基于Solidworks的齿轮泵毕业设计

摘要本设计运用三位机械设计软件Solidworks设计了一台齿轮泵，设计过程展现了Solidworks方便的全相关性和独特优势。

本设计建立了齿轮泵各零件的实体模型并完成了虚拟装配。

对装配体进行了详尽的干涉检查，添加了爆炸配臵，之后制作了完整的动画，通过动画形象地模拟了装配和运动过程。

模型建立之后，进行了泵的各零件的力学校核。

最后讨论了齿轮泵的流量脉动和闭死容积，初步确定了卸荷槽的尺寸。

关键词：Solidworks,实体模型，虚拟装配，强度校核AbstractIn this paper a gear pump has been designed by the use of Solidworks which is a three dimensional machine design software. The formidable function and unique superiority of Solidworks has been demonstrated through the modelling process. This design includes gear pump's various components’full-scale mockup, has completed the components hypothesized assembly as well. The exhaustive interference inspection has been carried on, as well as the detonation disposition, afterward the complete animation has been manufactured. The assembly and rate process has been simulated vividly through the animation. After model building, pump's various components mechanics examination has been carried on. Finally gear pump's flow pulsation and the choke-out volume have been discussed and the escape passage size has been determined initially.Keywords: SolidWorks; Virtual assembly; Parametric Design1目录1 引言 (3)2 齿轮泵的设计 (3)2.1 齿轮泵概述 (3)2.2齿轮泵设计要求 (3)2.2.1 齿轮泵工作参数要求 (3)2.2.2 齿轮几何参数的要求 (5)2.3 齿轮泵主要部件参数的确定 (6)2.4 Solidworks建模 (7)2.4.1 齿轮建模 (7)2.4.2 箱体建模 (8)2.4.3 Solidworks建模基本原则 (9)2.4.4 装配体初步建模与后盖建模 (9)2.4.5 轴、短轴的建模及后盖和箱体模型的编辑 (10)2.4.6 键的建模及轴及箱体模型的编辑 (11)2.4.7 连接件的选择和螺纹生成 (12)2.4.8 密封件的选择...................................................... 错误！未定义书签。

3 齿轮的校核 (17)4 齿轮泵的闭死容积和卸荷槽 (20)4.1 闭死容积 (20)4.2 卸荷槽 (21)5 结束语 (22)6 致谢 (22)7 参考文献 (22)英文文献名称（可机加工性）231 引言随着信息技术在各领域的迅速渗透，CAD/CAM/CAE 技术已经得到了广泛的应用，从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式，对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新技术、促进经济增长都具有十分重要的作用。

Solidworks 是一套基于Windows 的CAD/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 软件的基础上，在Windows 环境下实现的第一个机械三维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、市场前景最好、性能价格比最优的软件。

随着Solidworks 版本的不断提高、性能不断提高，Solidworks 已经能满足一般企业的一般需求了。

动画演示形象、直观，能表达文字或者叙述不易讲解清楚的复杂产品的内部结构，模拟产品的工作情况，达到与非专业人士交流设计思想的目的。

建立运动机构模型，进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等，并用动画、图形、表格等多种形式输出结果，其分析结果可指导修改零件的结构设计或调整零件的材料。

设计的更改可以反映到装配模型中，再重新进行分析，一旦确定优化方案，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情况下的复杂载荷情况直接输出到主流有限元分析软件中以作出正确的强度和结构分析[5]。

2 齿轮泵的设计2.1 齿轮泵概述齿轮泵是靠相互啮合旋转的一对齿轮输送液体，分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。

泵工作腔由泵体、泵盖及齿轮的各齿槽构成。

由齿的啮合线将泵吸入腔和排出腔分开。

随着齿轮的转动，齿间的液体被带至排出腔，液体受压排出。

齿轮泵适用于输送不含固体颗粒的液体，可作润滑油泵、重油泵、液压泵和输液泵。

所输送液体的粘度范围为s mm /10126 ,齿轮泵结构简单，维修方便[8] 2.2齿轮泵设计要求 2.2.1 齿轮泵工作参数要求 （1）流量外啮合齿轮泵在没有泄露损失的情况下，每一转所排出的液体体积叫做泵的理论排量，以q t 表示。

