CB-B16型外啮合齿轮泵齿轮副参数设计及其绘制(唐柑培)详解

机械原理综合实训课程

设计计算说明书

设计题目: 外啮合齿轮泵的设计

班级: 2013 级材料一班班

学号：201310112113

学生: 唐柑培

指导教师: 李玉龙

起止日期: 2015 年 5 月11 日至

2015 年5月22 日

成都学院（成都大学）

机械工程学院

【机械原理】综合实训课程任务书

目录

一、外啮合齿轮泵工作原理············

二、电机型号以及减速装置的选型········

三、齿轮副参数的确定··············

四、齿轮绘制·················

五、设计小结·················

六、参考文献················

一、外啮合齿轮泵工作原理

外啮合齿轮泵简介

图 1 是外啮合齿轮泵的工作原理图。由图可见，这种泵的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的缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成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，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，露出齿间。因此这一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔。随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到左侧。在左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔的体积逐渐减小，把齿间的油液从压油口挤压输出的容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。在齿轮泵中，吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵体分隔开来，因此没有单独的配油机构。

齿轮泵是容积式回转泵的一种，其工作原理是：齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，齿轮（主动轮）固定在主动轴上，齿轮泵的轴一端伸出壳外由原动机驱动，

齿轮泵的另一个齿轮（从动轮）装在另一个轴上，齿轮泵的齿轮旋转时，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。

齿轮泵的主要特点是结构紧凑、体积小、重量轻、造价低。但与其他类型泵比较，有效率低、振动大、噪音大和易磨损的缺点。齿轮泵适合于输送黏稠液体。

二、电机型号以及减速装置的选型

CB-B系列齿轮泵，本系列齿轮泵为外啮合容积式齿轮泵，有直齿和斜齿两种，用以输送粘度为1～8°矿物油，油温在10℃～60℃，如液压油、机械油、燃料油。广泛用于机床、液压机械、工程机械的液压系统，作为系统的动力源，也可用于稀油站、冶金、矿山、石油、化工、纺织机械等设备中作输油泵、润滑泵、燃油泵用。

?电机齿轮泵组

?爆炸图

?外形图

?技术参数

?技术规格

本次设计选用CB-B16，额定流量为16L/min ，额定转速为1450r/min.

三、齿轮副参数的确定

设计齿轮泵时，应该在保证所需性能和寿命的前提下，尽可能使尺寸小、重量轻、制造容易、成本低，以求技术上先进，经济合理。

我们已知润滑油泵工作压差p ?=25bar 和排量q=6.897(ml/r) 用Y132S-4电动机作为原动机带动油泵的正常工作。

一．定刀具角n a 和齿顶高系数o f

采用标准刀具， 20=n a ，齿顶高系数1=o f

二．选齿数Z

排量与齿数，查资料《液压文件》中查得)

/(10232r ml B Zm q -?=π（1-1）考虑到实际上齿间的容积比轮齿的有效体积稍大，所以齿轮泵的理论排量应比按式（1-1）计算的值大一些，并且齿数越少差值越大。考虑到这一因素，就在公式（1-1）中乘以系数K 以补偿其误差，则齿轮泵的排量

为 )/(10232r ml B KZm q -?=π通常K=1.06～1.115，本次设计统一采用K=1.09即7~66.62=k π．齿数少时取最小值（当Z=6时，可取K=1.115,而当Ｚ=20时，可取K=1.06）反映齿轮泵结构大小的尺寸---齿轮分度圆直径(Df=Mz).若要增大排量,增大模数的办法比增加齿数更为有利.若要保持排量不变,要使泵的体积很小,则应增大模数并减少齿数.减少齿数可减小泵的外形尺寸,但齿数也不能太小,否则不仅会使流量脉动严重,甚至会使齿轮啮合的重迭系数ε<1,这是不允许的.一般齿轮泵的齿数Z ＝６～３０．用于机床或其它对流量的均匀性要求较高的低压齿轮泵，一般取Z ＝１４～３０；用于工程机械及矿上极限的中高压和高压齿轮泵，对流量的均匀性要求不高．但要求结构尺寸小，作用在齿轮上的径向力小，从而延长轴承的寿命，就采用较少的齿数（Z ＝９～１５）而近来新设计中高压齿轮泵时，都十分注意降低齿轮泵的噪声，因此所选齿数有增大的趋势（取Z ＝１２～２０）．只有对流量均匀性要求不高，压力有很低的齿轮泵（如润滑油泵）才选用Z ＝６～８．所以我们初选齿数为1Z ＝11．齿轮泵所用的两个齿轮等大 ，固传动比ｉ＝１所以1112==iZ Z

