1、 哈爾濱理工大學數字化設計與仿真技能訓練設計計算說明書 哈 爾 濱 理 工 大 學數字化設計與仿真技能訓練 題 目： 院、 系： 姓 名： 學 號： 指導教師： 2015年 1 月 6 日目錄摘要III一、技能訓練的目的- 1 -二、主要技術參數與要求- 2 -三、實物拆裝與測繪- 3 -四、原理分析與計算- 9 -1、工作原理分析- 9 -（1）下泵蓋的尺寸確定- 10 -（2）上泵蓋的尺寸確定- 11 -（3）泵體的尺寸確定- 11 -（4）齒輪軸的尺寸確定- 12 -（5）主動軸的尺寸確定- 12 -（6） 從動軸尺寸確定- 13 -（7）螺釘的選擇及尺寸確定- 13 -五、參數化設計與

2、仿真- 15 -1、零件建模- 15 -（1）下泵蓋的建模- 15 -（2）上泵蓋的建模- 16 -（3）中段的建模- 17 -（4）彈性擋圈的建模- 17 -（5）螺釘的建模- 18 -2、虛擬裝配- 19 -為全部建模完成的零件進行裝配- 19 -六、工程圖圖樣設計- 20 -1、裝配圖設計- 20 -（1）裝配圖的轉換- 20 -（2）裝配圖的標注- 20 -2、零件圖的設計- 21 -(1)零件圖的轉換- 21 -(2)零件圖的標注- 21 -七、 技術經濟評價- 23 -結束語- 24 -參考文獻- 25 -摘要數字化仿真與設計技能訓練是在學習相關專業方向課和專業選修課程后，進行的一

3、次綜合性設計技能訓練。通過綜合技能訓練，使學生能夠運用所學過的基礎課、學科基礎課、專業平臺課和專業方向課的有關理論知識，以及實習、實驗等實踐技能，達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。 齒輪泵是液壓系統中廣泛采用的一種液壓泵,它一般做成定量泵,按結構不同,齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵,而以外嚙合齒輪泵應用最廣。齒輪泵CB-B32是外嚙合齒輪泵中常見的一種。泵的主動齒輪旋轉，齒輪泵右側（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，經吸油管路、吸油腔進入齒間。隨著齒輪的旋轉，吸入齒間的油液被帶到另一側，進入壓油腔。這時輪齒進入嚙合

4、，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時，輪齒脫開嚙合的一側，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，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。CB-B32齒輪泵應用范圍：用于機床、工程機械的液壓系統，作為液壓系統的動力源，也可作潤滑泵，輸油泵使用。本次數字化仿真與設計技能訓練的工作內容包括：原理分析與設計計算、參數化設計與仿真、快速成型與分析、工程圖樣設計和編制技術文件五部分。關鍵詞：齒輪泵；數字化設計；數字化仿真；齒輪泵拆裝III一、技能訓

5、練的目的數字化設計與仿真技能訓練是在學習相關專業方向課和專業選修課程后，進行的一次綜合性設計技能訓練。通過綜合技能訓練，使學生能夠運用所學過的基礎課、學科基礎課、專業平臺課和專業方向課的有關理論知識，以及實習、實驗等實踐技能，達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。通過對機械系統中的典型機構的分析、三維設計、快速成型和工程設計等現代設計技術的訓練，使學生們加深對機械產品的現代設計方法、設計過程和設計技巧的理解；通過對典型機構的三維設計、仿真設計和快速成型的綜合性訓練，使學生們鞏固并加強對三維設計、三維高級應用技術等知識的認知；通過對典型機構的工程設計、設計計算和技術文件的編寫，使學生們掌握查閱相關

6、工程設計手冊、設計標準和設計資料的方法，鞏固并加深對實用設計技術知識的認知。通過對典型機構的設計，使學生們能夠獲得機電產品現代設計技術的綜合性技能訓練，提高工程技術設計的能力，加強三維技術設計與仿真的能力，提高分析和解決工程技術問題的能力及創新意識，為培養具有高素質的應用型卓越機械工程技術人才奠定良好的基礎。二、主要技術參數與要求CB-B32低壓齒輪油泵是將機械能轉換為液壓能的轉換裝置。CB-B32齒輪泵應用范圍：用于機床、工程機械的液壓系統，作為液壓系統的動力源，也可作潤滑泵，輸油泵使用CB-B32齒輪泵技術參數 型號額定流量h/min額定壓力Pa額定轉速min容積效率h容%驅動功率w重量g

