實用文之"CB-B20齒輪泵維計及有元分析"學生：XX，機械工程學院指導(dǎo)教師：XX，機械工程學院[要]CB-B20型齒輪泵，是一種無側(cè)板、三片式結(jié)構(gòu)的低壓齒輪油泵它沒有徑向力平衡結(jié)構(gòu)和軸向間隙補償靠間隙密封原理工作。其結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，價格低廉，它主要應(yīng)用于機床低壓液壓傳動系統(tǒng)和大型機械設(shè)備中稀油站的供油和冷卻系統(tǒng)及各種機械設(shè)備的潤滑系統(tǒng)。本文就是根據(jù)CB-B20型齒輪泵的特點及用途來設(shè)計的。從泵的排量入手選取齒輪的模數(shù)，然后考慮齒輪的大小和工作特點選取齒輪的齒數(shù)。再由國內(nèi)的“增一齒修正法”來確定齒輪的各個參數(shù)，接著由泵的排量算出齒輪受到的力，估算齒輪軸的直徑，并確定其直徑和長度再由軸的受力情況校核所選軸的直徑是否滿足要求不滿足，再重復(fù)以上步驟。軸設(shè)計好之后設(shè)計泵蓋，考慮到方便選取三片式的泵蓋，泵蓋接觸的地方要選毛氈等密封工具，順理成章就完成了泵的設(shè)計，最后用現(xiàn)在比較流行的有限元分析來分析一下齒面接觸的問題。此齒輪泵主要由個部件構(gòu)成，對每一個部件的設(shè)計，不僅可以對此泵有進一步的了解，設(shè)計的過程對材料的選取也可以節(jié)約更多的成本，此設(shè)計更提高了運用知識到實際的能力以及繪圖的能力。[鍵詞

齒輪泵，齒面應(yīng)力，Solidworks三維建模

Three-dimensionaltheCB-B20gearpumpandfiniteelementanalysisStudentEngineeringofYangtzeXX,MechanicalEngineeringofYangtze[Abstract]CB-B20gearpump,panelofgearpump.Itnotradialbalanceclearancerelyingonclearanceprincipleofwork.Itsimplelowprices,itmainlyindilutedoilstationinlowpressurehydraulicsystemofmachinemachineryandoilandcoolingavarietyofequipmentsystems.articleisbasedcharacteristicsusesofpumpModulusofthegearstartfrompumpdisplacement,considercharacteristicsofgeartheBythegrowthamethodofgear,calculatethetheforceofthepumptheofgearshaft,anddiameterlength.theaxistotherequirements,asnotrepeataboveAxisafterdesignofthepumpcover,takingintoaccounttooltothethreepumppumpcovertochoosefeltlogicaltocompletethedesignofpump,nowusingfiniteelementanalysistoanalyzethecontact.Theconsistsof17theofeachcomponent,onlycanthispumphasaofthe

forofcanbemorecostoftocapabilitiesandtheabilityofthedrawings.thestress,3Dmodeling前言齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵，在工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。齒輪泵的設(shè)計涉及到機械原理，機械設(shè)計，材料力學，計算機輔助制圖等多門課程的知識。本課題主要研究齒輪泵的設(shè)計方法，以及怎么用行三維建模，繪制出齒輪泵的每一個零件，然后進行組裝，構(gòu)成完整的裝配圖。然后利用Solidworks分析軟件對齒輪的嚙合面進行建模分析受力情況，設(shè)計中的每一個環(huán)節(jié)都需要查閱相關(guān)資料與標準，提高了自己的搜索能力與計算分析能力，三維制圖的過程提高了自己三維建模的能力，在設(shè)計中不懂得問題通過和同學的討論當?shù)玫酱鸢福岣吡送瑢W之間的合作以及友誼，總之這次畢業(yè)設(shè)計對以后的設(shè)計和工作有非常重要的幫助。

1選題背題目來源題目來源于生產(chǎn)實際。研究目的和意義齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵一般做成定量,按結(jié)構(gòu)不,齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵而以外嚙合齒輪泵應(yīng)用最廣齒輪泵泵體是分離三片式結(jié)構(gòu)片是指泵蓋和泵體，以及泵體內(nèi)裝有一對齒數(shù)相同、寬度和泵體接近而又互相嚙合的齒輪，這對齒輪與兩端蓋和泵體形成一密封腔，并由齒輪的齒頂和嚙合線把密封腔劃分為兩部分，即吸油腔和壓油腔。兩齒輪分別用鍵固定在由滾針軸承支承的主動軸和從動軸上，這是齒輪泵的簡單結(jié)構(gòu)。外嚙合齒輪泵廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，可以用來輸送一些有一定粘性的液體。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、制造維護方便、價格低廉、工作可靠、自吸能力強、對油液污染不敏感等。缺點是齒輪承受不平衡的徑向液壓力，軸承磨損嚴重，工作壓力的提高受到限制；流量脈動大，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力脈動大，噪聲高。

