CB-B20型齒輪泵地三維設(shè)計與有限元分析

1、WORD格式CB-B20型齒輪泵三維設(shè)計及有限元分析學(xué)生： *，機械工程學(xué)院指導(dǎo)教師： *，機械工程學(xué)院 摘要 CB-B20 型齒輪泵，是一種無側(cè)板、三片式構(gòu)造的低壓齒輪油泵。它沒有徑向力平衡構(gòu)造和軸向間隙補償，依靠間隙密封原理工作。其構(gòu)造簡單，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

2、，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， 如不滿足，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 17 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)約更多的本錢， 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。 關(guān)鍵詞 齒輪泵，齒面應(yīng)力， Solidworks三維建模專業(yè)資料整理WORD格式Three-dimensionaldesign of the CB-B

3、20 gear pump and finite element analysisStudent：*,Mechanical Engineering department of Yangtze UniversityInstructor： *,Mechanical Engineering department of Yangtze UniversityAbstract CB-B20 gear pump, a side panel of three low-pressure gear pump. It does nothave radial force balance structure and ax

4、ial clearance compensation, relying on the clearance seal the principle of work. It simple structure, easy maintenance, low prices, it is mainly used in diluted oil station in the low pressure hydraulic drive system of machine tools and large machinery and equipment, oil and cooling systems and a va

5、riety of mechanical equipment lubrication systems.This article is based on the characteristics and uses of the gear pump CB-B20. Modulus of the selected gear to start from the pump displacement, and then consider the size and characteristics of gear to select the gear teeth. By the domestic growth a

6、 tooth correction method to determine the various parameters of the gear, then calculate the gear by the force of the pump displacement to estimate the diameter of the gear shaft, and to determine its diameter and length. From the axis by checking the selected axis diameter to meet the requirements,

7、 such as not satisfied, repeat the above steps. Axis design after design of the pump cover, taking into account the seal tool convenient to select the three pump cover, pump cover contact to choose felt logical to complete the design of the pump, now using the more popular finite element analysis to

8、 analyze the tooth surface contact.The gear pump consists of 17 components, the design of each component, not only can this pump has a better understanding of the design process for the selection of materials can also be more cost savings, this design improves the use of knowledge to the actual capa

9、bilities and the ability of the drawings.Key words gear pump, the tooth surface stress, Solidworks 3D modeling專業(yè)資料整理WORD格式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(xué)，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 Solidworks 進展三維建模， 繪制出齒輪泵的每一個零件， 然后進展組裝，構(gòu)成完整的裝配圖。 然后利用 Solidworks Simulation 等分析

10、軟件對齒輪的嚙合面進展建模分析受力情況， 設(shè)計中的每一個環(huán)節(jié)都需要查閱相關(guān)資料與標(biāo)準(zhǔn)， 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(xué)的討論當(dāng)?shù)玫酱鸢福?提高了同學(xué)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。專業(yè)資料整理WORD格式1 選題背景1.1 題目來源題目來源于生產(chǎn)實際。1.2 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 ,它一般做成定量泵 ,按構(gòu)造不同 ,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。齒輪泵泵體是別離三片式構(gòu)造， 三片是指泵蓋和泵體， 以及泵體內(nèi)裝有

11、一對齒數(shù)一樣、 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局部， 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，這是齒輪泵的簡單構(gòu)造。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)點是構(gòu)造簡單、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(yán)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)。 C

12、BB 型齒輪泵當(dāng)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，齒輪間局部的油液被擠出，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(dāng)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)， 由于密封容積變大那么不斷從油箱中吸油， 輪齒進入嚙合的一側(cè)， 由于密封容積減小那么不斷地排油，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

13、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，因此研究齒輪泵非常有意義。1.3 國內(nèi)外開展現(xiàn)狀目前國內(nèi) 1通過執(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)中具有專業(yè)資料整理WORD格式極高技術(shù)水平的關(guān)鍵用泵的技術(shù)水平與國外興旺國家的同類泵產(chǎn)品水平接近； 2近幾年，齒輪油泵類產(chǎn)品的產(chǎn)值皆以11%12%的速率開展；（ 3股份制和民營制造廠在我國泵業(yè)中占主導(dǎo)地位；（ 4齒輪油泵制造廠都在進展產(chǎn)品構(gòu)造調(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；（ 5市場競爭更劇烈，齒輪油泵產(chǎn)品中的普通泵供大于求的局面沒有改變