三．确定齿轮的模数m

由齿宽与齿顶圆的比值e

D B =ξ，得e D B ξ=，即)(C Z m B +=ξ 对标准齿轮Ｃ＝２，对于“增一齿修正法”修正的齿轮Ｃ＝３将Ｂ的表达式代入排量近似公式32102-?=KZm q π得3210)(2-?+=C Z KZm q ξπ所以33

10)(2-?+=C Z kZ q m ξπ本次设计采用，Z=14，C=2式中Ｋ=1.06～1.115齿数少时取大值，齿数多时取小值． 查资料知：

表１

得模数m ≈4.08,经查课本《机械设计》中表2我们应选取与该值接近的标准

模数值m=4.5。

四．确定齿宽

)(C Z m b +=ξ（mm ）所以2.79)(1=+=C Z m b ξ 2.7921==b b

五．确定齿轮的其它参数

压力角我们取标准值a 选取标准值?=20a

分度圆直径d 63145.411=?==mZ d

63145.422=?==mZ d

齿顶高a h 5.45.411=?==*m ha h a

齿根高f h 625.5)(1=+=*

*

m c h h a f

齿全高h 125.10)2(2111=+=+=*

c h h h h a f a

齿顶圆直径a d 725.4)1214()2(11=??+=+=*

m h Z d a a

725.4)1214()2(11=??+=+=*

m h Z d a a

齿顶高系数1=*

a h

顶隙系数25.0=*c

四、齿轮绘制

i b i 0i 0i /2()

; =acos(/)

sin(0.5)

cos(0.5)

i i i i i i i i i z inv inv inv tg r r inv tg x x r y y r ?πααααααααα??=--=-=-=+=+

式中αi 为任意圆弧半径r i 处的压力角。

计算出齿轮齿廓上几个特殊点的坐标值，

在Autocad软件中，做出这5个点，然后生成拟合曲线，过渡圆弧采用半径为0.38m(m为模数)的圆弧，至此，生成齿轮的一侧轮廓，采用对称生成另一侧轮廓，在采用旋转阵列出其它轮齿的轮廓。如下图：

由于齿轮泵主从动齿轮的形状完全一致，复制生成另一个从动齿轮，然后通过旋转从动齿轮进行装配。两齿轮轴心距离为中心距=2r。如下图：

加上键槽：

装配图

计算部分如下

b s s r θ=+进入啮合

tan 0.25tan 0.25tan 0.25cos 0.5cos cos 2tan tan tan tan 0.5/b b b

b b b b b b a a a s s r r p r p s r r m s mz s r r z

θααθαπαθααααθααπ=+=-?

--=

--=

=-?

=--装配位置进入啮合装配位置进入啮合装配位置进入啮合装配位置进入啮合装配位置由得得由，为齿顶圆压力角

得

tan tan 2tan tan tan tan b b b b

b b a a a s s r r r s r s r r θα

αθαααθαα

=+=?

-==-?

=-节圆啮合进入啮合节圆啮合进入啮合节圆啮合进入啮合节圆啮合由得由，为齿顶圆压力角

得

t a n 0.5t a n 0.52t a n t a n 2t a n 2t a n /2

b

b b b a b b

b b a a

a s s r r p r p s r s r r z θααθαααθααπθ=+=-?

--==-?=--=退出啮合进入啮合退出啮合进入啮合退出啮合进入啮合退出啮合装配位置由得由，为齿顶圆压力角得

计算结果如下：

进入啮合装配位置

节点啮合退出啮合

五、设计小结

在以前我们学习的只是书本上的知识，机械原理和机械设计使我深深的喜欢上大机械，课程设计使我们真正的接触到机械设计，通过查阅知识，在老师的辅导下，我完成了我们的课程设计，可谓收获颇多。首先，课程设计需要我们综合的知识，在设计过程中，往往需要我们用到几乎所有学过，甚至没有学过的知识，在这段日子里，我查阅了我们之前的机械制图，机械设计，以及机械原理的书。通过这样的课程设计，给了我一个独立思考的过程，使我对书上的知识有了一个更神层次的理解。其次，通过独立完成自己的任务，又培养了我主动思考的能力，最后我们的课程设计完成的很好，同时也给了我迎接以后生活中各种挑战的勇气；整个过程中我们还使用到autocad和excel等软件，也锻炼了我们使用这些软件的能力。最后，本次设计加强了我对我们所学内容的理解，同时也让我对以后的工作和生活充满了信心，非常感谢学校和老师提供这个学习的平台给我们。

六、参考文献

【1】赵登峰、陈永强主编机械原理.四川：西南交通大学出版社.2012 【2】王强主编机械原理课程设计指导书.重庆：重庆大学出版社.2013 【3】陈国定、吴立言主编机械设计.北京.高等教育出版社.2013 【4】章宏甲主编液压与气压传动.北京.机械工程出版社.2005