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ProE的齿轮泵的机构及零件设计

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Pro/E的齿轮泵的机构及零件设计

姓 名：
学 号：
专业班级：07 模 具
学 期:2008—2009第二学期
任课老师：
提交日期：2009/06/09

目录

一. 课程设计目的、任务及其要求 ····················· 2
二. 摘要及关键词 ··································· 3
三. 所设计齿轮泵的作用、特点及适用对象 ············· 4
四. 设计概要 ······································· 5
五. 齿轮泵零件设计步骤（部分零件) ················· 6
六. 齿轮泵的装配步骤 ······························· 15
七. 齿轮的工程图绘制 ······························· 20
八. 零件设计的总结与体会 ··························· 22
九. 参考文献 ······································· 23

一.课程设计目的、任务及其要求
1. 目的
通过对齿轮泵的设计,使学生熟悉和掌握应用专业CAD/CAM软件（PRO/E）进

行产品零件设计、装配设计等内容的基本步骤和方法.并结合机械原理及机

械设计相关知识对产品中所用到的齿轮机构等进行设计，进一步掌握所学专

业知识.
２。 任务
(1）、查阅相关资料，理解和掌握齿轮泵工作原理；
（2）、结合实际，完成齿轮泵各零件的设计；
（3）、齿轮泵的整体装配设计；
(4）、齿轮泵装配爆炸图的设计；
（5）、生成一个齿轮的工程图。
3. 要求
本次课程设计是绘制一个完整的齿轮泵，通过课程设计让学生掌握PRO/E

的绘图技巧,具备绘制常见机械零件的能力。时间为一个星期。要求如下：
（1）、根据所给的图形数据，绘制各个零件的三维图；
（2)、独立完成所要求的实训任务，不得抄袭；
(3）、按时完成设计任务后,上交有关电子文档资料，按要求撰写课程设
计论文并上交.
二、摘要及关键词
1、 摘要
齿轮泵装配体主要由前盖、支座、后盖、齿轮、齿轮轴、轴、销、螺钉等零部件组成.通过对PRO/E齿轮泵装配体组成零件的绘制和装配，深入了解运用
CAD/CAM程序软件（PRO/E）。使大家掌握利用PRO/E进行机械零件设计的工程
设计方法，建立PRO/E机械设计的整体思路。
2、 关键词
绘图环境的定制 旋转命令的使用 拉伸命令的使用 基准面的确
定 孔、倒角、倒圆角命令的运用 特征操作命令的使用 曲线生
成命令的使用
三、所设计齿轮泵的作用、特点及适用对象
齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，它一般做成定量泵，按结构不
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。此
次所使用PRO/E设计的齿轮泵恰为外啮合齿轮泵.
1、 齿轮泵的作用

动力元件起着向系统提供动力源的作用,是系统中不可缺少的核心元件。液
压系统是以液压泵作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将
原动机（电动机或内燃机)输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种
能量转换装置.齿轮泵为液压泵的一种，齿轮泵的作用即为液压泵在液压系
统中的作用，为液压系统的动力元件.

2、 齿轮泵的特点

优点：结构简单紧凑，尺寸小,重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠,
自吸能力强，对油液污染不敏感，维护容易。

缺点：一些机件承受不平衡的径向力，磨损严重，泄露大，工作压力的提
高受到限制,流量脉动大,因而压力脉动和噪声都比较大，排量不可调。

3、 齿轮泵的适用对象
在筑路机械、港口机械以及小型工程机械中，采用抗污能力较强的齿轮泵。
四、设计概要
1、采用PRO/E进行齿轮泵计算机辅助设计的原因

近年来随着计算机技术的开发运用发张，其运用领域越来越广。PRO/E是由
美国PTC公司推出的一款功能强大的CAD/CAM/CAE集成软件。PRO/E版本的更新
发展越来越完善，被更多的运用于机械零件的开发和应用中去.在学校期间通过
熟悉PRO/E软件功能，掌握使用PRO/E进行相关设计的操作方法和技巧，从而为
以后进入相关企业、设计公司工作打下扎实的基础.此次齿轮泵零件设计采用
PRO/E计算机辅助设计，使我们进一步了解和掌握PRO/E零件设计、零件装配设
计等内容的基本步骤和方法。

