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CBB32说明书
哈尔滨理工大学
《数字化设计与仿真》技能训练
题目：
院、系：
姓名：
学号：
指导教师：
2015年1月6日
摘要
《数字化仿真与设计》技能训练是在学习相关专业方向课和专业选修课程后，进行的一次综合性设计技能训练。
通过综合技能训练，使学生能够运用所学过的基础课、学科基础课、专业平台课和专业方向课的有关理论知识，以及实习、实验等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广。
齿轮泵CB-B32是外啮合齿轮泵中常见的一种。
泵的主动齿轮旋转，齿轮泵右侧（吸油腔）齿轮脱开啮合，齿轮的轮齿退出齿间，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。
随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔。
这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，形成了齿轮泵的压油过程。
齿轮啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开，起配油作用。
当齿轮泵的主动齿轮由电动机带动不断旋转时，轮齿脱开啮合的一侧，由于密封容积变大则不断从油箱中吸油，轮齿进入啮合的一侧，由于密封容积减小则不断地排油，这就是齿轮泵的工作原理。
CB-B32齿轮泵应用范围：
用于机床、工程机械的液压系统，作为液压系统的动力源，也可作润滑泵，输油泵使用。
本次《数字化仿真与设计》技能训练的工作内容包括：
原理分析与设计计算、参数化设计与仿真、快速成型与分析、工程图样设计和编制技术文件五部分。
关键词：
齿轮泵；数字化设计；数字化仿真；齿轮泵拆装
一、技能训练的目的
《数字化设计与仿真》技能训练是在学习相关专业方向课和专业选修课程后，进行的一次综合性设计技能训练。
通过综合技能训练，使学生能够运用所学过的基础课、学科基础课、专业平台课和专业方向课的有关理论知识，以及实习、实验等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
通过对机械系统中的典型机构的分析、三维设计、快速成型和工程设计等现代设计技术的训练，使学生们加深对机械产品的现代设计方法、设计过程和设计技巧的理解；通过对典型机构的三维设计、仿真设计和快速成型的综合性训练，使学生们巩固并加强对三维设计、三维高级应用技术等知识的认知；通过对典型机构的工程设计、设计计算和技术文件的编写，使学生们掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和设计资料的方法，巩固并加深对实用设计技术知识的认知。
通过对典型机构的设计，使学生们能够获得机电产品现代设计技术的综合性技能训练，提高工程技术设计的能力，加强三维技术设计与仿真的能力，提高分析和解决工程技术问题的能力及创新意识，为培养具有高素质的应用型卓越机械工程技术人才奠定良好的基础。
二、主要技术参数与要求
CB-B32低压齿轮油泵是将机械能转换为液压能的转换装置。
CB-B32齿轮泵应用范围：
用于机床、工程机械的液压系统，作为液压系统的动力源，也可作润滑泵，输油泵使用
CB-B32齿轮泵技术参数
型号
额定流量
h/min
额定压力
Pa
额定转速
min
容积效率
h容%
驱动功率
w
重量
g
CB-B32
32
2.5
1450
≥90
1.65
5.8
CB-B32齿轮泵技术规格
型号
C
E
H
C1
C2
D
D1
d
E1
T
b
M
K1
K2
CB-B32
121
86
128
30
35
50
φ65