14、，單臺泵的利潤率在逐年降低。 由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（ 1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)已到達相當(dāng)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2000 年以來，世界泵業(yè)已有 80 起大的合并和收購，通過這種集團化的合作開展戰(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(biāo)和知名度，實現(xiàn)持續(xù)開展；3世界齒輪油泵業(yè)會持續(xù)開展，預(yù)計今后 35 年中

15、，世界齒輪油泵業(yè)將會以每年 5.5 左右的增長率開展；4不斷開拓新的市場X圍和領(lǐng)域，中國參加WTO 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(zhǔn)備或已經(jīng)在中國建制造分廠。1.4 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的增一尺變位設(shè)計方法，然后用 Solidworks 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；構(gòu)造設(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。 解決方法是在兩側(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

16、；在蓋板上開設(shè)平衡槽。專業(yè)資料整理WORD格式2 齒輪泵概述齒輪泵廣泛應(yīng)用在各種液壓機械上，它的主要優(yōu)點是：構(gòu)造簡單緊湊、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、本錢低、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X圍為Q=2.5750l/min ；壓力X圍為 p =10315bar；轉(zhuǎn)速X圍為n =1300 4000rpm，高速時如應(yīng)用在飛機上可達8000rpm；容積效率 v=0.880.96；總效率 =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構(gòu)造要有定性的分析。外嚙合齒

17、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。2.1 外嚙合齒輪泵的分類(1)按齒形曲線可分為：漸開線齒形式和擺線式(2)按齒面形式可分為：直齒齒輪式、斜齒齒輪式、人字齒齒輪式、圓弧齒面的齒輪式(3)按嚙合齒輪的個數(shù)分：二齒輪式和多齒輪式(4)按齒輪級數(shù)可分為：單級齒輪泵和多級齒輪泵2.2 外嚙合齒輪泵的工作原理外嚙合齒輪泵的根本工作原理就是： 一對齒輪相互嚙合， 由于齒輪的齒頂和殼體內(nèi)孔外表間隙很小， 齒輪端面和蓋板很小， 因而把吸油腔和壓油腔隔開。 當(dāng)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

18、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(dāng)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。專業(yè)資料整理WORD格式圖 1 外嚙合齒輪泵工作原理圖2.3 典型外嚙合齒輪泵的構(gòu)造特點目前國內(nèi)最常用的是CB 型齒輪泵，下表是一些CB 型齒輪泵的根本性能參數(shù)：表 1齒輪泵性能參數(shù)表排量 ml/r 額定壓力最高壓力額定轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速型號 Mpa Mpa r/min r/min 特點CB 型32、50、1001012.51450165

19、0鋁合金殼，浮動軸套構(gòu)造CB-B 型2.5 1251417、 520003000小排量中高壓泵整體式浮動軸套構(gòu)造CB-C 型10 32101418002400雙金屬固定側(cè)板中高壓泵CB-D 型32 70CB-E 型70 2101012.518002400直接可作馬達使用CB-F 型10 401417.518002400可作雙聯(lián)泵CB-G 型16 20012 51620002200可組成雙聯(lián)泵3 總體設(shè)計3.1 原始數(shù)據(jù)理論排量： 20L/m額定壓力： 2.5MPa專業(yè)資料整理WORD格式額定轉(zhuǎn)速： 1450r/min3.2 齒輪泵齒輪參數(shù)的選擇及原那么外嚙合齒輪泵的齒輪一般都是采用一對參數(shù)完全

20、一樣的漸開線形的齒輪。a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。e在泵系列設(shè)計時，盡量減小零件和齒輪刀具的種類，提高通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的程度。3.3 齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和齒寬確實定3.3.1 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)系可近似按照以下公式計算：q = 2K1 Zm2 b ×10- 31式中 q- 排量 ml/r ；K1 - 與齒輪嚙合的重疊系數(shù)c 有關(guān)系的系數(shù)，通常 K1 =1.061.115，齒數(shù)少時取大值，齒數(shù)少時取小值；Z- 齒數(shù)；m- 模數(shù)

21、 mm；b- 齒寬 mm；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。3.3.2 齒輪模數(shù)確實定前面所述，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，齒輪模數(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到達設(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 5mm。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缺乏，另外軸頸尺寸小，軸承尺寸也就小，軸承的承載能力也將缺乏