2、所设计齿轮泵所包括的零件数量及零件之间的装配关系

零件组成及其数量：
前盖、后盖、支座、轴、齿轮、出轮轴、键各一个,定位销两个,紧固螺钉
十二个。
零件之间的装配关系：
齿轮组件装配体:齿轮组件由齿轮通过键与轴连接而成；
齿轮泵的初步装配:前盖和支座先通过定位销定位，再通过紧固螺钉进行连
接,调入齿轮轴进行装配；
齿轮泵的二次装配:齿轮组件和齿轮泵的初步装配进行装配，再通过紧固螺
钉将后盖与齿轮泵的初步装配进行连接。
五、齿轮泵零件设计步骤（部分零件）
一、齿轮轴的设计步骤

1、齿轮轴轮辐
（1）、创建新文件。单击界面上部工具栏中的“新建文件”按钮，出现“新建”对话框,在这个对话框的“类型”栏中选择“零件”按钮，在“名称”文本框内输入CHILUNZHOU.PRT单击“确定”按钮,弹出“新文件选项”对话框，选择mmns_part_solid,单击“确定"按钮，进入绘图界面.
（2）、设置绘图基准.选择界面右端绘图工具栏中的“旋转”按钮，窗口下面出现如图1—1所示的旋转功能菜单和按钮。
图1-1
选择“位置"按钮，打开“位置”上滑面板。选择“定义”命令，弹出“草绘”对话框,选择RIGHT基准面为草绘平面，单击“草绘”
对话框中的“草绘”命令，接受默认参照方向进入草绘模式。
(3）、绘制草图.首先单击界面右端绘图工具栏中的中心线按钮绘制一条中心线（对齐至TOP面）。再单击直线按钮绘制如图1-2所示的外形线（必须封闭)。

图1—2
（4）、按给出的尺寸修改草图尺寸。选择 “确认”按钮，完成草绘特征。
（5)、生成特征。在“旋转”功能菜单中选择按钮，输入深度处选择，再选择按钮完成旋转特征。如图1-3所示。
（6）、生成倒角.单击界面右端绘图工具栏中的“倒角”按钮,弹出“倒角”菜单选择圆柱外侧的边进行倒角。选择45xD，在菜单栏中输入1.00，选择按钮完成倒角特征.
（7）、重复上述步骤，对齿轮4个棱边依次进行倒角，完成特征如图1-4所示。

图1—3

图1-4
2、齿轮轴齿形曲线
（1）、生成齿根圆和分度圆曲线
1）、设置绘图基准。选择右侧窗口中的“草绘曲线”按钮，弹出“草绘”对话框，选择FRONT基准面为草绘平面，单击“草绘”对话框中的“草绘”命令,接受默认参照方向进入草绘模式。
2）、绘制草图.单击界面右端绘图工具栏中的同心圆按钮，制作两个同心的圆.
3）、修改草图尺寸。使用界面右端绘图工具栏中的尺寸修改“选择”按钮,依次选择两个圆的直径进行尺寸修改,修改后直径尺寸分别20.625和27.5，如图1—5所示.

图1—5
择“确认"按钮，完成齿根圆及分度圆的绘制特征，如图1-6所示.