φ16f7
50
42
5
M8
Z3/4"
Z3/4"
三、实物拆装与测绘
齿轮泵虽然结构简单,但种类较多,结构各异。
实验室内供
拆装的为CB--B型齿轮泵,其排出最高压力为2.5MPa。
1.拆装应注意事项
（1）预先准备好拆卸工具。
（2）螺钉要对称松卸。
（3）拆卸时应注意作好记号。
（4）注意碰伤或损坏零件和轴承等。
（5）紧固件应借助专用工具拆卸,不得任意敲打。
（6）注意拆装顺序，严防破坏性拆卸，以免损坏机器零件或影响精度。
（7）拆卸后应将零件按类别妥善保管，防止混乱和丢失
2.测绘前的准备工作
（1）指导教师布置测绘任务，强调测绘过程中的设备，人身安全等注意事项。
（2）学生自选测绘部件，领取相关的量具，工具等。
（3）学生准备绘图工具，草图图纸并做好测绘场地的清洁卫生。
3.了解部件
仔细阅读指导书及有关资料，全面分析了解测绘对象的用途，性能，工作原理，结构特点以及装配关系等。
4.拆卸部件
在初步了解部件的基础上，依次拆卸各零件，这样可以进一步弄清部件中各零件的装配关系，结构和作用，弄清零件间的配合关系和配合性质。
5.测绘时常用到的工具
游标卡尺，千分尺，内卡，外卡，钢尺，角度规，R规等。
6.画装配示意图时应注意以下两点：
（1）图形画好后，应在图样上注写零件的统一编号或名称；
（2）标准件应及时确定其尺寸规格。
7.拆卸步骤
（1）用内六角扳手将输出轴侧的端盖螺丝拧松（拧松之前在端盖与本体的
结合处作上记号）并取出螺丝。
（2）用螺丝刀轻轻沿端盖与本体的结合面处将端盖撬松,注意不要撬太深,以免划伤密封面,因密封主要靠两密封面的加工精度及泵体密封面上的卸油槽来实现的。
（3）将端盖板拆下，将主、从动齿轮取出,注意将主、从动齿轮与对应位置做好记号
（4）用煤油或轻柴油将拆下的所有零部件进行清洗并放于容器内妥善保管,以备检查和测量。
8.安装步骤
（1）将啮合良好的主、从动齿轮两轴装入左侧（非输出轴侧）端盖的轴承中,装复时应按拆卸所作记号对应装入,切不可装反。
（2）上右侧端盖,上紧螺丝,拧紧时应边拧边转动主动轴，并对称拧紧,以保证端面间隙均匀一致。
（3）装复联轴节,将电动机装好,对好联轴节,调整同轴度,保证转动灵活。
四、原理分析与计算
1、工作原理分析
（1）外啮合齿轮泵的工作原理图如图1.2所示：
图1-2齿轮泵工作原理图
本设计说明书仅讲述齿轮泵CB-B32，为典型外啮合型齿轮泵。
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。
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了左侧。
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。
、设计计算
2.1齿轮的设计计算
（1）因为此外啮合齿轮泵是中高压齿轮泵所以材料强度要求较高，根据资料文献选择齿轮材料为40Cr。
（2）确定参数
根据齿轮泵的排量公式
………………………
（1）
………………………………………………
（2）
式中B—齿宽（mm）
V—公称排量（ml/r）
z—齿轮齿数
m—模数（mm）
根据额定压力P=10MPa
根据原则选择齿数z=14，B/m=5.4，代入数据得
取整得m=5mm，齿轮的其他参数：
压力角
变位系数
齿宽
mm
（3）校核：
齿轮泵排量校核
误差小于5%，合格。
按齿根弯曲疲劳强度校核齿轮：
因从动轮受力大所以只需校核从动轮。
根据校核公式
……………………………………………（3）
确定式中各参数：
D=mz=5x14=70mm
n＝（V×60×1000）／（π·D）＝1287r／min
查手册得:
将其代入得：
所以齿轮合格。
2.2轴的设计与校核
齿轮泵工作时，作用在齿轮轴颈及轴承上的径向力，由液压力和齿轮啮合力组成。