我國是工業(yè)生產(chǎn)大國，因為齒輪泵的種種優(yōu)點，它被廣泛的應(yīng)用于我國的工業(yè)生產(chǎn)CBB齒輪泵當泵的主動齒輪旋轉(zhuǎn)時齒輪泵的吸油腔齒輪脫開嚙合，齒輪的輪齒退出齒間，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管路、吸油腔進入齒間。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入齒間的油液被帶到另一側(cè)，進入壓油腔。這時輪齒進入嚙合，使密封容積逐漸減小，齒輪間部分的油液被擠出，形成了齒輪泵的壓油過程。齒輪嚙合時齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開，起配油作用。當齒輪泵的主動齒輪由電動機帶動不斷旋轉(zhuǎn)時，輪齒脫開嚙合的一側(cè)，由于密封容積變大則不斷從油箱中吸油，輪齒進入嚙合的一側(cè)，由于密封容積減小則不斷地排油，這就是齒輪泵的工作原理。吸油和壓油過程中齒輪承受不平衡徑向液壓力使得軸承摩擦影響工作研究怎樣減小徑向壓力緩解其摩擦，可以提高其壽命這樣會節(jié)省不少經(jīng)費此研究齒輪泵非常有意義。1.3內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前國內(nèi)（1過執(zhí)行國家提出的“以市場換技術(shù)”合作生產(chǎn)的方式使我國泵業(yè)中具有極高技術(shù)水平的關(guān)鍵用泵的技術(shù)水平與國外發(fā)達國家的同類泵產(chǎn)品水平接近；（2幾年輪油泵類產(chǎn)品的產(chǎn)值皆以11%~12%速率發(fā)展；（3）股份制和民營制造廠在我國泵業(yè)中占主導(dǎo)地位；（齒輪油泵制造廠都在進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)改造，企業(yè)都在做強、做大，每年新增泵制造廠的數(shù)量明顯減少；（市場競爭更激烈，齒輪油泵產(chǎn)品中的普通泵供大于求的局面沒有改變單臺泵的利潤率在逐年降低于材料漲價等因素影響，泵制造廠的利潤增長率明顯降低。國際上（競爭和壟斷進一步加劇，跨國齒輪油泵業(yè)公司的壟斷勢頭進一步加劇。如世界泵業(yè)最大的前五家泵制造廠壟斷著世界泵業(yè)總產(chǎn)值22%世界泵業(yè)中的一些主要制造廠的制造技術(shù)已達到當成熟和

完善的水平，其產(chǎn)品有極高的知名度，在特定的領(lǐng)域中有很高的市場占有率；(2）世界齒輪油泵業(yè)中泵制造廠家數(shù)量會不斷減少，自年以來，世界泵業(yè)已有起大的合并和收購，通過這種集團化的合作發(fā)展戰(zhàn)略，不僅可以得到最大的經(jīng)濟規(guī)模，還有利于利用原來的商標和知名度，實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展；（3）世界齒輪油泵業(yè)會持續(xù)發(fā)展，預(yù)計今3~5年中，世界齒輪油泵業(yè)將會以每年5.5左右的增長率發(fā)展；（4）不斷開拓新的市場范圍和領(lǐng)域，中國加入后，世界各大泵制造廠都非常關(guān)注中國的用泵市場，世界泵業(yè)前20家制造廠絕大多數(shù)都準備或已經(jīng)在中國建制造分廠。本課題研究的指導(dǎo)思想及技術(shù)路線本課題主要研究齒輪泵增一尺變位設(shè)計方法然后用三維建模繪制出齒輪泵的三維圖，進而導(dǎo)出二維圖紙用于加工。設(shè)計中主要解：決齒輪油泵概述；總體方案設(shè)計；齒輪傳動設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；重要零部件強度校核。重點研究關(guān)鍵是困油現(xiàn)象的解決；減小端面泄露；減小徑向不平衡力。解決辦法是在兩側(cè)蓋板上開卸荷槽；采用浮動軸套、彈性側(cè)板、浮動側(cè)板等措施；在蓋板上開設(shè)平衡槽。2齒輪泵述齒輪泵廣泛應(yīng)用在各種液壓機械上，它的主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、重量輕、自吸能力好、對污物不敏感、工作可靠、使用壽命長、便于維護修理、成本低、又因齒輪是對稱的旋轉(zhuǎn)體，故允許高速旋轉(zhuǎn)。其缺點是：流量和壓力脈動大、噪聲大、排量不可變。目前泵的流量范圍為

Q=2.5；壓力范圍為p～；轉(zhuǎn)速范圍為n～，高速時（如應(yīng)用在飛機上）可達8000rpm；容積效率ηv=0.88～0.96；總效率η=0.78～0.92。

在設(shè)計外嚙合齒輪泵之前，首先要對其工作原理以及結(jié)構(gòu)要有定性的分析。外嚙合齒輪泵中的一對齒輪是泵的心臟，是齒輪泵中最關(guān)鍵的元件，其參數(shù)選擇合理與否，將直接影響著泵的性能，噪聲和壽命。外合齒輪泵的分按齒形曲線可分為：(2)按齒面形式可分為：