图1—6
（2)、利用方程绘制齿廓外形曲线
1）、设置绘图基准.单击“曲线”按钮，出现菜单管理器菜单，选择“从方程”项并点击完成弹出下一个菜单。按要求选取坐标系，在界面左端的模型树显示区域选择DEFAULT_CSYS，弹出一个菜单管理器,选择其中的“笛卡尔”选项。
2）、输入曲线方程.系统打开rel。ptd,在其中输入齿廓的曲线方程，如图1-7所示。

图1—7
3）、生成曲线。在如图1-7所示记事本对话框内选择文件—保存选项，点击关闭按钮关闭记事本再选择菜单管理器所示中“曲线：从方程"菜单，单击“确定”按钮,完成曲线。
4）、镜像曲线。选择刚刚生成的曲线,单击界面右端绘图工具栏中
的“镜像”按钮,窗口下面出现“镜像”菜单框，直接选取TOP面为镜像参考面，单击按钮，完成曲面镜像。
5)、旋转复制曲线.选择刚刚镜像得到的曲线,点击上面主菜单中的“编辑”—“复制”项.再选择“编辑”—“选择性粘贴"项,弹出选择性粘贴菜单，选择“对副本应用移动／旋转变换",点击“确定”按钮。
屏幕下方出现如图1—8所示“旋转”功能菜单.选取“旋转”按钮，并选择屏幕中轴的中心线为参照，在角度栏中输入旋转角度-16.2921°，单击按钮，完成曲线的旋转复制,如图1—9所示。

图1-8

图1-9

3、齿轮轴完成造型
（1）、生成齿形并阵列
1）、设置绘图基准。选择界面右端绘图工具栏中的“拉伸”按钮，窗口下面出现“拉伸”功能菜单。
依次选择“放置”—“定义”项，弹出草绘对话框，选择FRONT基准面为草绘平面，单击“草绘"对话框中的“草绘”命令，接受默认参照方向进入草绘模式。
2）、绘制草图.单击界面右端绘图工具栏中的“应用边”按钮，选择两条弧线、齿根圆及齿顶圆（共计4条弧线），再选择“修剪”按
钮,修剪或延伸草图，选择 “确认”按钮，完成草绘特征.
3）、切削出齿槽.在“拉伸”功能菜单中选择“实体"按钮并选择“去除材料”按钮，再点击“选项"，打开“选项”上滑面板，在“第1侧”与“第2侧”中均选择“穿透"按钮。单击按钮，完成齿轮槽特征，如图1—10所示。
4）、生成齿根圆角。单击界面右端绘图工具栏中“圆角"按钮，输入R值1。2，再次选择如图1-10所示齿根的两棱，单击按钮，完成圆角特征，如图1—11所示。
5)、制作齿槽组.依次选择主菜单中的“编辑”—“特征操作”项，弹出“特征操作”菜单管理器。选择“组”，弹出“组"创建菜单，选择“局部组”，在窗口下面出现信息“输入组名字：”，输入ALVEOLUS，单击按钮。

图1—10

图1—11
按住键盘上的〈Shift〉键，再选择刚刚生成的齿槽和齿根圆角特征，再选择右侧“菜单管理器”里的“完成”及“完成/返回”菜单，完成组的创建。
6）、旋转复制齿槽。选择刚刚创建的ALVEOLUS组，单击上面主菜单的“编辑”—“复制"项，再重复选择“编辑”—“选择性粘贴”项，弹出选择性粘贴菜单，同时选择“使副本完全从属于要改变的选项”与“对副本应用移动/旋转变换",单击“确定”按钮.在屏幕下
方的菜单中选择“旋转”按钮，并选择屏幕中的中心线为参照，在角度栏中输旋转角度36°，单击按钮，完成齿槽的旋转复制。
7）、齿槽阵列。选择刚刚复制的齿槽特征，单击界面右端绘图工具栏中的“阵列”按钮，点击屏幕中出现的角度尺寸,在弹出的小窗口内输入36，按回车键.
在界面下端的“阵列"功能菜单中输入阵列数量9，点击按钮完成齿槽阵列,如图1-12所示。

