基于CAD的齒輪泵三維造型

1、目目 錄錄 1 緒論.1 2 齒輪泵的概念和工作原理.2 3 齒輪泵的組成.4 3.1 齒輪泵示意圖及零件編號.4 3.2 齒輪泵組成部分零件圖.4 3.2.1 齒輪泵非標準件的零件圖.4 3.2.2 齒輪泵標準件的零件圖.5 4 齒輪泵各零件的三維造型設計.6 4.1 齒輪泵非標準件三維造型.6 4.1.1 泵體.6 4.1.2 螺塞.7 4.1.3 泵蓋.7 4.1.4 齒輪.9 4.1.5 齒輪軸.9 4.2 齒輪泵標準件三維造型.10 5 齒輪泵三維造型組裝.12 5.1 齒輪泵的組裝.12 5.2 齒輪泵的組裝圖過程.12 5.3 齒輪泵零件顯示組裝.15 5.4 齒輪泵剖視圖.16

2、 5.5 齒輪泵總體視圖.17 結 論.18 致 謝.19 參考文獻.20 附 錄.21 基于 cad 的齒輪泵三維造型 摘要 隨著 cad 技術的不斷發(fā)展，autocad 強大的繪圖、編輯功能以及方便用戶的二 次開發(fā)功能，有相對成熟的三維作圖造型功能,是目前機械領域應用最廣泛的 cad 軟 件之一，進行三維造齒輪泵是最常見的機械產品，齒輪泵的設計歷來是機械設計中經 典的項目之一。由于齒輪泵內部結構復雜，如單獨用二維看上去不能一目了然，三維 造型設計解決了這樣的問題，它能把齒輪泵的關鍵部件很清晰的展現(xiàn)出來，因此，通 過齒輪泵的三維造型設計來研究三維造型設計具有代表性。 關鍵詞：齒輪泵；auto

3、cad；三維造型設計 based on cad technology gear pump three-dimensional abstract with the continuous development of cad technology, autocad powerful drawing, editing features, as well as the secondary development of user-friendly features, has a relatively mature form three-dimensional mapping function, whic

4、h is the area of mechanical cad software, the most widely used one of application of cad technology to a three- dimensional design has been widely used, the gear pump is the most common mechanical products, gear pump design has always been a mechanical design of the classic one. as the internal stru

5、cture of complex gear pump, if not separate two-dimensional look at a glance, three-dimensional design to solve such a problem, it can gear pump of the key components to present a clear, therefore, through the gear pump to the three-dimensional design study of three-dimensional design representative

6、. key words: gear pump; autocad；3d design 1 緒論緒論 計算機輔助設計(computer aided design，cad)是一種把計算機技術應用于工程 領域及產品設計中的新興交叉技術。其定義為：cad 是計算機系統(tǒng)在工程和產品果， 從而達到最佳設計效果的一種技術。 隨著計算機技術的不斷發(fā)展，特別是 cad 技術的日新月異，三維造型設計已經不 斷被機械領域廣泛應用。傳統(tǒng)的二維平面圖形無法對物體的真實形體進行預演，而三 維造型對設計的產品可以進行預先展示，并能裝配各個零部件，通過裝配，還可檢查 各個零部件是否符合質量要求，這也大大降低了設計的成本和時間，

7、提高了設計的質 量。本課題是在學習了本專業(yè)的專業(yè)知識的基礎上，對大一時所學知識進行鞏固和提 高。本次設計分為三個部分：齒輪泵各零件的二維平面圖形的確定及主要參數的確定； 根據各個零件的二維平面圖形來進行各個零件的三維造型設計；最后將各個零件的三 維模型進行組裝并生成總體效果圖。 2 齒輪泵的概念齒輪泵的概念和工作原理和工作原理 2.12.1 概念概念 齒輪泵的概念是很簡單的，即它的最基本形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊 密配合的殼體內相互嚙合旋轉，這個殼體的內部類似“ 8”字形，兩個齒輪裝在里面， 齒輪的外徑及兩側與殼體緊密配合。來自于擠出機的物料在吸入口進入兩個齒輪中間， 并充滿這一空間，

