。通过综合技能训练，使学生可以运用所学过基本课、学科基本课、专业平台课和专业方向课关于理论知识，以及实习、实验等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识目。
通过对机械系统中典型机构分析、三维设计、迅速成型和工程设计等当代设计技术训练，使学生们加深对机械产品当代设计办法、设计过程和设计技巧理解；通过对典型机构三维设计、仿真设计和迅速成型综合性训练，使学生们巩固并加强对三维设计、三维高档应用技术等知识认知；通过对典型机构工程设计、设计计算和技术文献编写，使学生们掌握查阅有关工程设计手册、设计原则和设计资料办法，巩固并加深对实用设计技术知识认知。通过对典型机构设计，使学生们可以获得机电产品当代设计技术综合性技能训练，提高工程技术设计能力，加强三维技术设计与仿真能力，提高分析和解决工程技术问题能力及创新意识，为培养具备高素质应用型卓越机械工程技术人才奠定良好基本。

二、重要技术参数与规定

CB-B32低压齿轮油泵是将机械能转换为液压能转换装置。
CB-B32齿轮泵应用范畴：用于机床、工程机械液压系统，作为液压系统动力源，也可作润滑泵，输油泵使用

CB-B32齿轮泵技术参数

型号
额定流量
h/min
额定压力
Pa
额定转速
min
容积效率
h容%
驱动功率
w
重量
g
CB-B32
32
2.5
1450
≥90
1.65
5.8
CB-B32齿轮泵技术规格
型号
C
E
H
C1
C2
D
D1
d
E1
T
b
M
K1
K2
CB-B32
121
86
128
30
35
50
φ65
φ16f7
50
42
5
M8
Z3/4"
Z3/4"

三、实物拆装与测绘
齿轮泵虽然构造简朴， 但种类较多， 构造各异。实验室内供
拆装为CB--B型齿轮泵， 其排出最高压力为2.5MPa。
1.拆装应注意事项
（1）预先准备好拆卸工具。
（2）螺钉要对称松卸。
（3）拆卸时应注意作好记号。
（4）注意碰伤或损坏零件和轴承等。
（5）紧固件应借助专用工具拆卸，不得任意敲打。
（6）注意拆装顺序，严防破坏性拆卸，以免损坏机器零件或影响精度。
（7）拆卸后应将零件按类别妥善保管，防止混乱和丢失
2.测绘前准备工作
（1）指引教师布置测绘任务，强调测绘过程中设备，人身安全等注意事项。
（2）学生自选测绘部件，领取有关量具，工具等。
（3）学生准备绘图工具，草图图纸并做好测绘场地清洁卫生。
3.理解部件
仔细阅读指引书及关于资料，全面分析理解测绘对象用途，性能，工作原理，构造特点以及装配关系等。
4.拆卸部件
在初步理解部件基本上，依次拆卸各零件，这样可以进一步弄清部件中各零件装配关系，构造和作用，弄清零件间配合关系和配合性质。
5. 测绘时惯用到工具
游标卡尺，千分尺，内卡，外卡，钢尺，角度规，R规等。
6.画装配示意图时应注意如下两点：
（1） 图形画好后，应在图样上注写零件统一编号或名称；
（2） 原则件应及时拟定其尺寸规格。
7. 拆卸环节
（1）用内六角扳手将输出轴侧端盖螺丝拧松 (拧松之前在端盖与本体
结合处作上记号) 并取出螺丝。
（2）用螺丝刀轻轻沿端盖与本体结合面处将端盖撬松,注意不要撬太深， 以免划伤密封面，因密封重要靠两密封面加工精度及泵体密封面上卸油槽来实现。
（3）将端盖板拆下，将主、从动齿轮取出,注意将主、从动齿轮与相应位置做好记号
（4）用煤油或轻柴油将拆下所有零部件进行清洗并放于容器内妥善保管， 以备检查和测量。
8. 安装环节
（1）将啮合良好主、从动齿轮两轴装入左侧（非输出轴侧）端盖轴承中,装复时应按拆卸所作记号相应装入,切不可装反。
（2）上右侧端盖,上紧螺丝,拧紧时应边拧边转动积极轴，并对称拧紧,以保证端面间隙均匀一致。
（3）装复联轴节,将电动机装好,对好联轴节,调节同轴度,保证转动灵活。