图1-12
二、支座的设计步骤

1、生成泵腔外形
（1）、创建新文件。单击界面上部工具栏中的“新建文件”按钮,出现“新建”对话框在这个对话框的“类型"栏中选择“零件”按钮，在“名称”文本框内输入ZHIZUO.PRT，单击“确定”按钮，弹出“新文件选项”对话框，选择mmns_part_solid选项，单击“确定”按钮，进入绘图界面。
（2）、设置绘图基准面.选择界面右端绘图工具栏中的“拉伸"按钮,窗口下面出现拉伸功能菜单，依次选择“放置”-“定义”项，弹出“草绘”对话框，选择FRONT基准面为草绘平面，单击“草绘”对话框中的“草绘”命令，接受默认参照方向进入草绘模式。
(3）、绘制草图.使用界面右端绘图工具栏中的绘图按钮绘制泵体外形.使用注修改草图尺寸，选择 “确认”按钮,完成草绘特征。
(4）、生成拉伸实体特征在“拉伸"功能菜单中分别选择“实体"和“两侧”按钮，输入拉伸高度24，再选择右侧按钮,完成拉伸特征。
（5）、选择界面右端绘图工具栏中的拉伸按钮，再选择界面下端拉伸工具栏中的“去除材料”按钮。以FRONT面为基准平面，进入草绘界面,以上一个草绘平面中的泵体外形为参照，按要求绘制螺纹孔和定位孔位置尺寸。如图2—1所示,选择“确认”按钮。

图2-1
（6）、生成螺纹修饰。依次选择界面主菜单中的“插入”—“修饰”-“螺纹"项.弹出“修饰:螺纹”对话框，按绘图要求修饰螺纹孔。
2、生成支座外形
（1）、设置绘图基准面。选择界面右端绘图工具栏中的“拉伸”按钮，窗口下面出现拉伸功能菜单，依次选择“放置”-“定义”项，弹出“草绘”对话框，选择FRONT基准面为草绘平面，单击“草绘”对话框中的“草绘”命令,接受默认参照方向进入草绘模式。
（2）、绘制草图。使用界面右端绘图工具栏中的绘图按钮绘制泵体支座外形.使用标注修改草图尺寸,选择 “确认”按钮,完成草绘特征。
（3)、生成拉伸实体特征。在“拉伸”功能菜单中分别选择“实体”和“两侧”按钮，输入拉伸高度16，再选择右侧按钮，完成拉伸特征.
3、生成进出油口外形
（1)、选择界面右端的“拉伸”按钮，窗口下面出现他的功能菜单，依次选择“放置"—“定义”项，弹出“草绘”对话框，选择泵腔外形外侧中的左侧平面为草绘平面，单击“草绘”对话框中的“草绘”命令,接受默认参照方向进入草绘模式。
(2）、绘制草图。使用界面右端工具栏中的绘图按钮绘制油口外形，按要求修改草图尺寸。选择 “确认”按钮，完成草绘特征。
（3)、生成拉伸实体特征.在“拉伸”功能菜单中分别选择“实体”和“两侧"按钮,输入拉伸高度7，再选择右侧按钮，完成拉伸特征。
(4）、生成进、出油口螺纹孔。单击工具栏中的孔工具按钮，窗口出现“孔工具”功能菜单,单击放置，主参照选择油口的中心线，激活此参照，选择油口端面。
在界面下端的菜单栏中分别选择“标准孔”：ISO、“螺钉尺寸"：M18x2、“单侧”：20，再选择锥孔按钮.单击“形状”，打开“形状”上滑面板按照作图要求的尺寸进行各项设置.
(5)、将生成的油口以RIGHT基准面为对称平面进行镜像，得到另外一个油口，如图2-2所示。