7、CB-B32322.51450901.655.8CB-B32齒輪泵技術規格型號CEHC1C2DD1dE1TbMK1K2CB-B32121861283035506516f750425M8Z3/4"Z3/4"三、實物拆裝與測繪齒輪泵雖然結構簡單, 但種類較多, 結構各異。實驗室內供拆裝的為CB-B型齒輪泵, 其排出最高壓力為2.5MPa。1.拆裝應注意事項（1）預先準備好拆卸工具。（2）螺釘要對稱松卸。（3）拆卸時應注意作好記號。（4）注意碰傷或損壞零件和軸承等。（5）緊固件應借助專用工具拆卸, 不得任意敲打。（6）注意拆裝順序，嚴防破壞性拆卸，以免損壞機器零件或影響精度。（7

8、）拆卸后應將零件按類別妥善保管，防止混亂和丟失2.測繪前的準備工作（1）指導教師布置測繪任務，強調測繪過程中的設備，人身安全等注意事項。（2）學生自選測繪部件，領取相關的量具，工具等。（3）學生準備繪圖工具，草圖圖紙并做好測繪場地的清潔衛生。3.了解部件仔細閱讀指導書及有關資料，全面分析了解測繪對象的用途，性能，工作原理，結構特點以及裝配關系等。4.拆卸部件在初步了解部件的基礎上，依次拆卸各零件，這樣可以進一步弄清部件中各零件的裝配關系，結構和作用，弄清零件間的配合關系和配合性質。5. 測繪時常用到的工具游標卡尺，千分尺，內卡，外卡，鋼尺，角度規，R規等。6.畫裝配示意圖時應注意以下兩點：（1

9、） 圖形畫好后，應在圖樣上注寫零件的統一編號或名稱；（2） 標準件應及時確定其尺寸規格。7. 拆卸步驟（1）用內六角扳手將輸出軸側的端蓋螺絲擰松 (擰松之前在端蓋與本體的結合處作上記號) 并取出螺絲。（2）用螺絲刀輕輕沿端蓋與本體的結合面處將端蓋撬松,注意不要撬太深, 以免劃傷密封面, 因密封主要靠兩密封面的加工精度及泵體密封面上的卸油槽來實現的。（3）將端蓋板拆下，將主、從動齒輪取出,注意將主、從動齒輪與對應位置做好記號 （4）用煤油或輕柴油將拆下的所有零部件進行清洗并放于容器內妥善保管, 以備檢查和測量。8. 安裝步驟（1）將嚙合良好的主、從動齒輪兩軸裝入左側（非輸出軸側）端蓋的軸承中,裝

10、復時應按拆卸所作記號對應裝入,切不可裝反。（2）上右側端蓋,上緊螺絲,擰緊時應邊擰邊轉動主動軸，并對稱擰緊,以保證端面間隙均勻一致。（3）裝復聯軸節,將電動機裝好,對好聯軸節,調整同軸度,保證轉動靈活。 四、原理分析與計算1、工作原理分析 （1） 外嚙合齒輪泵的工作原理圖如圖1.2所示： 圖1-2齒輪泵工作原理圖本設計說明書僅講述齒輪泵CB-B32，為典型外嚙合型齒輪泵。其工作原理是：齒輪泵具有一對互相嚙合的齒輪，齒輪（主動輪）固定在主動軸上，齒輪泵的軸一端伸出殼外由原動機驅動，齒輪泵的另一個齒輪（從動輪）裝在另一個軸上，齒輪泵的齒輪旋轉時，液體沿吸油管進入到吸入空間，沿上下殼壁被兩個齒輪分別

11、擠壓到排出空間匯合（齒與齒嚙合前），然后進入壓油管排出。由圖可見，這種泵的殼體內裝有一對外嚙合齒輪。由于齒輪端面與殼體 端蓋之間的縫隙很小，齒輪齒頂與殼體內表面的間隙也很小，因此可以看成將齒輪泵殼體內分隔成 左、右兩個密封容腔。當齒輪按圖示方向旋轉時，右側的齒輪逐漸脫離嚙合，露出齒間。因此這 一側的密封容腔的體積逐漸增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力的作用下經泵的吸油 口進入這個腔體，因此這個容腔稱為吸油腔。隨著齒輪的轉動，每個齒間中的油液從右側被帶到 了左側。在左側的密封容腔中，輪齒逐漸進入嚙合,使左側密封容腔的體積逐漸減小，把齒間的油 液從壓油口擠壓輸出的容腔稱為壓油腔。當齒輪泵不