22、， 而泵的可靠性和壽命取決于軸承的承載能力和壽命，目前排量為專業(yè)資料整理WORD格式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 排量與模數(shù)的選取關(guān)系排量 q ml/r 模數(shù) m mm 4163104043210058014061252007給定的數(shù)據(jù) q=20L/m 換算 q=20000/1450 ml/r =13.79ml/r所以應(yīng)選取模數(shù) m=3 或 m=4，暫取 m=4 3.3.3 齒輪齒數(shù)確實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) " 1。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X圍

23、為 814 個齒，在這先取 10 個齒。3.3.4 齒輪齒寬確實定齒輪的模數(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%，因此，當(dāng)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，假設(shè)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缺乏，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X圍為 0.2 0.8。3.3.4 齒輪齒形修正確實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 814 個齒，小于漸開線齒數(shù)不產(chǎn)生根切的最少齒

24、數(shù) 17當(dāng)壓力角20°。產(chǎn)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，為了防止根切，可以采用以下兩種修正方法：1增大壓力角。采用這種方法，那么齒輪刀具應(yīng)具有壓力角： 22°、22.5 °、25°、28°和 30°。(2)采用角度正變位。這種方法可以使用壓力角為 20°的標(biāo)準(zhǔn)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， 又會使齒專業(yè)資料整理WORD格式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

25、倍模數(shù)之間。3.3.5 齒輪齒側(cè)間隙確實定根據(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X圍為 0.010.08 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。3.3.6 齒輪參數(shù)的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 20°的標(biāo)準(zhǔn)齒輪刀具，防止產(chǎn)生根切，齒輪的齒頂圓直徑和中心距為整數(shù)。表 3“增一齒修正法齒輪參數(shù)的設(shè)計計算公式于專業(yè)資料整理WORD格式名稱代號理論中心距A0實際中心距A齒頂圓直徑De分度圓直徑Df節(jié)圓直徑D壓力角n基圓節(jié)距t j嚙

26、合角移距系數(shù)齒寬b齒根圓直徑Di全齒高h(yuǎn)齒頂高h(yuǎn) 計算公式A0 = mZA=m(Z+1)De = m(Z + 3)Df = mZD=m Z+1 n =20 °t= mcos jnZcosn =arcosZ+1Z inv -inv n =n2tanb=m Z+3 Di =m Z-2.5 +2mh=h + h =2.75m- mh = 1.5m計算結(jié)果404452404420 °11.831.32°0.6453335.168.426專業(yè)資料整理WORD格式齒根高h(yuǎn)基圓直徑Dj公法線長度L公法線跨齒數(shù)nh = 1.25m - mD = mZcosjnL=mcos n-0

27、.5n+Zinv n +2 tann n=Z+0.51802.4237.5914.231.14專業(yè)資料整理WORD格式3.4 齒輪泵卸荷槽尺寸確實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(yán)格密封， 必須使齒輪嚙合的重疊系數(shù) "1.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、 壓油腔都不一樣的閉死容積，而且，當(dāng)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。

28、 當(dāng)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)計原那么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 壓油腔互相連通。對稱布置的卸荷槽3.4.1 卸荷槽間距 a 確實定基于卸荷槽設(shè)計原那么，對有齒側(cè)間隙的卸荷槽間距可按下式子計算a= mcosan cosa mm (2)代入計算得 a=10.8mm3.4.2 卸荷槽深度 h 確實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 5ms的原那么確定

29、，推薦卸荷槽的深度按0.8 倍模數(shù)確定專業(yè)資料整理WORD格式即 h=3.2mm3.4.3 卸荷槽的長度 C 確實定卸荷槽長度的最小值Cmin =lsina="t j sinamm(3)為了保證卸荷槽暢通應(yīng)該使CCmin，同時考慮齒根圓以內(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 值得確定原那么是使卸荷槽兩端剛好與兩個齒輪根圓相切C=2 R-2a2即Ri -( 2=2 R-2t j2(mm) (4)Ri-(cosa2式中 R齒輪節(jié)圓半徑 mmRi齒輪根圓半徑 mm。代入數(shù)值計算得出C=12.28mm專業(yè)資料整理WORD格式圖 2有齒側(cè)間隙的齒輪