图2-2

六、齿轮泵的装配步骤
一、齿轮组件装配

1、创建新文件夹
单击界面上部工具栏中的“新建文件”按钮,出现“新建”对话框，在这个对话框的“类型”栏中选择“组件”按钮,在“名称"文本框内输入CHILUNZUJIAN_ASM，单击“确定”按钮,弹出“新文件选项"对话框，选择mmns_asm_design,单击“确定"按钮,进入绘图界面.
2、调入轴零件
单击界面右端绘图工具栏中“添加组件”按钮，在弹出窗口中选择ZHOU。PRT调入弹出“组件放置”功能菜单.
选择提示区的“放置”按钮,系统弹出上拉列表。选择“约束类型”为“缺省"，单击按钮，完成周零件的调入。
3、调入键零件
单击界面右端绘图工具栏中“添加组件”按钮，在弹出窗口中选择JIAN.PRT调入.
在弹出的“元件放置"功能菜单中，约束选择“匹配”，约束中“偏移"设置为“重合”，然后选择两个适当的匹配面1、2分别作为组件和元件的匹配面；单击“放置"上拉列表中的“新建约束”按钮，创建新的约束类型，在图调入轴所示约束中将约束类型修改为“插入”，系统自动默认偏移类型为“重合”，再单击“新建约束"按钮,然后选择图调入键零件所示的插入面1和插入面2。单击“确定”按钮完成键和轴的装配。
4、调入齿轮零件
单击界面右端绘图工具栏中“添加组件"按钮，在弹出窗口中选择CHILUN。PRT调入。
在弹出的“元件放置”功能菜单窗口中“约束"选择为“匹配”项,然后选择图调入齿轮所示的匹配面1、2，再单击“新建约束”按钮，“元件设置”功能菜单的约束中“偏移”设置为“重合",增加约束选择“对齐”，然后选择如图调入齿轮所示的对齐面1、2,将“元件放置”—“约束"—“偏移”项设置为“重合”，再单击新建约束按钮，完成轴的装配。它的装配爆炸图如图6-1所示.

图6-1
二、齿轮泵的装配
1、创建新文件夹
单击界面上部工具栏中的“新建文件”按钮，出现“新建”对话框,在这个对话框的“类型”栏中选择“组件”按钮，在“名称”文本框内输入CHILUNBENG_ASM,单击“确定"按钮，弹出“新文件选项”对话框,选择mmns_asm_design，单击“确定”按钮,进入绘图界面。
2、调入支座零件
单击界面右端绘图工具栏中“添加组件”按钮，在弹出窗口中选择ZHIZUO.PRT调入，弹出“元件放置”功能菜单栏约束中选择“缺省"，单击“确定"按钮,完成支座的调入装配.
3、调入齿轮泵前盖零件
单击界面右端绘图工具栏中的“添加组件”按钮，在弹出窗口中选择QIANGAN。PRT调入。在弹出“放置”上拉列表的“元件放置”功能菜单中约束选择“匹配"然后选择装配匹配面1、2。将“偏移”设置为“重合"，再单击“新建约束"按钮，增加约束选择“对齐”，然后选择支座和前盖的定位销的轴线，再单击“新建约束”按钮，增加约束选择“对齐”。然后选择另外两个定位销的轴线，单击“确定”按钮,完成前盖的装配。如图6—2所示。

图6—2
4、调入销进行定位
单击界面右端绘图工具栏中的“添加组件”按钮，在弹出窗口中选择XIAO。prt调入，。在弹出“放置"上拉列表中的“元件放置”功能菜单中，约束选择“匹配”，然后选择图调入定位销中的匹配面1、2，在弹出“放置”上拉列表所示的“偏移”设置对话框约束的“偏移”设置为“重合”,再单击“新建约束”按钮，增加约束选择“插入”,然后选择图调入定位销中的插入面1、2，单击“确定”按钮，完成一个销的装配。重复刚才的命令，调入另外一个定位销进行装配。
5、调入螺钉进行装配
单击界面右端绘图工具栏中的“添加组件"按钮，在弹出的窗口中选择LUO。PRT调入。在弹出“放置”上拉列表中所示的“元件放置”功能菜单中，约束选择“匹配",然后选择图调入螺钉中的匹配面1、2，在弹出“偏移”设置的“偏移"设置对话框约束中的“偏移”设置为“重合”，再单击“新建约束"按钮，增加约束选择“插入”，然后选择完成定位销装配的插入面1、2，单击“确定”按钮,完成一个螺钉的装配。利用重复命令装配其余5个螺钉.完成后的装配图如图6—3所示。