8、隨著齒的旋轉沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。 在術語上講，齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個缸筒內的活塞，當一個齒進入另 一個齒的流體空間時，液體就被機械性地擠排出來。因為液體是不可壓縮的，所以液 體和齒就不能在同一時間占據同一空間，這樣液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合， 這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個連續(xù)排除量。泵每轉一轉， 排出的量是一樣的。 隨著驅動軸的不間斷地旋轉，泵也就不間斷地排出流體。泵的流量直接與泵的轉 速有關。對于一臺泵的轉速，實際上是有限制的，這主要取決于工藝流體。實際上， 在泵內有很少量的流體損失，這使泵的運行效率不能達到 100，因為這些流體被用來 潤滑

9、軸承及齒輪兩側，而泵體也絕不可能無間隙配合，故不能使流體 100地從出口排 出，所以少量的流體損失是必然的。然而泵還是可以良好地運行，對大多數擠出物料 來說，仍可以達到 9398的效率。 如果傳送的是油類，泵則能以很高的速度轉動，但當流體是一種高粘度的聚合物 熔體時，這種限制就會大幅度降低。推動高粘流體進入吸入口一側的兩齒空間是非常 重要的，如果這一空間沒有填充滿，則泵就不能排出準確的流量，所以 pv 值(壓力 流速)也是另一個限制因素，而且是一個工藝變量。由于這些限制，齒輪泵制造商將提 供一系列產品，即不同的規(guī)格及排量(每轉一周所排出的量)。這些泵將與具體的應用 工藝相配合，以使系統(tǒng)能力及價

10、格達到最優(yōu)。 2.22.2 工作原理工作原理 它由裝在體內的一對齒輪組成，齒輪兩側有端蓋，殼體、端蓋與齒輪的各個齒間 槽組成了許多密封工作腔。當齒輪按圖方向旋轉時，右側吸油腔由于相互嚙合的齒輪 逐漸脫開，密封工作容積逐漸增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大氣壓 力的作用下，經吸油管進入吸油腔，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉，把油液帶到左 側壓油腔內。在壓油區(qū)一側，由于齒輪在這里逐漸進入嚙合，密封工作腔容積不斷減 小，油液便被擠出去，從壓油腔輸送到壓油管道中去。在齒輪泵的工作過程中，只要 兩齒輪的旋轉方向不變，其吸、排油腔的位置也就確定不變。這里嚙合點處的齒面接 觸線一直分隔離、低壓兩腔起

11、著配油作用，因此在齒輪泵中不需要設置專門的配流機 構，這是它和其他類型容積式液壓泵的不同之處如圖 3-1。 圖圖3-1 齒輪泵工作示意圖齒輪泵工作示意圖 3 齒輪泵的組成齒輪泵的組成 齒輪泵主要有齒輪、軸、泵體、泵蓋、軸端密封等部件組成，以擺線圓弧作為其 齒輪齒形。用耐磨粉末冶金材料壓制而成。它的結構緊湊，運轉平穩(wěn)，效率高、壽命 長。 3.13.1 齒輪泵示意圖及零件編號齒輪泵示意圖及零件編號 該齒輪泵的裝配圖（見附錄裝配圖）和零件編號（見表 3-1） 。 該齒輪泵共有 9 種不同規(guī)格的零件，其中標準件有 5 種，非標準件有 4 種。在齒 輪泵示意圖中，已經指明了這 9 種零件所在的位置，下面

12、我們將這 9 種零件的零件圖 分別用 autocad 2008 繪制出來，這些零件圖將表達出該零件的尺寸規(guī)格和參數。 表表 3-1 齒輪泵的零件表齒輪泵的零件表 序號代號名稱數量材料單件總計備注 1chlb-01螺釘635gb70-86 2chlb-02泵蓋1bt200 3chlb-03齒輪135 4chlb-04齒輪軸145 5chlb-05銷235gb119- 86 6chlb-06紙墊1牛皮紙 7chlb-07泵體1ht200 8chlb-08氈封油圈1半粗油圈 9chlb-09螺塞135 3.23.2 齒輪泵組成部分零件圖齒輪泵組成部分零件圖 3.2.13.2.1 齒輪泵非標準件的零件