四、原理分析与计算
1、工作原理分析
（1） 外啮合齿轮泵工作原理图如图1.2所示：

图1-2齿轮泵工作原理图
本设计阐明书仅讲述齿轮泵CB-B32，为典型外啮合型齿轮泵。其工作原理是：齿轮泵具备一对互相啮合齿轮，齿轮（积极轮）固定在积极轴上，齿轮泵轴一端伸出壳外由原动机驱动，齿轮泵另一种齿轮（从动轮）装在另一种轴上，齿轮泵齿轮旋转时，液体沿吸油管进入到吸入空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合（齿与齿啮合前），然后进入压油管排出。
由图可见，这种泵壳体内装有一对外啮合齿轮。由于齿轮端面与壳体 端盖之间缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面间隙也很小，因而可以当作将齿轮泵壳体内分隔成 左、右两个密封容腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧齿轮逐渐脱离啮合，露出齿间。因而这 一侧密封容腔体积逐渐增大，形成局部真空，油箱中油液在大气压力作用下经泵吸油 口进入这个腔体，因而这个容腔称为吸油腔。随着齿轮转动，每个齿间中油液从右侧被带到 了左侧。在左侧密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔体积逐渐减小，把齿间油 液从压油口挤压输出容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵吸、压油口不断地吸油 和压油，实现了向液压系统输送油液过程。在齿轮泵中，吸油区和压油区由互相啮合轮齿和泵体分隔开来，因而没有单独配油机构。
、设计计算
2.1 齿轮设计计算
（1）由于此外啮合齿轮泵是中高压齿轮泵因此材料强度规定较高，依照资料文献选取齿轮材料为40Cr。
（2）拟定参数
依照齿轮泵排量公式
………………………(1)
………………………………………………(2)
式中 B—齿宽（mm）
V—公称排量（ml/r）
z—齿轮齿数
m—模数（mm）
依照额定压力P=10MPa
依照原则选取齿数z=14，B/m=5.4，代入数据得

取整得m=5mm，齿轮其她参数：压力角
变位系数
齿宽mm
（3）校核：
齿轮泵排量校核

误差不大于5 %，合格。
按齿根弯曲疲劳强度校核齿轮：因从动轮受力大因此只需校核从动轮。
依照校核公式
……………………………………………(3)
拟定式中各参数：D=mz=5x14=70mm
n＝（V×60×1000）／（π·D）＝1287r／min

查手册得：

将其代入得：

因此齿轮合格。

2.2 轴设计与校核
齿轮泵工作时，作用在齿轮轴颈及轴承上径向力，由液压力和齿轮啮合力构成。
1.液压力 是指沿齿轮圆周液体压力所产生径向力F。液压力大小和方向取决于液体压力沿齿顶圆周分布状况，吸油腔区段（其夹角为）受压力作用，压油腔区段（其夹角为）受压力作用，吸压油腔之间过渡段（其夹角为）所受压力是变化（由升至）。为计算简便，可近似以为吸压油腔间过渡段，承受沿齿轮圆周线性分布压力， 在实际设计时，齿轮所受总液压力亦可按下列近似公式计算

液压力作用在积极齿轮上产生径向力和作用在从动齿轮上产生径向力，其大小与方向完全相似。
2.啮合力 是指两齿轮啮合是，由彼此在啮合点互相作用而产生径
力。
作用在积极轮上啮合力，其方向与作用在积极齿轮上液压力方向相反，可抵消一某些液压力；作用在从动齿轮上啮合力，其方向与作用在从动轮上液压力方向相似，增大了径向力。由于齿轮泵在工作过程中，啮合点位置在节点附近来回变动，因此啮合力也是变化。
在实际设计中，齿轮轴颈所受径向力F（涉及液压力和啮合力），可按下列近似公式计算