30、泵困油區(qū)的形成和變化過程3.5 選定工作油液和齒輪材料我們所用的工作油液為礦物油型石油基液壓油，普通液壓油。這種油液是以石油的精練物為根底，參加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HBS230。齒輪油泵為一般機械中的齒輪傳動，初選8 級精度。3.6 泵的構(gòu)造選擇在確定構(gòu)造形式時應(yīng)考慮以下幾個內(nèi)容1減輕徑向力的構(gòu)造設(shè)施?？梢圆捎酶虞S套2是采用三片式構(gòu)造有前泵蓋、泵體、和后泵蓋組成，還是采用兩片式構(gòu)造由殼體和前蓋組成。近年來其所以三片式構(gòu)造得到廣泛應(yīng)用，是因為三片式構(gòu)造有以下優(yōu)點：毛坯制造容易，甚至可用型材切料；便于機械加工；專業(yè)資

31、料整理WORD格式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別離式通過鍵或花鍵連接將齒輪和軸做成整體，其優(yōu)點是構(gòu)造緊湊，裝配方便；將齒輪和軸作成別離式，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，這種構(gòu)造在大排量泵中常見。在此選用整體式。3.7 軸承負(fù)荷徑向力的計算作用在齒輪泵軸承上的徑向力F 是由沿齒輪圓周液壓力產(chǎn)生的徑向力F P和由齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力F T兩局部組成.3.7.1 沿齒輪圓周液壓力產(chǎn)生的徑向力""""圖 3

32、 齒輪圓周壓力近似分布曲線專業(yè)資料整理WORD格式F P可近似按下式計算：專業(yè)資料整理WORD格式F P ="pR e b1+sin'N5專業(yè)資料整理WORD格式式中p 吸壓油腔壓力差MPa；R e齒頂圓半徑 mm；b齒寬 mm；' 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 F P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。3.7.2 齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力""""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 T。作用在主動齒輪上的液壓力方向相反， 可抵消一局部液壓力； 作用在

33、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一樣，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 T可近似按以下式計算：122)( N) 5F T =2Rpb( ReR式中 R j齒輪基圓半徑 mm；R齒輪節(jié)圓半徑 mm；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。3.7.3 齒輪泵徑向力的計算作用在齒輪軸承上的徑向力F 是由沿齒輪圓周液壓力產(chǎn)生的徑向力

34、F P和齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力F T兩局部組成，即為這兩個力的合力。 對主動齒輪來說， F T與 F P得夾角為鈍角，而對從動齒輪來說，F(xiàn) T與 F P的夾角為銳角，因此作用在主、從動齒輪上的徑向力分別為：F =""22+ "" - 2""""""""""""N61"""""" ""F2 =FP2 + FT2 + 2FP FT cos( N )7專業(yè)資料整理W

35、ORD格式式子中- 為齒輪嚙合角。由于上述計算較為繁瑣， 在實際設(shè)計計算時可以用以下近似公式計算作用在齒輪上的徑向力：F 1 = 0.75 pbDe N8F 20.85 pbDe N9式中，p 的單位為MPa，b和De的單位為mm。F1 =0.75*2.5*23*52=2242.5 NF2 =0.85*2.5*23*52=2541.5 N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。3.8 齒輪泵軸承確實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

36、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， 而且價格廉價，既可以用于浮動軸套構(gòu)造， 又可以用于非浮動軸套構(gòu)造，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。壓力等級可以到達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。3.8.1 滑動軸承比壓 p 值的計算比壓 p 值的計算公式為：FP= p N/mm2 10dl e式中 F軸承載荷 N ;d軸頸直徑 mmle -軸承的有效長度 mm。代入數(shù)值計算 p=9.0830 35 N/mm 23.8.2 滑動軸承 pv 值的計算FdnF

37、n pv Nm 11Pv=mm2 ·sdl e 60 "100019100l e專業(yè)資料整理WORD格式式中 v軸頸的圓周速度ms；專業(yè)資料整理WORD格式n軸頸的轉(zhuǎn)速rmin代入數(shù)據(jù)算得 pv=13.78 Nmmm 2 ·s pv所以用滑動軸承就行了。3.9 齒輪泵的進出口流速確實定和計算齒輪泵的進出口流速計算公式為：V= 60SQ·10 =60Sqn·10- 2ms12式中 Q泵的流量Lmin；q泵的排量mLr；n泵的轉(zhuǎn)速rmin；S進出口的面積 cm2齒輪泵的進油口流速一般推薦為24ms，出油口流速一般推薦為36ms。所以反過來計算 D=