漸開線齒形式和擺線式直齒齒輪式、斜齒齒輪式、人字齒齒輪式、圓弧齒面的齒輪式按嚙合齒輪的個數(shù)分：二齒輪式和多齒輪式按齒輪級數(shù)可分為：

單級齒輪泵和多級齒輪泵外合齒輪泵的工原理外嚙合齒輪泵的基本工作原理就是：一對齒輪相互嚙合，由于齒輪的齒頂和殼體內(nèi)孔表面間隙很小，齒輪端面和蓋板很小，因而把吸油腔和壓油腔隔開。當齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，嚙合點右側(cè)嚙合著的齒逐漸退出嚙合，空間增大，形成局部真空，油箱中的油在外界大氣壓作用下進入吸油腔；嚙合點左側(cè)的齒逐漸進入嚙合，把齒間的油液擠壓出來，從壓油口強迫流出，這就是齒輪泵的吸油和壓油過程。當齒輪不斷轉(zhuǎn)動時，齒輪泵就不斷的吸油和壓油。以下為外嚙合齒輪泵的工作原理圖，具體的看一個密封腔完整的工作過程。

圖1外合輪工原圖典型外嚙合輪泵的結(jié)構(gòu)點目前國內(nèi)最常用的是CB型齒輪泵，下表是一些型齒輪泵的基本性能參數(shù)：表1齒泵能數(shù)額定壓力

最高壓力

額定轉(zhuǎn)速

最高轉(zhuǎn)速型號CB型

排ml/r）

（Mpa）

（Mpa

（r/min）

（r/min

特點鋁合金殼，浮動軸套結(jié)構(gòu)小排量中高壓泵整體式浮CB-B型CB-C型

2.5～125～32

、5

動軸套結(jié)構(gòu)雙金屬固定側(cè)板中高壓泵CB-D

～70CB-E型型CB-G型

～210～40～200

．

直接可作馬達使用可作雙聯(lián)泵可組成雙聯(lián)泵3總體設(shè)原始數(shù)據(jù)理論排量：額定壓力：2.5MPa額定轉(zhuǎn)速：1450r/min齒泵齒輪參數(shù)的擇及原則外嚙合齒輪泵的齒輪一般都是采用一對參數(shù)完全相同的漸開線形的齒輪。在要求的排量下，泵的體積小，重量輕。b．在要求的工況下齒輪泵的齒形軸頸和軸伸等具有足夠的強度和剛度。

c在要求的工況條件下，泵的軸承載荷小。d．盡量減小泵的流量脈動。在泵列設(shè)計時，盡量減小零件和齒輪刀具的種類，提高通用化和標準化的程度。齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和齒寬的確定參數(shù)公式齒輪泵的排量與齒輪模數(shù)，齒數(shù)和齒寬的關(guān)系可近似按照下列公式計算：（1）式中

q-------排量（ml/r與齒輪嚙合的重疊系數(shù)

c有關(guān)系的系數(shù)，通?！?.115，齒數(shù)少時取大值，齒數(shù)少時取小值；Z-----齒數(shù)；m-----模數(shù)（齒寬（從式子中可以看出排量與齒輪的模數(shù)的平方成正比，與齒數(shù)和齒寬成正比，所以在排量一定的情況下，齒輪選取大模數(shù)、少齒數(shù)的參數(shù)可以實現(xiàn)泵的體積小、重量輕的目的。齒輪模數(shù)確定前面所述，為了減小泵的體積和重量，應(yīng)選取大模數(shù)、少齒數(shù)的參數(shù)但是對于中壓和高壓的齒輪泵來說輪模數(shù)不能選得過大，因為模數(shù)過大，齒數(shù)過少，齒根圓就小。為了保證泵的容積效率達到設(shè)計要求，齒輪的齒根圓到軸頸之間應(yīng)有一定的密封長度，一般為3。如果齒根圓過小，又要留一定的密封長度，軸頸尺寸就會很小，軸頸的強度和剛度就將不足，另外軸頸尺寸小，軸承尺寸也就小，軸承的承載能力也將不足，而泵的可靠性和壽命取決于軸承的承載能力和壽命，目前排量為4---200mL/r的中壓和高壓齒輪泵的齒數(shù)

和模數(shù)按照下表選取。表2排與數(shù)選關(guān)排量（）4~1610~40

模數(shù)（mm給定的數(shù)據(jù)q=20L/m換算（ml/r所以應(yīng)選取模數(shù)或m=4，暫取齒輪齒數(shù)確定泵的排量與齒輪齒數(shù)成正比，為了使泵的齒輪連續(xù)嚙合，齒數(shù)的選擇應(yīng)保證齒輪嚙合的嚙合系數(shù)＞。另外，齒輪齒數(shù)的多少還將影響流量脈動。一般齒輪齒數(shù)的擇范圍為814個齒，在這先取個齒。齒輪齒寬確定齒輪的模數(shù)和齒數(shù)確定后，泵的排量與齒輪的齒寬成正比。由于泵的容積效率主要受端面泄漏的影響（端面泄漏量占總泄漏量的75%--80%此，當泵的齒輪模數(shù)和齒數(shù)確定后，齒輪齒寬尺寸越大，泵的容積效率越高，但是不能過高，若齒頂圓速度高，離心力就大，這將使工作油液來不及充滿齒間而造成吸油不足，這樣會降低泵的容積效率，又會產(chǎn)生氣蝕、振動和噪聲。一般來說齒寬與齒頂圓尺寸之比的選取范圍為0.20.8。齒輪齒形正的定由于齒輪泵的齒輪都采用大模數(shù)少齒數(shù)的齒輪參數(shù)，一般為8個齒，小于漸開線齒數(shù)不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)（當壓力角α—20°生根切將既破壞嚙合的連續(xù)性，又大大降低齒輪的強度，因此，為了避免根切，可以采用以下兩種修正方法：