外啮合齿轮泵，一般两齿轮的齿数相同，所以4 ()r ml b t a D b q ba t /10tan 31312322222-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛---=βπ (1) 式中： b ——齿宽D a ——齿顶圆直径 a ——齿轮中心距 t a ——基圆节距β——基圆柱面上的螺旋角不修正的标准直齿圆柱齿轮的齿轮泵的理论排量：()r ml z bm q t /10cos 121123222-⨯⎪⎭⎫⎝⎛-+=αππ (2)式中：m ——齿轮模数 z ——齿轮齿数 а——齿轮压力角 理论流量：()m i n /103l n q Q T T -⨯= (3)式中n ——泵转速，单位 （r/min ） 实际流量：()m i n /l Q Q v T η= (4) 式中v η——泵的容积效率，一般取0.750.9，小流量泵取小值。

（2）转速齿轮泵的转速不宜过高，由于离心力的作用，转速高液体不能充满整个齿间，以至流量减小并引起气蚀，增大噪声和磨损，对高粘性液体的输送影响更大，转速可按表1选取。

（3）效率av P PQ=η (5) 表1 流体粘度与齿顶圆线速度式中：P ——泵进出口压力差a mPQ ——流量()s l /5a P ——轴功率()kw齿轮泵的能量损失主要是机械损失和容积损失，水力损失很小，可忽略不计。

容积损失主要式通过齿轮端面与侧板之间的轴向间隙，齿顶与泵体内孔之间的径向间隙和齿侧接触线的泄露损失，其中轴向间隙泄露约占总泄露量的75%―80%。

机械效率9.08.0-=m η，大流量泵m η低。

2.2.2 齿轮几何参数的要求(1) 齿数z 、模数m 和齿宽齿数多，泵的外形尺寸大，但压力和流量脉动小。

中低压齿轮泵对压力和流量脉动要求较严，通常取z=1225，高压泵为减小外形尺寸，一般取z=614，对流量脉动要求不高的粘性液体输送泵可取z=68。

中低压齿轮模数按表2选取。

对工作压力大于10mP a 的高压泵，应考虑齿轮强度，需适当增大模数。

齿宽按表3确定。

表2 流量与模数(4) 齿轮修正齿轮泵采用压力角 20=α标准渐开线齿轮，齿数少于17时均有根切现象产生，使齿轮强度减弱，工作情况变坏，须作齿轮修正，修正方法与通常的齿轮修正方法略有不同，两齿轮的刀具移距取正值（即离开中心），修正后节圆处的齿侧间隙为0.08m,刀具切入齿轮的深度即齿高h=2.3m(ξ0.5)m ，修正齿轮的主要数据见表4。

表3 工作压力与齿宽6表4 齿轮修正几何参数3arccos+=z inv c ν 2.3 齿轮泵主要部件参数的确定本设计将设计一个直齿圆柱中低压齿轮泵由以上要求，综合考虑现初步确定一对啮合的齿轮齿数z=20,模数m=2.5,齿宽定为b=20,电机转速2000r/min2500r/min ，工作压力P=10a mP 。

以上参数可能由于不符合（1）中要求。

现回代以验证：由公式（2），（3），（4）：())/(915.15/10cos 121123222r ml r ml z bm q t =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=-αππm i n )/(8.39min)/(83.31l l Q T -=7min)/(84.29min)/(87.2375.0l l Q Q Q T T -=⨯==υη流量、排量和模数的关系符合表2的要求。

齿轮分度圆直径)(502520mm D =⨯=由表4可得：齿顶圆直径)(5.57)3(mm z m D a =+=故顶圆点的线速度)/(02.660/22max s m n D u a=⨯⨯=π 要想通过表1确定max u 是否符合要求，就要先确定液压油的型号。

在液压泵、液压控制阀、液压缸（液压马达）以及油管等连接起来的密封液压系统中，能量的传递是通过液压油在流动过程中压力、流量变化来实现的。

国内外的统计资料表明，液压系统的故障70%85%是由于液压油方面的原因引起的。

在液压系统中，液压油的主要作用是：作为对系统中的能量进行控制、转换和传递的工作介质。

此外，液压油还具有其他一些重要作用：润滑液压元件、减少机器的摩擦和磨损、防锈、传热、冲洗粉末等作用。

一般情况下，液压设备选用液压油时，应从工作压力、温度、工作环境 液压系统及元件的结构和材质、经济性等方面综合考虑。

对于本设计中的液压油的选定：依据以上确定的工作参数，可以看出比较符合市场上的CBG1016液压泵，只不过CBG1016液压泵的工作压力为16a mP ，高于设计的工作压力，所以选择CBG1016的液压油可以很好满足工作要求。

依据手册可以确定液压油的型号：HM46，推荐黏度20s mm s mm /40/22-，适当减小黏度值可以大致符合表1对于齿顶圆最大线速度的要求。