38、4SD出 =10.29mm計算得 D進 =11.88mm4 軸的計算與校核4.1 軸的尺寸確定1從構(gòu)造設(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 機械設(shè)計手冊 ，查得b600MPa ，155MPa。3 9.55 "10 6 p2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0.2 n所決定的計算常數(shù)，見下表取C=118。d12.4mm，考慮到該處軸徑尺寸應(yīng)當(dāng)大于高速級軸頸處直徑， 取 d120 mm 根據(jù)軸上零件的定位、 裝配及軸的工藝性要求， 初步確定軸的構(gòu)造如以下列圖。軸的材料Q235，20354540Cr,35SiMn12 202

39、03030404052專業(yè)資料整理WORD格式C160135135 11811810610797專業(yè)資料整理WORD格式表 4軸常用材料的值和 C 值（ 3軸的構(gòu)造設(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。各段直徑確實定 :滑動軸承長度為 15mm 軸頸直徑 d=20mm圖 4 從動輪的構(gòu)造尺寸4.2 從動輪軸的強度和剛度計算4.2.1 強度計算1從動齒輪軸頸的支座反力R A和 RB從動齒輪兩軸頸的支反力R A和 RB為從動齒輪承受的徑向力的一半，如圖 5 所示，即R A = RB =F2 (N)式中 F2 作用在從動齒輪的徑向力N。2

40、2在危險截面處的彎矩專業(yè)資料整理WORD格式MWA=MWB =R A (l2+ c)=R B ( l2+ c)(N * mm)13專業(yè)資料整理WORD格式圖 5主動輪受力情況式中l(wèi)軸承的有效長度 mm；c軸承到齒端面的距離 mm。3危險截面的抗彎截面系數(shù)WA和 WBWA =WB=32d3mm 314式中 d軸頸直徑 mm4危險截面的彎曲應(yīng)力和WAWBM WAM WA= =(MPa) (15)WAWBW AW A專業(yè)資料整理WORD格式計算出的彎曲應(yīng)力專業(yè)資料整理WORD格式F2lc)M WAM WAl(WBAc22 MPa= R()=16WA =2WAWB3d32代入數(shù)據(jù)計算的結(jié)果為 =22.

41、05MPaWAWB45 號鋼彎曲許用應(yīng)力 =100材料力學(xué) P145 =WB WA彎矩圖圖 6從動輪的受力及彎矩圖4.2.2 剛度計算I-I和 II-II 截面的撓度 yl2lF 2a2b3c+by=3 c+ 22(17)48EJ1+J2 (mm)專業(yè)資料整理WORD格式式中 E-材料的彈性模量，鋼的E=2.1* 105Nmm2；專業(yè)資料整理WORD格式J1 -I-I,II-II截面的慣性矩， J1=d4mm4；64F2 -作用于從動齒輪上徑向力，F(xiàn)2 = qbN，q-為均布載荷 N/mm 4;4J2 -截面的慣性矩， J2 =64D (mm4 );帶入數(shù)值計算 y=0.000279mm 0.

42、005mmy=0.00006 0.0001L結(jié)果符合剛度要求4.3 主動齒輪的強度計算丿丿(1) 主動齒輪、軸頸支反力 RA和 RB主動齒輪軸頸的支反力為主動齒輪承受的徑向力的一半，如以下列圖丿丿F1RA =RB = 2N (21)丿(2) 在危險截面 I-I 處的彎矩 MWA丿丿lMWA =RA2 +cN*mm (22)(3) 傳動軸傳遞的扭矩 M npq "10 3Mn =2""mN*mm其中 p泵的最大壓力 MPa；q泵的理論排量cm3r；"m -泵的機械效率，一般取 "m =0.9；2.5 "13.79 "1000=

43、6096.5 N*mm 代入數(shù)據(jù)算的 M n =2""0.9丿(4)I-I 截面的抗彎端面系數(shù) WA丿 d3mm 3WA =32其中 d軸頸直徑 mm。丿(5)I-I 截面的彎曲應(yīng)力WA(18)(19)(20)(23)(24)專業(yè)資料整理WORD格式丿F 1l丿M WA22 +c = 丿 =d 3(25)WAW A32丿代入數(shù)據(jù)算得=14.28MPa100MPaWA丿即 WA符合強度要求(6)I-I 截面的抗扭斷面系數(shù) Wnd 3Wn =mm32616(7)I-I 截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力n=M n27W nn代入數(shù)據(jù)得=6096.5 "16=3.882545機械設(shè)計 P370n"2035 用 SolidworksSimulation對齒輪面進展校核分析5.1 簡化模型析齒面應(yīng)力時可以適當(dāng)簡化一下簡化兩個嚙合齒輪， 把齒