（1）增大壓力角。采用這種方法，則齒輪刀具應(yīng)具有壓力角：、、25°、28°和30°。采用角度正變位。這種方法可以使用壓力角為20°的標準齒輪刀具。但是采用角度止變位修正齒輪齒形會帶來齒頂尖的問題，這樣既削弱了齒輪強度，又會使齒頂在熱處理滲碳淬火中因淬火而造成損壞。因此，在選擇變位系數(shù)時，既要保證齒輪不發(fā)生根切現(xiàn)象，又要保證齒頂厚在0.20.4倍模數(shù)之間。齒輪齒側(cè)隙的定根據(jù)齒輪泵加工、裝配和使用的需要，一般在齒輪參數(shù)設(shè)計時留有一定的齒側(cè)間隙。齒側(cè)間隙的選取范圍—0.08倍模數(shù)，也可以通過給定齒輪公法線長度極限偏差來獲得不同的齒側(cè)間隙。齒輪參數(shù)計算目前我國廣泛采用的是“增一齒修正法”設(shè)計計算齒輪泵的齒輪參數(shù)。采用這種方法的優(yōu)點是：可以使用壓力角為0°的標準齒輪刀具，避免產(chǎn)生根切，齒輪的齒頂圓直徑和中心距為整數(shù)。表3“一修法齒參的計算式名稱理論中心距實際中心距齒頂圓直徑分度圓直徑節(jié)圓直徑壓力角基圓節(jié)距

代號AD

計算公式（Z+1）

計算結(jié)果嚙合角

α

α=arcos

cos

31.32°

移距系數(shù)

ζ

ζ=

齒寬齒根圓直徑

b=Z+3=m+2ζm

全齒高齒頂高齒根高基圓直徑公法線長度

L

h=ζmζmL=mcos[（）

+Zinv+2ζtan]公法線跨齒數(shù)

+0.5齒輪泵卸荷槽尺寸的確定和計算為了保證齒輪泵連續(xù)供油、齒輪平穩(wěn)的嚙合運轉(zhuǎn)和吸壓油腔嚴格密封，必須使齒輪嚙合的重疊系數(shù)?＞也就是說前一對齒輪尚未脫開嚙合前，后一對齒輪又進入嚙合。因此兩對輪齒同時進入嚙合時，兩對輪齒之間形成了和吸油腔、壓油腔都不相同的閉死容積，而且，當齒輪繼續(xù)運轉(zhuǎn)時，這個閉死容積大小是變化的，這叫做困油現(xiàn)象，這個容積叫做困油容積。由于液壓油的可壓縮性很小，壓力急劇上升，使軸和軸承承受很大的徑向沖擊載荷，并使油液發(fā)熱，產(chǎn)生振動和噪聲。當困油容積由小變大時，形成真空，產(chǎn)生氣泡、振動和噪聲。因此，困油現(xiàn)象對齒輪的工作性能、可靠性和壽命都有很大的危害。為了消除困油現(xiàn)象帶來的危害，一般采用在齒輪的側(cè)板或軸套上開卸荷槽的方法。卸荷槽的設(shè)計原則是在保證吸油腔和壓油腔互不溝

通的前提下，設(shè)法使困油容積分別與吸油腔和對稱布置的卸荷槽卸荷槽間的確定

壓油腔互相連通?；谛逗刹墼O(shè)計原則，對有齒側(cè)間隙的卸荷槽間距可按下式子計算a=πmcos

cosa

（

mm

）(2)代入計算得卸荷槽深h的確定卸荷槽的深度大小將影響困油容積的排油速度。一般卸荷槽的排油速度按照3～5

的原則確定，推薦卸荷槽的深度按倍模數(shù)確定即h=3.2mm卸荷槽的度C的確定卸荷槽長度的最小值?

sina

（

mm

）(3)為了保證卸荷槽暢通應(yīng)該使C

時考慮齒根圓以內(nèi)不宜開槽，以免削弱端面的密封性，引起端面的泄漏增大，造成泵的容積效率下降，所以C值得確定原則是使卸荷槽兩端剛好與兩個齒輪根圓相切即

(4)式中R齒輪節(jié)圓半徑（—齒輪根圓半徑（mm代入數(shù)值計算得出

(mm)