1.液压力是指沿齿轮圆周液体压力所产生的径向力F。
液压力的大小和方向取决于液体压力沿齿顶圆周的分布情况，吸油腔区段（其夹角为
）受压力
的作用，压油腔区段（其夹角为）受压力
的作用，吸压油腔之间的过渡段（其夹角为
）所受的压力是变化的（由
升至
）。
为计算简便，可近似认为吸压油腔间的过渡段，承受沿齿轮圆周线性分布压力，在实际设计时，齿轮所受的总液压力
亦可按下列近似公式计算
液压力作用在主动齿轮上产生的径向力和作用在从动齿轮上产生的径向力，其大小与方向完全相同。
2.啮合力是指两齿轮啮合是，由彼此在啮合点的相互作用而产生的径
力
。
作用在主动轮上的啮合力，其方向与作用在主动齿轮上的液压力方向相反，可抵消一部分液压力；作用在从动齿轮上的啮合力，其方向与作用在从动轮上的液压力方向相同，增大了径向力。
由于齿轮泵在工作过程中，啮合点的位置在节点附近来回变动，所以啮合力也是变化的。
在实际设计中，齿轮轴颈所受的径向力F（包括液压力和啮合力），可按下列近似公式计算
3、零件的尺寸确定
3.1左泵盖的尺寸确定
图3-1左端盖
3.2右泵盖的尺寸确定
图3-2右端盖
3.3泵体的尺寸确定
3-3泵体
3.4齿轮的尺寸确定
3-4齿轮
3.5主动轴的尺寸确定
3-5主动轴
3.6从动轴尺寸确定
3-6从动轴
五、参数化设计与仿真
1、零件建模
1.1左泵盖的建模
新建文件，并进入建模界面。
点击【草绘】绘制左泵盖的基本图形,完成后进行拉伸，在已完成的圆柱形基础上进行二次拉伸，完成四半圆形拉伸图案。
再进行倒角，依次对模具进行插孔，再次倒角后完成图形如图5-1所示。
图5-1左端盖
1.2泵体的建模
新建文件，并进入建模界面。
点击【草绘】绘制泵体的基本图形，利用抽取左泵盖中与泵体相同的面和孔，用拉伸就可以做出泵体的大致模样，然后用打孔就可做出中间的几个大孔，相交处用倒圆。
如图5-2所示。
图5-2泵体
1.3右端盖的建模
新建文件，并进入建模界面。
点击【草绘】绘制右端盖的基本图形，同上利用曲线几何连接抽取泵体和左泵盖中几个相同的面和孔，用拉伸就可以做出右泵盖，因为右泵盖的内容比较复杂，还要在其上面做一个草图，要两次拉伸。
如图5-3所示。
图5-3右端盖
1.4螺钉的建模
新建文件，并进入建模界面。
用草绘和拉伸完成螺钉的基本建模。
点击【倒斜角】功能按钮为螺钉头进行倒斜角，如图5-4所示。
图5-4螺钉
利用拉伸求差法对螺钉头倒斜角后的大圆面进行修剪，从而得出深度为2.5mm，宽度为3mm的拧口。
以倒斜角后所剩小圆面为基准面草绘一个直径为10mm的圆。
使用【拉伸】功能按钮对新画圆拉伸，拉伸长度为53.2mm。
点击【倒斜角】功能按钮对新拉伸圆柱末端倒角，输入偏置1mm，角度45°。
最后点击【螺纹】功能按钮为螺钉添加长度为16mm的螺纹，如图5-4所示。
完成建模后，单击保存。
1.5卡簧的建模
卡簧主要用来在轴上或孔中将零件定位、锁紧或止退。
而所选的弹性卡簧卡在轴槽中有有效的的止退作用。
弹性卡簧的确定由轴的直径来确定，防止齿轮纵向移动。
弹性卡簧的形状如图5-5所示，通过此图及相关数据可进行三维图形建模。
图5-5卡簧
2、虚拟装配
2.1为全部建模完成的零件进行装配
点击【新建】-【组件】，进入装配界面，以下方右泵体为接地固定零件进行装配。
装配时，各个零件必须添加相应约束，合理的约束是运动仿真的必要前提。
装配的必要约束如图5-6所示。
图5-6装配图
装配的必要约束共有8种，分别为：
配对、对齐、角度、平行、垂直、中心对齐、距离和相切。
例如：
面与面的匹配需要用到匹配和对其；销与孔的匹配需要用到中心对齐和距离等。
装配的顺序没有固定要求，但尽量依照从内到外，从繁到简的的顺序。
六、工程图图样设计
由于Pro-E软件中不提供国家制图标准（GB），所以进行设计前，点击主菜单【文件】，依次选择【实用工具】-【用户自定义设置】，进入后对UG文件内图纸、线条、注释等进行国标（GB）设置。