12、斷地旋轉時，齒輪泵的吸、壓油口不斷地吸油 和壓油，實現了向液壓系統輸送油液的過程。在齒輪泵中，吸油區和壓油區由相互嚙合的輪齒和泵體分隔開來，因此沒有單獨的配油機構。、設計計算2.1 齒輪的設計計算（1）因為此外嚙合齒輪泵是中高壓齒輪泵所以材料強度要求較高，根據資料文獻選擇齒輪材料為40Cr。（2）確定參數 根據齒輪泵的排量公式(1)(2) 式中 B齒寬（mm） V公稱排量（ml/r） z齒輪齒數 m模數（mm）根據額定壓力P=10MPa根據原則選擇齒數z=14，B/m=5.4，代入數據得取整得m=5mm，齒輪的其他參數：壓力角變位系數 齒寬mm（3）校核：齒輪泵排量校核 誤差小于5 %，合格。

13、按齒根彎曲疲勞強度校核齒輪：因從動輪受力大所以只需校核從動輪。根據校核公式(3)確定式中各參數：D=mz=5x14=70mm n（V×60×1000）（·D）1287rmin 查手冊得: 將其代入得： 所以齒輪合格。2.2 軸的設計與校核齒輪泵工作時，作用在齒輪軸頸及軸承上的徑向力，由液壓力和齒輪嚙合力組成。1.液壓力 是指沿齒輪圓周液體壓力所產生的徑向力F。液壓力的大小和方向取決于液體壓力沿齒頂圓周的分布情況，吸油腔區段（其夾角為）受壓力的作用，壓油腔區段（其夾角為）受壓力的作用，吸壓油腔之間的過渡段（其夾角為）所受的壓力是變化的（由升至）。為計算簡便，可近似認

14、為吸壓油腔間的過渡段，承受沿齒輪圓周線性分布壓力， 在實際設計時，齒輪所受的總液壓力亦可按下列近似公式計算 液壓力作用在主動齒輪上產生的徑向力和作用在從動齒輪上產生的徑向力，其大小與方向完全相同。2.嚙合力 是指兩齒輪嚙合是，由彼此在嚙合點的相互作用而產生的徑力。作用在主動輪上的嚙合力，其方向與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，嚙合點的位置在節點附近來回變動，所以嚙合力也是變化的。在實際設計中，齒輪軸頸所受的徑向力F（包括液壓力和嚙合力），可按下列近似公式計算 3、零件的

15、尺寸確定3.1左泵蓋的尺寸確定圖3-1 左端蓋3.2右泵蓋的尺寸確定 圖3-2 右端蓋3.3泵體的尺寸確定3-3 泵體3.4齒輪的尺寸確定3-4 齒輪 3.5主動軸的尺寸確定 3-5 主動軸3.6 從動軸尺寸確定3-6 從動軸五、參數化設計與仿真1、零件建模1.1左泵蓋的建模新建文件，并進入建模界面。點擊【草繪】繪制左泵蓋的基本圖形,完成后進行拉伸，在已完成的圓柱形基礎上進行二次拉伸，完成四半圓形拉伸圖案。再進行倒角，依次對模具進行插孔，再次倒角后完成圖形如圖5-1所示。 圖5-1 左端蓋1.2泵體的建模新建文件，并進入建模界面。點擊【草繪】繪制泵體的基本圖形，利用抽取左泵蓋中與泵體相同的面和

16、孔，用拉伸就可以做出泵體的大致模樣，然后用打孔就可做出中間的幾個大孔，相交處用倒圓。如圖5-2所示。 圖5-2 泵體1.3右端蓋的建模新建文件，并進入建模界面。點擊【草繪】繪制右端蓋的基本圖形，同上利用曲線幾何連接抽取泵體和左泵蓋中幾個相同的面和孔，用拉伸就可以做出右泵蓋，因為右泵蓋的內容比較復雜，還要在其上面做一個草圖，要兩次拉伸。如圖5-3所示。 圖5-3 右端蓋1.4螺釘的建模新建文件，并進入建模界面。用草繪和拉伸完成螺釘的基本建模。點擊【倒斜角】功能按鈕為螺釘頭進行倒斜角，如圖5-4所示。 圖5-4 螺釘利用拉伸求差法對螺釘頭倒斜角后的大圓面進行修剪，從而得出深度為2.5mm，寬度為3

17、mm的擰口。以倒斜角后所剩小圓面為基準面草繪一個直徑為10mm的圓。使用【拉伸】功能按鈕對新畫圓拉伸，拉伸長度為53.2mm。點擊【倒斜角】功能按鈕對新拉伸圓柱末端倒角，輸入偏置1mm，角度45°。最后點擊【螺紋】功能按鈕為螺釘添加長度為16mm的螺紋，如圖5-4所示。完成建模后，單擊保存。1.5卡簧的建模卡簧主要用來在軸上或孔中將零件定位、鎖緊或止退。而所選的彈性卡簧卡在軸槽中有有效的的止退作用。彈性卡簧的確定由軸的直徑來確定，防止齒輪縱向移動。彈性卡簧的形狀如圖5-5所示，通過此圖及相關數據可進行三維圖形建模。圖5-5 卡簧2、虛擬裝配2.1為全部建模完成的零件進行裝配點擊【新建