圖齒間的輪困區(qū)形成變過選定工作油液和齒輪材料我們所用的工作油液為礦物油（石油基液壓油普通液壓油。這種油液是以石油的精練物為基礎(chǔ)，加入各種改進性能的添加劑而成。選用一般的齒輪材料，軟齒面閉式傳動，根據(jù)表選用45號鋼，正火處理齒面硬度齒輪油泵為一般機械中的齒輪傳動，初選8精度。泵的結(jié)構(gòu)選擇在確定結(jié)構(gòu)形式時應(yīng)考慮以下幾個內(nèi)容（1）減輕徑向力的結(jié)構(gòu)設(shè)施?？梢圆捎酶虞S套（2）是采用三片式結(jié)構(gòu)（有前泵蓋、泵體、和后泵蓋組成是采用兩片式結(jié)構(gòu)（由殼體和前蓋組成近年來其所以三片式結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用因為三片式結(jié)構(gòu)有以

下優(yōu)點：①毛坯制造容易，甚至可用型材切料；②便于機械加工；③便于布置雙向端面間隙的液壓自動補償，從而改善補償性能和提高壽命。（3）便于雙出軸布置，根據(jù)需要可以串聯(lián)另一個齒輪泵。（4）齒輪與軸做一個整體還是做成分離式通過鍵（或花鍵）連接將齒輪和軸做成整體，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，裝配方便；將齒輪和軸作成分離式，其優(yōu)點是加工工藝性好，齒輪側(cè)面加工較容易，在平面磨床上很容易加工相同的齒寬，這種結(jié)構(gòu)在大排量泵中常見。在此選用整體式。軸承負荷（徑向力）的計算作用在齒輪泵軸承上的徑向是由沿齒輪圓周液壓力產(chǎn)生的徑向力F

和由齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力F兩部分組成沿齒輪圓液壓力產(chǎn)生徑向力

圖齒輪周力似布線F可近似按下式計算：F

pR

e

b[1+

]

（

N

）（5）式中

——吸壓油腔壓力差（MPaR——齒頂圓半徑（mmeb—齒寬（

——中心線與吸油口邊緣的夾角。沿齒輪圓周液壓力產(chǎn)生的徑向力的作用方向，從圖中可看出，作用在主從動齒輪軸上的力的方向都是指向吸油腔的。齒輪嚙合生的向力兩齒輪嚙合時，由彼此在嚙合點的相互作用而產(chǎn)生的徑向力F。

作用在主動齒輪上的液壓力方向相反，可抵消一部分液壓力；作用在從動齒輪上的嚙合力，其方向與作用在從動齒輪上的液壓力方向相同，增大了徑向力。由于齒輪泵在工作過程中，嚙合點的位置在節(jié)點附近來回變動，所以嚙合力也是變化的。在實際設(shè)計中，齒輪軸頸所收的徑向力F可近似按下列式計算：F

2R

(R

e

2

)（5）式中R——齒輪基圓半徑（jR——齒輪節(jié)圓半徑（由機械原理可知，齒輪嚙合力是大小相等、方向相反、作用方向與嚙合線重合的力。另外應(yīng)該指出的是，作用在主動齒輪上的嚙合力方向是指向壓油腔的，而作用在從動齒輪上的嚙合力方向是指向吸油腔的。齒輪泵徑力的算作用在齒輪軸承上的徑向力F是由沿齒圓周液壓力產(chǎn)生的徑向力F和齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力F兩部分組成這兩個力的合力。對主動齒輪來說，F(xiàn)與F得夾角為鈍角，而對從動齒輪來說與TF的夾角為銳角，因此作用在主、從動齒輪上的徑向力分別為：

（

N

）（6）（7）式子中α------為齒輪嚙合角。

(N)由于上述計算較為繁瑣，在實際設(shè)計計算時可以用下列近似公式計算作用在齒輪上的徑向力：F

1

（

N

）（8）

F

pbDe

（

N

）（9）式中，的單位為MPa，和De的單位為NN從上面結(jié)果可知，作用在從動輪上的徑向力大于作用在主動輪上的徑向力。齒輪泵軸承的確定和計算齒輪泵的工作可靠性的壽命，不僅與齒輪參數(shù)有關(guān)，而且與軸承的承載能力有關(guān)。目前齒輪泵采用的軸承有滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承的裝配比較麻煩，因為此泵較小壓力和流量較小，所以選用滑動軸承。近年來由于雙金屬材料和復(fù)合材料的出現(xiàn)，不僅可以節(jié)約大量貴重金屬，而且價格便宜，既可以用于浮動軸套結(jié)構(gòu)，又可以用于非浮動軸套結(jié)構(gòu)，而且軸承材料的比壓p值和pv值都很高，因此使齒輪泵的壓力等級提高的很快。壓力等級可以達到25到28MPa，可以與柱塞泵相媲美。因此這種軸承近年來廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)外齒輪泵上?；瑒虞S承壓值計算比壓p的計算公式為：P=

=≤[p]

（

N/

）（10式中F軸承載荷（N）;d軸頸直徑（）軸承的有效長度（代入數(shù)值計算＜3035（N/滑動軸承pv值的計算

）

≤[pv]