图6-3
5、调入齿轮组件的装配
单击界面右端绘图工具栏中的“添加组件”按钮，在弹出的窗口中选择CHILUNZUJIAN_ASM调入.在弹出的“放置”上拉列表的“元件放置”功能菜单中约束选择“匹配",然后选择调入轴轮组件的匹配面1、2，在“偏移”输入1，单击“新建约束"按钮，增加约束选择“插入"。然后选择插入面1、2，单击“新建约束”按钮，增加约束选择“对齐”选项。然后选择对齐面和装配图中的基准面ASM_TOP，在“偏移”组中选择“定向",单击“确定"按钮，完成齿轮组件的装配如图6-4所示。

图6—4
6、调入齿轮轴装配
单击界面右端绘图工具栏中的“添加组件”按钮，在弹出的窗口中选择CHILUNZHOU。PRT调入。在弹出“放置”上拉列表的“元件放置"功能菜单中约束选择“匹配"，然后选择匹配面1、2，在“偏移”中输入1,再单击“新建约束”按钮，增加约束选择“插入"，然后选择需要的插入面1、2，单击确定，完成齿轮轴的装配图如图6-5所示。

图6—5
7、调入齿轮泵后盖进行装配
单击界面右端绘图工具栏中“添加组件”按钮,在弹出“放置”上拉列表的“元件放置”功能菜单中选择HOUGAI。PRT调入。在弹出的窗口中选择“匹配”然后选择装配图中的匹配面1、2.约束菜单中“偏移”设置为“重合"，再单击“新建约束”按钮，增加约束选择“对齐”，然后选择两个定位孔的轴线。单击“确定”按钮,完成后盖装配。
8、调入螺钉进行装配
此处同5的调入螺钉进行装配,至此齿轮泵完全装配完整。所以齿轮泵装配图如图6-6所示.其装配爆炸图如图6-7所示。

图6-6

图6—7
七、齿轮的工程图绘制
齿轮的三维图如下图所示：

工程图的大致绘制步骤：新建绘图文件，进入绘图模式--工程图环境设置-—插入一般试图——插入投影视图——移动、调整视图—-标注（显示）尺寸-—拭除不需要显示的注释-—调整尺寸的放置位置,并对指定箭头进行反向处理——标注技术要求——修改“技术”要求的文本—-补充填写标题栏——保存文件

齿轮的工程图如下图所示：

八、零件设计的总结与体会

经过一周时间的实训操作，完成了此次课程实训设计的任务。在实训过

程中我学到了很多，受益匪浅。

1、 在进行Pro/E齿轮泵实际操作设计过程中，使我加深了对Pro/E
软件的认识,同时也更熟练的运用Pro/E程序中的一些特征命令.
同时掌握了软件的一些巧练方法。
2、 通过运用Pro/E软件进行齿轮泵零件的设计，使我进一步熟悉、
掌握了Pro/E软件程序，对进行机械课程设计有了更深的认识。这
为以后的毕业论文设计以及工作后的产品设计打下了基础。

3、在这次实训中，Pro/E软件程序的简洁给我带来了很大的方便,使我觉得更加有必要熟练掌握并精通Pro/E软件程序。

九、参考文献

1、 左健民主编.《液压与气压传动》. 北京:机械工业出版社，2005
2、 《机械设计课程设计手册》（第二版）——清华大学 吴宗泽，北京科技大学 罗圣国主编
3、 乔丽英主编。《精通Pro/ENGINEER中文野火版》.北京：中国青年出版社，2004
4、 林清安主编。《Pro/ENGINEER零件设计》。北京：清华大学出版社,2005
5、 《Pro/ENGINEER实用课程教案》.种日铭主编 北京：机械工业出版社
6、 《Pro/ENGINEER Wildfire 3.0中文版 机械设计时尚百例》 胡仁喜 李琳 王渊峰等主编 北京：机械工业出版社
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