3、零件尺寸拟定
3.1左泵盖尺寸拟定

图3-1 左端盖

3.2右泵盖尺寸拟定

图3-2 右端盖
3.3泵体尺寸拟定

3-3 泵体
3.4齿轮尺寸拟定

3-4 齿轮
3.5积极轴尺寸拟定

3-5 积极轴
3.6 从动轴尺寸拟定

3-6 从动轴

五、参数化设计与仿真
1、零件建模
1.1左泵盖建模
新建文献，并进入建模界面。点击【草绘】绘制左泵盖基本图形,完毕后进行拉伸，在已完毕圆柱形基本上进行二次拉伸，完毕四半圆形拉伸图案。再进行倒角，依次对模具进行插孔，再次倒角后完毕图形如图5-1所示。

图5-1 左端盖
1.2泵体建模
新建文献，并进入建模界面。点击【草绘】绘制泵体基本图形，运用抽取左泵盖中与泵体相似面和孔，用拉伸就可以做出泵体大体模样，然后用打孔就可做出中间几种大孔，相交处用倒圆。如图5-2所示。

图5-2 泵体

1.3右端盖建模
新建文献，并进入建模界面。点击【草绘】绘制右端盖基本图形，同上运用曲线几何连接抽取泵体和左泵盖中几种相似面和孔，用拉伸就可以做出右泵盖，由于右泵盖内容比较复杂，还要在其上面做一种草图，要两次拉伸。如图5-3所示。

图5-3 右端盖

1.4螺钉建模
新建文献，并进入建模界面。用草绘和拉伸完毕螺钉基本建模。点击【倒斜角】功能按钮为螺钉头进行倒斜角，如图5-4所示。

图5-4 螺钉
运用拉伸求差法对螺钉头倒斜角后大圆面进行修剪，从而得出深度为2.5mm，宽度为3mm拧口。以倒斜角后所剩小圆面为基准面草绘一种直径为10mm圆。使用【拉伸】功能按钮对新画圆拉伸，拉伸长度为53.2mm。点击【倒斜角】功能按钮对新拉伸圆柱末端倒角，输入偏置1mm，角度45°。最后点击【螺纹】功能按钮为螺钉添加长度为16mm螺纹，如图5-4所示。完毕建模后，单击保存。

1.5卡簧建模
卡簧重要用来在轴上或孔中将零件定位、锁紧或止退。而所选弹性卡簧卡在轴槽中有有效止退作用。弹性卡簧拟定由轴直径来拟定，防止齿轮纵向移动。弹性卡簧形状如图5-5所示，通过此图及有关数据可进行三维图形建模。

图5-5 卡簧

2、虚拟装配
2.1为所有建模完毕零件进行装配
点击【新建】-【组件】，进入装配界面，如下方右泵体为接地固定零件进行装配。装配时，各个零件必要添加相应约束，合理约束是运动仿真必要前提。装配必要约束如图5-6所示。

图5-6 装配图
装配必要约束共有8种，分别为：配对、对齐、角度、平行、垂直、中心对齐、距离和相切。例如：面与面匹配需要用到匹配和对其；销与孔匹配需要用到中心对齐和距离等。装配顺序没有固定规定，但尽量依照从内到外，从繁到简顺序。

六、工程图图样设计
由于Pro-E软件中不提供国家制图原则（GB），因此进行设计前，点击主菜单【文献】，依次选取【实用工具】-【顾客自定义设立】，进入后对UG文献内图纸、线条、注释等进行国标（GB）设立。设立完毕后，重新启动UG软件，设立生效。
1、装配图设计
1.1装配图转换
打开软件，新建文献，并点选【非主模型板块】前面“√”。此时浮现对话框，选取装配图模型点击拟定进入。
点击【起始】-【制图】，进入制图界面，选取图纸尺寸为A2，设立投影面方向为“左”，点击拟定进入制图界面。点击【基本视图】按钮，按照主视图、左视图和俯视图顺序放置图形。右键点击其中一图形边界，点击【扩展】按钮，运用【曲线】工具中【艺术线条】勾勒出需要进行剖面区域，然后邮件单击图外区域取消【扩展】命令。点击【局部剖】功能按钮，运用刚刚所做艺术线条对视图进行局部剖。
1.2装配图标注
点击【自动判断尺寸】功能按钮对二维视图长度、宽度、直径等基本尺寸进行标注。
点击【插入】-【符号】-【表面粗糙度符号】对特殊部位进行表面粗糙度标注。
点击【注释构造器】功能按钮，为二维视图添加技术规定等文本。完毕二维视图后，将Pro-E文献导出成为Auto CAD使用DWG文献，进行出图，成图效果如图6-1所示。