（）（11式中v—軸頸的圓周速度（

n軸頸的轉(zhuǎn)速（

）代入數(shù)據(jù)算得pv=13.78（

）＜[pv]所以用滑動軸承就行了。齒輪泵的進出口流速的確定和計算齒輪泵的進出口流速計算公式為：

（）（12

式中—泵的流量（q泵的排量（n泵的轉(zhuǎn)速（進出口的面積（

；）齒輪泵的進油口流速一般推薦為～（

出油口流速一。般推薦為3～6所以反過來計算=10.29mm4軸的計與核軸的尺寸確定

計得

=11.88mm（）從結(jié)構(gòu)設(shè)計上面看，采用齒輪和軸為一體式，所以齒輪軸也采用的是45號鋼正火處理，查械設(shè)計手冊，查，。

（2）初步估算軸的最小直徑由公式d≥

式子中C由軸的材料受載情況所決定的計算常數(shù)，見下表取C=118?！?2.4mm，考慮到該處軸徑尺寸應(yīng)當大于高速級軸頸處直徑d20mm根據(jù)軸上零件的定位裝配及軸的工藝性要求步確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖。軸的材，20料

354540Cr,35SiMnC

1220160～

2030135～

3040118～

40107～118表軸常材的

106（3

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、繪制草圖根據(jù)估算所得的直徑，齒輪寬度及滑動軸承尺寸安裝情況等條件，對軸的結(jié)構(gòu)及尺寸進草圖設(shè)計。各段直徑的確定滑動軸承長度為軸頸直徑圖從動的構(gòu)寸從輪軸的強度和度計算

4.2.1強度計算（1）從動齒輪軸頸的支座反力和

從動齒輪兩軸頸的支反力RR為從動齒輪承受的徑向力的一半，如圖5示R=R(N)AB力（N

式中F——作用在從動齒輪的徑向M=M

(()

(N*

圖

主輪力況式中l(wèi)軸承的有效長度（—軸承到齒端面的距離（mm（3）危險截面的抗彎截面系數(shù)

和

（mm3（14中（）

危險截面的彎曲應(yīng)力

和=

=

(15)

MlAMlA計算出的彎曲應(yīng)力σ

==WAWAB

=R(

l2(c)2πd32

）16代入數(shù)據(jù)計算的結(jié)果為

=

=

22.05MPa45鋼彎曲許用應(yīng)力[σ]=100材料力學σ=

[圖從動的力彎圖4.2.2剛度計算I-I和II-II截度y

y=(17)

式中E-材料的彈性模量，鋼的

（；---I-I,II-II截面慣矩，

（）；(18)---作徑力，（N，(19)為均布載荷（N/

）;---Ⅲ-Ⅲ截面的慣性矩，(20)從動輪節(jié)圓直徑（mm帶入數(shù)值計算0.005mm=0.00006結(jié)果符合剛度要求主齒輪的強度計

(;(1)主動齒輪、軸頸支反力

和主動齒輪軸頸的支反力為主動齒輪承受的徑向力的一半，如下圖=

（

N

）(21)(2)在危險截面I-I的彎矩

（

+c

）（

N*mm

）(22)(3)傳動軸傳遞的扭矩

（

N*mm

）(23)其中p泵的最大壓力（q泵的理論排量（泵的機械效率，一般取

=0.9；代入數(shù)據(jù)算的

=6096.5（N*mm）(4)I-I截的抗彎端面系數(shù)(24)其中d軸頸直徑（mm(5)I-I截的彎曲應(yīng)力

（=(25)代入數(shù)據(jù)算得即＜[σ]符合強度要求

=14.28MPa＜100MPa(6)I-I截的抗扭斷面系數(shù)

（

（26(7)I-I截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（27代入數(shù)據(jù)得

=3.8845

機械設(shè)計5用Solidworks對齒輪面行校核分析5.1簡化型析齒面應(yīng)力時可以適當簡化一下簡化兩個嚙合齒輪，把齒輪的兩個軸簡化掉，便于分析，以后加載扭矩時只需要加載到主動輪的，簡化圖如下，把兩個齒輪放到?jīng)]有干涉的地方，約束了中心距且兩齒輪約束了齒輪配合，組成裝配體。帶軸的齒輪分析齒面應(yīng)力時，在軸上加載扭矩，軸的作用只是傳遞一下扭矩，而結(jié)果只要分析兩齒輪接觸面就行了，因此可以適當都的簡化處理。簡化圖如下。

圖

簡嚙齒建模步驟及結(jié)果分析（1）開始建模，并設(shè)置材料屬性打開2010版本開始建模點擊，工→插件→選出工具條開始建模，點擊新算例，選靜態(tài)，再點擊應(yīng)用材料，選1045，冷拔。再點應(yīng)用就設(shè)置了材料屬性