13、圖齒輪泵非標準件的零件圖 2 號件零件圖見圖泵蓋（見附錄四） ； 3 號件零件圖見圖齒輪（見附錄四） ； 4 號件零件圖見圖齒輪軸（見附錄四） ； 7 號件零件圖見附錄圖泵體（見附錄四） 。 3.2.23.2.2 齒輪泵標準件的零件圖齒輪泵標準件的零件圖 齒輪泵的 5 種標準件： 螺釘、銷、紙墊（見零件表 3-2） 。 8 號件零件圖見圖氈封油圈； 9 號件零件圖見圖螺塞。 表表 3-2 齒輪泵的標準件表齒輪泵的標準件表 序號代號名稱數量材料單件總計備注 1chlb-01螺釘135gb70-85 2chlb-05銷235cb119-86 3chlb-06紙墊6牛皮紙 4 齒輪泵各零件的三維造型

14、設計齒輪泵各零件的三維造型設計 4.14.1 齒輪泵非標準件三維造型齒輪泵非標準件三維造型 根據各個零件的零件圖，我們使用 autocad 2004 軟件分別對這些零件進行三維 造型設計。 4.1.14.1.1 泵體泵體 泵體是整個齒輪泵中各零件造型最復雜的主體零件。因此在造型設計中，采用分 塊進行設計后，再使用布爾運算來進行處理見附錄四圖泵體。 齒輪泵的底座是有五個部分的模型構成，在建模過程中可以分別進行，最后使用 布爾運算的操作將其合圍整體，具體的操作步驟如下： 打開齒輪泵的泵體零件圖，將泵體的外輪廓線復制到當前的圖形中，得到了泵 體的框圖。 使用 extrude 命令，對上一步驟得到的輪

15、廓線進行拉伸，得到下泵體的模型。 將得到的泵體模型進行抽殼，然后得到泵體大體模型。 將泵體模型放置在另外一個圖層上，并且隱藏該層，然后按裝配圖中的尺寸， 使用拉伸的操作，建立齒輪泵大體的模型，以及中空部分的模型。 從泵體零件圖中復制部分零件的輪廓線至當前圖形。 使用拉伸操作，得到泵體的大體模型，并且在泵體中減去 2 和 6 個小圓孔，作 為安裝銷和螺釘的位置。 使用 move 命令在圖形中移動各個模型，然后使用布爾運算進行相應的操作， 得到泵體的主體模型。 使用拉伸操作構造泵體的齒輪軸擋圈、肋板等輔助的模型，并使用 move 命令 將其移動到圖形中適當的位置上，在移動的過程中可以結合 3 個視

16、圖的對應關系進行， 從而得到泵體的模型。 使用布爾運算的差集操作，將輔助模型從底板中減去，完成齒輪泵底辦模型的 建模（見圖 4-1） 。 圖圖 4-1 泵體泵體 4.1.24.1.2 螺塞螺塞 螺塞的繪制過程具體的操作步驟如下： 打開齒輪泵的螺塞零件圖（見附錄四圖螺塞） ，將整個的外輪廓線復制到當前 的圖形中。 在得到的螺塞框圖中直接利用拉伸和旋轉就可以了。 圖圖 4-2 螺塞螺塞 4.1.34.1.3 泵蓋泵蓋 泵蓋是整個齒輪泵中各零件造型較為復雜的主體零件。因此在造型設計中，采用 分塊進行設計后，再使用布爾運算來進行處理（見附錄四圖泵蓋） 。 泵蓋的繪制過程基本上與泵體的相似，主要是如何處

17、理拱形部分。具體的操作步 驟如下： 打開齒輪泵的泵蓋零件圖，將泵蓋的下面的外輪廓線復制到當前的圖形中，得 到了橢圓圖的框圖。 將得到的泵蓋的橢圓圖模型進行拉伸，旋轉，然后得到泵蓋的橢圓大體模型。 再使用拉伸操作，得到泵蓋的大體模型，并且在底板中減去 2 和 6 個小圓孔，作為安 裝銷和螺釘的位置。 然后將下面橢圓模型放置在另外一個圖層上，并且隱藏該層。 打開齒輪泵的泵蓋零件圖，將泵蓋的上面的外輪廓線復制到當前的圖形中，得 到了橢圓圖的框圖。 將得到的泵蓋的上面橢圓圖模型進行拉伸，旋轉，然后得到泵蓋的橢圓大體模 型。 然后就隱藏的下面橢圓模型帶基點復制到上面橢圓圖模型中，用 move 命令在 圖