图6-1 装配图成图
2、零件图设计
2.1零件图转换
打开Pro-E软件，新建文献，并点选【非主模型板块】前面“√”。此时浮现对话框，选取装配图模型点击拟定进入。
点击【起始】-【制图】，进入制图界面，选取图纸尺寸为A3，设立投影面方向为“左”，点击拟定进入制图界面。点击【基本视图】按钮，按照主视图、左视图和俯视图顺序放置图形。右键点击其中一图形边界，点击【扩展】按钮，运用【曲线】工具中【艺术线条】勾勒出需要进行剖面区域，然后右键单击图外区域取消【扩展】命令。点击【局部剖】功能按钮，运用刚刚所做艺术线条对视图进行局部剖。
2.2零件图标注
点击【自动判断尺寸】功能按钮对二维视图长度、宽度、直径等基本尺寸进行标注。
点击【插入】-【符号】-【表面粗糙度符号】对特殊部位进行表面粗糙度标注。[6]
点击【注释构造器】功能按钮，为二维视图添加技术规定等文本。完毕二维视图后，Pro-E文献导出成为Auto CAD使用DWG文献，进行出图。成图效果如图6-2所示。

图6-2零件图成图

七、 技术经济评价
对产品设计方案评价如下：

方案
较好
较好
普通
较差
使用
0.32
0.28
0.14
0.26
加工
0.20
0.42
0.33
0.05
装配
0.25
0.20
0.30
0.25
维修
0.18
0.32
0.43
0.07
美观
0.11
0.29
0.34
0.26

（1）建立因素论域和评语论域。
因素论域：U={使用 加工 装配 维修 美观}
=（0.3 0.15 0.15 0.25 0.15）
评语论域：V={较好 较好 普通 较差 }
=（0.9 0.7 0.5 0.3）
（2）构建模糊矩阵。依照上表可得模糊矩阵为：
R=
（3）评语综合。
X＝U·R＝（0.3 0.15 0.15 0.25 0.15）·
＝（0.218 0.166 0.345 0.181）
综合评分：
Z==0.9×0.218+0.7×0.116+0.5×0.345+0.3×0.181=0.543

结束语
不知不觉中，两周技能训练接近尾声，回忆两周来点点滴滴可谓是受益匪浅。
本次技能训练中，通过与队友配合和互相之间协助，咱们顺利完毕了这次技能训练任务。技能训练中每一种环节都给咱们带来了诸多收获，无论是对机械设计更进一步理解，还是对UG软件操作更加得心应手，无论是大收获还是小收获，当它们累积到一起后来，对咱们而言都是一次个人能力巨大升华。
在设计过程中，诸多资料都需要自己去查阅，每天都要奔波图书馆好多次，或者百度一遍又一遍，但是掌握新知识却是一笔不小财富。
这次技能训练顺利完毕离不开我队友和教师。队友配合和勉励，明确分工，准时完毕各自任务，都是顺利完毕最后任务前提条件。教师协助纠正了诸多设计上错误，也提出了诸多更加合理意见和建议，为我设计铺垫了一条更加合理化道路。在此，我要特别感谢段教师、刘教师和唐教师三位教师，感谢她们让我学到了更多知识。
本次技能训练对我后来工作和学习增添了更多知识力量，真心感谢所有协助过我人，无论是教师、队友还是图书馆阿姨，谢谢你们对我协助！
最后，由于学习面狭窄和个人能力局限性，本次技能训练中也许会浮现诸多局限性和错误之处，恳请答辩教师给与指正和辅导。

参照文献
[1]于慧力 《机械设计》 科学出版社 第三版，
[2]王树勋 《UG NX4.0三维建模教程》 华南理工大学出版社，
[3]詹友刚 《ProE迅速入门教程》 机械工业出版社，
[4]张景田 《画法几何及机械制图》 哈尔滨工业大学出版社，