圖45號鋼材料性（2）設(shè)置裝配體的連接方式先把默認的連接刪掉，然后右鍵連接，選零部件的接觸，選兩個齒輪，并選擇無穿透

圖置部接（3）劃分網(wǎng)格左鍵生成網(wǎng)格，拖到良好選項，并激活自動過渡選項。點確定圖10（4）添加夾具和外部載荷

劃的格右鍵夾具，選固定幾何體，添加到從動輪。右鍵夾具，選擇固定鉸鏈，添加到主動輪。右鍵外部載荷，選擇扭矩，選擇主動輪，并且輸入扭矩且反向。約束如下圖

圖11

約和荷（5）計算及結(jié)果分析點擊運行軟件開始計算,等幾分鐘結(jié)果出來查看應(yīng)力分布圖并右鍵，點圖表選項勾選，顯示最小注解和顯示最大注解，下圖中最大應(yīng)力為10.25MPa最大應(yīng)力在嚙合處其次是在齒根圓最容易發(fā)生斷裂。10.25MPa＜，所以符合要求。

圖12von-mises分布再雙擊應(yīng)變，下圖顯示的是應(yīng)變圖結(jié)果分析，最大應(yīng)變?yōu)?/p>

，應(yīng)變在安全范圍內(nèi)。圖13

應(yīng)圖計算齒面應(yīng)力

根據(jù)參考文獻，齒輪接觸應(yīng)力

校核公式如下：（28公式中：

·區(qū)域系數(shù)（標準直齒輪時

≤彈性影響系數(shù)，單位為。--齒寬系數(shù)；K載荷系數(shù)；

--齒輪的傳動的轉(zhuǎn)矩，單位為N·mm；—齒輪的節(jié)圓直徑，單位為u兩齒輪的齒數(shù)比；查鍛鋼的=1.1代入計算得

=189.8MPK=1=6096.5N*mm6幾個零件三維建6.1齒輪的建模目前用Solidworks畫齒輪非常簡便，軟件本身自的Toolbox以直接導(dǎo)出標準齒輪可以用GearTrax直接生成齒輪和一對嚙合齒輪。由于設(shè)計的齒輪只有個齒，為了不產(chǎn)生根切，不得不對齒輪進行變位，所以是非標準齒輪。現(xiàn)在用原始方法繪制。

（1）先畫出分度圓，基圓，齒頂圓，和齒根圓；（2）畫一條漸開線；可以用驅(qū)動方程繪制漸開線選擇參數(shù)性輸入漸開線方程：0pi（）過原點繪制一條虛線，然后鏡像漸開線，再強力裁剪去不要的部分；（4在度圓上取齒寬2找出那條線段的重點做一條中心線，然后鏡像漸開線得到一個基本齒形；（）在齒根圓處倒圓角和齒相切，完整的畫出一個齒形。然后再把齒形圓周草圖陣列個；（6）最后拉伸凸臺基體，把厚度設(shè)為33，就完成了齒輪的繪制；最后在齒輪上畫軸承就完成了主動輪和從動輪的繪制。

圖14齒輪畫（左右上下螺釘?shù)漠嫹ǎㄖ饕锹菁y的法）主要有3畫法1.Solidworks的Toolbox里面有標準的螺釘提供導(dǎo)入2.可以用裝飾螺紋線的方法，但是此方法畫出的螺紋顯示只有簡化和裝飾兩種，簡化就是不顯示螺紋線，裝飾顯示的很模糊如下圖

圖15裝螺紋畫螺（1）先畫螺旋線，然后用驅(qū)動線切除的方法，此螺釘為M8的螺釘。步驟為，在端面畫一個直徑8圓然后點螺旋線/狀線，選擇螺距為1圈數(shù)為，起始角度為0°順時針，就畫出了下面螺旋線；（2）然后在此螺釘截面那個基準面畫牙形；（3）最后點掃描切除，路徑選取開始畫的螺旋線即可；中間泵蓋的建模（1）草圖，根據(jù)設(shè)計的齒輪的大小，主要是齒頂圓的大小，以及安裝時的中心距大小，先畫平面草圖；（2）拉伸凸臺基體，再將第一步的草圖再拉伸到33

（3）草圖，在右視基準面繪進出油口制草圖；（4）拉伸切除，把步驟3的草圖拉伸切除貫穿；（5）拉伸凸臺基體，接著用拉伸凸臺基體繪制底座；（6）旋轉(zhuǎn)凸臺基體，再用旋轉(zhuǎn)凸臺基體繪制出進出油口的臺階；（7孔向?qū)ё詈笥卯愋涂紫驅(qū)ЮL制6個螺釘孔和2個銷釘孔；（8）裝飾螺紋線，在螺釘孔裝飾M8內(nèi)控孔。整個主要步驟如下圖

圖

中泵建步

（左右從到）左蓋的建模（1）拉伸凸臺基體，由設(shè)計的齒輪的齒頂圓尺寸，以及泵蓋的厚度畫草圖，再拉伸厚度；（2）拉伸切除，根據(jù)軸承外徑的直徑以及中心距繪制兩個圓，拉伸；（3）拉伸切除，建立一個基準面，根據(jù)螺釘大小，繪制要切除的范圍，完全定以后拉伸切除；（4）異型孔向?qū)?，在拉伸后的成型面上確定六個螺釘?shù)奈恢?，然后插入直徑為的鉆孔深度為，再在鉆的孔里異型孔向?qū)Р迦氲穆菁y孔，最后確定定位銷的位置，并插入直徑為5定位銷孔；（5）裝飾螺紋線，在螺紋孔里面裝飾的螺紋；（6）拉伸切除，根據(jù)齒頂圓繪圖，然后拉伸切除，厚度為。具體步驟為下圖（從左到右）