18、形中移動各個模型，然后使用布爾運算進行相應的操作，得到泵蓋的主體模型。 使用布爾運算的差集操作，將輔助模型從泵蓋中減去，完成齒輪泵泵蓋的模型 建模見圖 4-3。 圖圖 4-3 泵蓋泵蓋 4.1.44.1.4 齒輪齒輪 齒輪的繪制過程具體的操作步驟如下： 打開齒輪泵的齒輪零件圖（見圖附錄四齒輪） ，從齒輪零件圖中復制輪廓線和 中心線至當前圖形中，并且刪除部分直線，留下除了分度圓和齒頂圓以外的部分。 對圖形中的線條進行調整，并且利用零件圖中的尺寸補全輪廓線包括將齒形部 分形狀也畫出。使用拉伸操作，對齒輪的外輪廓進行拉伸，然后使用布爾運算進行操 作，齒輪的外輪廓成型。以齒輪零件圖中的截面為平面，進行

19、旋轉，得到了兩個相重 合的圓環(huán)。使用布爾運算將其從齒輪模型中減去。 將齒輪截面中的另一部分進行拉伸，并將拉伸得到的實體合并到齒輪的模型中， 完成齒輪的建模見圖 4-4。 圖圖 4-4 齒輪齒輪 4.1.54.1.5 齒輪軸齒輪軸 齒輪軸的繪制過程具體的操作步驟如下： 打開齒輪泵的齒輪軸零件圖（見附錄四齒輪軸） ，從齒輪軸零件圖中復制主視 圖到當前圖形，并按照齒輪之間的嚙合關系補全齒輪的側視圖。 使用旋轉生成實體的操作，對齒輪軸的主視圖進行操作，得到齒輪軸的大體外 形。 使用拉伸操作得到齒輪軸的輪廓模型，并將其移動到齒輪軸中適當的位置。 使用布爾運算進行并集操作，將兩者合并。 使用拉伸操作命令操

20、作建立齒輪鍵的模型，并將其從齒輪軸中減去，完成齒輪 軸的建模見圖 4-5。 圖圖 4-5 齒輪軸齒輪軸 4.24.2 齒輪泵標準件三維造型齒輪泵標準件三維造型 件 8（氈封油圈） 圖圖 4-6 氈封油圈氈封油圈 件 6（紙墊） 圖圖 4-7 紙墊紙墊 件 1（螺釘） 圖圖 4-8 螺釘螺釘 5 齒輪泵三維造型組裝齒輪泵三維造型組裝 5.15.1 齒輪泵的組裝齒輪泵的組裝 5.1.15.1.1 齒輪泵的組裝圖過程齒輪泵的組裝圖過程 安裝齒輪泵是三維圖最主要的步驟，而且每一個步驟都要仔細不能馬虎，只要稍 微不留意就會出差錯，最主要的是安裝之前要看準圖的安裝法，一定要找準基點，一 步一步的來，因此在

21、安裝過程中，采用分塊進行安裝。 在安裝泵體里邊的零件時，必須一步一步的來，如果安裝出出了一點差錯的話那 后面的每一步都是錯的，所以在安裝是一定要小心。齒輪和齒輪軸在這個裝配中是最 關鍵的一步，因為它們是相互運動的，是整個齒輪泵中最主要的零件之一。下面就是 安裝齒輪泵每個零件的方法及步驟。 打開齒輪泵的泵體三維圖見圖 5-1，并且隱藏該層，又打開齒輪泵的齒輪三維 圖，將它帶基點復制到泵體的圖層中，然后找準中心點將它粘貼在泵體上見圖 5-2。 打開齒輪泵的齒輪軸三維圖，將它帶基點復制到圖 5-2 中，然后找準中心點將 它粘貼在泵體上見圖 5-3。 打開齒輪泵的墊圈、螺塞三維圖，將它們帶基點復制到圖