18、】-【組件】，進入裝配界面，以下方右泵體為接地固定零件進行裝配。裝配時，各個零件必須添加相應約束，合理的約束是運動仿真的必要前提。裝配的必要約束如圖5-6所示。 圖5-6 裝配圖裝配的必要約束共有8種，分別為：配對、對齊、角度、平行、垂直、中心對齊、距離和相切。例如：面與面的匹配需要用到匹配和對其；銷與孔的匹配需要用到中心對齊和距離等。裝配的順序沒有固定要求，但盡量依照從內到外，從繁到簡的的順序。六、工程圖圖樣設計由于Pro-E軟件中不提供國家制圖標準（GB），所以進行設計前，點擊主菜單【文件】，依次選擇【實用工具】-【用戶自定義設置】，進入后對UG文件內圖紙、線條、注釋等進行國標（GB）設置

19、。設置完成后，重新啟動UG軟件，設置生效。1、裝配圖設計1.1裝配圖的轉換打開軟件，新建文件，并點選【非主模型板塊】前面的“”。此時出現對話框，選擇裝配圖模型點擊確定進入。點擊【起始】-【制圖】，進入制圖界面，選擇圖紙尺寸為A2，設置投影面方向為“左”，點擊確定進入制圖界面。點擊【基本視圖】按鈕，按照主視圖、左視圖和俯視圖的順序放置圖形。右鍵點擊其中一圖形邊界，點擊【擴展】按鈕，利用【曲線】工具中的【藝術線條】勾勒出需要進行剖面的區域，然后郵件單擊圖外區域取消【擴展】命令。點擊【局部剖】功能按鈕，利用剛剛所做的藝術線條對視圖進行局部剖。1.2裝配圖的標注點擊【自動判斷尺寸】功能按鈕對二維視圖的

20、長度、寬度、直徑等基本尺寸進行標注。點擊【插入】-【符號】-【表面粗糙度符號】對特殊部位進行表面粗糙度標注。點擊【注釋構造器】功能按鈕，為二維視圖添加技術要求等文本。完成二維視圖后，將Pro-E文件導出成為Auto CAD使用的DWG文件，進行出圖，成圖效果如圖6-1所示。圖6-1 裝配圖成圖2、零件圖的設計2.1零件圖的轉換打開Pro-E軟件，新建文件，并點選【非主模型板塊】前面的“”。此時出現對話框，選擇裝配圖模型點擊確定進入。點擊【起始】-【制圖】，進入制圖界面，選擇圖紙尺寸為A3，設置投影面方向為“左”，點擊確定進入制圖界面。點擊【基本視圖】按鈕，按照主視圖、左視圖和俯視圖的順序放置圖

21、形。右鍵點擊其中一圖形邊界，點擊【擴展】按鈕，利用【曲線】工具中的【藝術線條】勾勒出需要進行剖面的區域，然后右鍵單擊圖外區域取消【擴展】命令。點擊【局部剖】功能按鈕，利用剛剛所做的藝術線條對視圖進行局部剖。2.2零件圖的標注點擊【自動判斷尺寸】功能按鈕對二維視圖的長度、寬度、直徑等基本尺寸進行標注。點擊【插入】-【符號】-【表面粗糙度符號】對特殊部位進行表面粗糙度標注。6點擊【注釋構造器】功能按鈕，為二維視圖添加技術要求等文本。完成二維視圖后，Pro-E文件導出成為Auto CAD使用的DWG文件，進行出圖。成圖效果如圖6-2所示。圖6-2零件圖成圖7、 技術經濟評價對產品設計方案的評價如下：方案很好較好一般較差使用0.320.280.140.26加工0.200.420.330.05裝配0.250.200.300.25維修0.180.320.430.07美觀0.110.290.340.26（1）建立因素論域和評語論域。因素論域：U=使用 加工 裝配 維修 美觀 =（0.3 0.15 0.15 0.25 0.15）評語論域：V=很好 較好 一般 較差 =（0.9 0.7 0.5 0.3）（2）構建模糊矩陣。根據上表可得模糊矩陣為： R=（3）評語綜合。XU·R（0.3 0.15 0.15 0.25 0.15）· （0.218 0.166 0.