圖17

左蓋建（左右從到）右泵蓋的建模右泵蓋和做泵蓋大致上建模大致相同，只是主動輪的軸要伸出來所以其中一個拉伸切除要貫穿，其次要密封，所以要留有添加密封圈的空間（1～6）步驟與左泵蓋基本相同，第二部的拉伸切除2次，一次是主動軸配合的，切除深度為貫穿，從動輪軸的孔拉伸切除指定深度18（7）拉伸凸臺基體，根據(jù)主動軸的直徑，以及要留有空隙裝密封圈，繪制草圖，然后拉伸；（8）倒角，主要的有棱角的地方倒角。詳細步驟如下圖（只增加與左泵蓋不同的地方）

圖18

右蓋建從到，從到）

密封，壓建模都比較簡單詳細的建模都只需要拉伸凸臺基體，或者旋轉(zhuǎn)凸臺基體壓蓋

圖19壓蓋模密封圈圖20

密圈模定位銷比肩簡單就不在這列舉了栓可以由toolbox直接生成畫法和螺釘也差不多，就不詳細說明了。7裝配體建1、打開新建裝配體；2、點插入部件，先插入左泵蓋，再插入兩次滑動軸承，再插入墊圈，然后增加配合，兩個軸承外圓與泵蓋的開孔約束成同心，軸承的端面與泵的孔的最里面端面約束成重合，墊圈與一端圓與泵蓋頂部圓約束成同心，墊圈一面與泵蓋一面，重合。墊圈一側(cè)面與泵蓋一側(cè)面重合（若是反向了，可以點反向

3、插入主輪和從動輪，兩齒輪的軸與軸承的內(nèi)孔約束成同心，齒輪的側(cè)面與泵蓋面約束成重合，然后再把兩齒輪旋轉(zhuǎn)一下到?jīng)]有干涉且嚙合比較好的地方增加一機械配合里面的齒輪配合，方法是先點擊齒輪配合，再點擊兩齒輪軸，傳動比為就完全定義；4、插入中泵蓋，和墊圈，約束類型和第一步驟中墊圈和泵蓋的類型相同其中應(yīng)注意不要把墊圈裝反，因為定位銷的位置是固定的（為了便于看清楚，把材料屬性刪掉了5、插入右蓋和滑動軸承以及一個稍微長一點的滑動軸承，兩軸承和右泵蓋的配合和第一步一樣，然后再把右泵蓋和第四步中的點券配合，和第一步配合一樣便于看清更改了右泵蓋的透明度6、插入密圈和壓蓋，密封圈內(nèi)圈和主動軸軸承外圓同心，密封圈一端與滑動軸承的一端重合。壓蓋的內(nèi)圈與主動輪軸承外圓同心，壓蓋內(nèi)部一端面與右泵蓋的凸臺面重合，完全定義；7插入鍵，傳動輪，彈簧墊圈和螺母，鍵兩側(cè)面與主動輪軸上鍵槽兩側(cè)面約束成平行，鍵的一底與鍵槽底重合。傳動輪鍵槽兩側(cè)面與鍵兩側(cè)面約束成平行，傳動輪中間與主動輪外圓同心，傳動輪一側(cè)面與軸上面一臺階面重合。彈簧墊圈一側(cè)面與傳動輪另一側(cè)面重合，彈簧墊圈內(nèi)圈與軸同心。螺母一側(cè)面與彈簧墊圈重合，螺母內(nèi)圈與軸同心，并且傳動輪簧墊圈螺母與軸有個鎖定配傳動輪設(shè)為透明8、插12螺釘和4個定位銷，螺釘螺紋部外圓與泵蓋上面螺紋孔同心，螺釘?shù)穆葆斆眱?nèi)側(cè)面與泵蓋上螺紋孔臺階面重合。定位銷與銷孔同心，定位銷一端面與泵蓋面重合；

圖21裝配的立從到，上下）

83D視圖便于看清楚，刪除了泵蓋的材料屬性

隨著畢業(yè)日子的來臨，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過兩個多月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法太片面了。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該

不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設(shè)計中，使我的搜索能力得到了提高，有很多不知道的知識通過百度和在CNKI以及萬方數(shù)據(jù)的檢索得到了解決，以及對機械設(shè)計方面有了進一步的了解，一個設(shè)計是要經(jīng)過市場調(diào)查等深思熟慮才得以開始，開始后需要查各種參考資料，在機械設(shè)計方面需要運用計算機輔助軟件，如，Solidworks，Ansys等，通過畢業(yè)設(shè)計使我對這些輔助軟件運用的能力得以提高。在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我和同學關(guān)系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學?？傊?，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多是萬事開頭難不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在此要感謝我的指導(dǎo)老師華劍對我悉心的指導(dǎo)，特別是在機械制圖標注問題對我的講解。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西也培養(yǎng)了我獨立工作的能力立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常