22、 5-3 中，然后在泵體 上找準墊圈、螺塞安裝的位子，將它們粘貼到指定的位子見圖 5-4。 打開齒輪泵的氈封油圈三維圖，將它帶基點復制到圖 5-4 中，然后在泵體上找 準氈封油圈安裝的位子，最后粘貼到指定的位子見圖 5-5。 打開齒輪泵的泵蓋三維圖，將它帶基點復制到圖 5-5 中，然后在泵體上找準泵 體安裝的位子，最后粘貼到指定的位子見圖 5-6。 打開齒輪泵的螺釘、銷三維圖，將它帶基點復制到圖 5-6 中，然后在泵體上找 準螺釘、銷安裝的位子，最后粘貼到指定的位子見圖 5-7。 圖圖 5-1 泵體泵體 圖圖 5-2 安裝齒輪安裝齒輪 圖圖 5-3 安裝齒輪軸安裝齒輪軸 圖圖 5-3 安裝螺塞

23、、氈封油圈安裝螺塞、氈封油圈 圖圖 5-4 安裝紙墊安裝紙墊 圖圖 5-5 安裝泵蓋安裝泵蓋 圖圖 5-6 安裝銷、螺釘安裝銷、螺釘 5.1.25.1.2 齒輪泵零件顯示組裝齒輪泵零件顯示組裝 根據齒輪泵的零件顯示組裝可以一次性的看清楚它的組裝零件圖。 齒輪泵總體組裝可先將齒輪軸和齒輪安裝在泵體中，然后裝上泵蓋及其附屬零件， 最后再組裝上所有的聯(lián)接零件即可見圖 5-7。 齒輪泵總體組裝主要是將泵蓋部分安裝到泵體上，再安裝上其他附屬零件。將所 有的零件全部安裝好，在組裝時，要特別注意各個零件之間的相對位置。下面是齒輪 泵組裝后的整體效果圖，從四個側面可以很清楚的看到齒輪泵的每個部位。在軟件中 可

24、以模擬出產品來，而且可以象實際產品一樣拆缷，了解產品中存在的問題，并能進 行調整。 圖圖 5-7 組裝圖組裝圖 5.1.35.1.3 齒輪泵剖視圖齒輪泵剖視圖 把安裝好的整體圖進行剖視，這樣好方便觀察它的安裝位置，讓大家看的一目了 然。見圖 5-8、圖 5-9 圖圖 5-8 全剖視圖全剖視圖 圖圖 5-9 半剖視圖半剖視圖 5.1.45.1.4 齒輪泵總體視圖見圖齒輪泵總體視圖見圖 5-10、圖、圖 5-11 圖圖 5-10 齒輪泵齒輪泵 a 圖圖 5-11 齒輪泵齒輪泵 b 結結 論論 基于 cad 技術的齒輪泵三維造型設計終于完成了，通過這次畢業(yè)設計，我對產品 的設計，特別是利用 cad

25、軟件進行三維造型設計，收獲很大。畢業(yè)設計鍛煉了我的綜 合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設 計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局 部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并 且意志、抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是 我們進行畢業(yè)設計的目的所在。 通過 cad 軟件進行三維造型設計，將是設計領域必然發(fā)展的一個趨勢，而且必然 被廣泛的使用。三維造型設計具有較多的優(yōu)勢，降低了設計的成本和時間，不需要實 際的產品加工和調試，完全用軟件進行模擬加工和調試，而且由此

26、產生了許多的二次 開發(fā)軟件，這些軟件的設計思路與 autocad 軟件是一致的，因此，通過這次畢業(yè)設計， 為我以后的工作打下了較好的基礎。 當然，在設計過程中，由于初次進行三維造型設計，不是非常的熟練。因此，在 設計過程中存在的許多問題，而且工作量也較大。如果我們能夠將一些標準件的三維 造型也進行參數化，那么將大大的節(jié)省設計的時間，同時，也使設計工作變得輕松和 有趣很多。最重要的是更加充實了自己的專業(yè)知識，為以后的發(fā)展奠定了基礎。 總之，本次設計使我收獲很大，也是對我學習的一個總結。 致致 謝謝 本課題在選題及設計過程中得到老師的細心指導，他嚴謹細致、一絲不茍的作風 一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟 迪；劉老師多次詢問設計過程，并為我提出寶貴的意見，幫助我開拓設計思路，精心 點撥、熱忱鼓勵，在此謹向劉老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。我還要感