设置完成后，重新启动UG软件，设置生效。
1、装配图设计
1.1装配图的转换
打开软件，新建文件，并点选【非主模型板块】前面的“√”。
此时出现对话框，选择装配图模型点击确定进入。
点击【起始】-【制图】，进入制图界面，选择图纸尺寸为A2，设置投影面方向为“左”，点击确定进入制图界面。
点击【基本视图】按钮，按照主视图、左视图和俯视图的顺序放置图形。
右键点击其中一图形边界，点击【扩展】按钮，利用【曲线】工具中的【艺术线条】勾勒出需要进行剖面的区域，然后邮件单击图外区域取消【扩展】命令。
点击【局部剖】功能按钮，利用刚刚所做的艺术线条对视图进行局部剖。
1.2装配图的标注
点击【自动判断尺寸】功能按钮对二维视图的长度、宽度、直径等基本尺寸进行标注。
点击【插入】-【符号】-【表面粗糙度符号】对特殊部位进行表面粗糙度标注。
点击【注释构造器】功能按钮，为二维视图添加技术要求等文本。
完成二维视图后，将Pro-E文件导出成为AutoCAD使用的DWG文件，进行出图，成图效果如图6-1所示。
图6-1装配图成图
2、零件图的设计
2.1零件图的转换
打开Pro-E软件，新建文件，并点选【非主模型板块】前面的“√”。
此时出现对话框，选择装配图模型点击确定进入。
点击【起始】-【制图】，进入制图界面，选择图纸尺寸为A3，设置投影面方向为“左”，点击确定进入制图界面。
点击【基本视图】按钮，按照主视图、左视图和俯视图的顺序放置图形。
右键点击其中一图形边界，点击【扩展】按钮，利用【曲线】工具中的【艺术线条】勾勒出需要进行剖面的区域，然后右键单击图外区域取消【扩展】命令。
点击【局部剖】功能按钮，利用刚刚所做的艺术线条对视图进行局部剖。
2.2零件图的标注
点击【自动判断尺寸】功能按钮对二维视图的长度、宽度、直径等基本尺寸进行标注。
点击【插入】-【符号】-【表面粗糙度符号】对特殊部位进行表面粗糙度标注。
[6]
点击【注释构造器】功能按钮，为二维视图添加技术要求等文本。
完成二维视图后，Pro-E文件导出成为AutoCAD使用的DWG文件，进行出图。
成图效果如图6-2所示。
图6-2零件图成图
七、技术经济评价
对产品设计方案的评价如下：
方案
很好
较好
一般
较差
使用
0.32
0.28
0.14
0.26
加工
0.20
0.42
0.33
0.05
装配
0.25
0.20
0.30
0.25
维修
0.18
0.32
0.43
0.07
美观
0.11
0.29
0.34
0.26
（1）建立因素论域和评语论域。
因素论域：
U={使用加工装配维修美观}
=（0.30.150.150.250.15）
评语论域：
V={很好较好一般较差}
=（0.90.70.50.3）
（2）构建模糊矩阵。
根据上表可得模糊矩阵为：
R=
（3）评语综合。
X＝U·R＝（0.30.150.150.250.15）·
＝（0.2180.1660.3450.181）
综合评分：
Z=
=0.9×0.218+0.7×0.116+0.5×0.345+0.3×0.181=0.543
结束语
不知不觉中，两周的技能训练接近尾声，回想两周来的点点滴滴可谓是受益匪浅。
本次技能训练中，通过与队友的配合和相互之间的帮助，我们顺利的完成了这次技能训练的任务。
技能训练中的每一个环节都给我们带来了很多收获，不论是对机械设计的更深入的了解，还是对UG软件的操作更加得心应手，不论是大收获还是小收获，当它们累积到一起以后，对我们而言都是一次个人能力的巨大升华。
在设计过程中，很多资料都需要自己去查阅，每天都要奔波图书馆好多次，或者XX一遍又一遍，但是掌握的新知识却是一笔不小的财富。
这次技能训练的顺利完成离不开我的队友和老师。
队友的配合和鼓励，明确的分工，按时完成各自的任务，都是顺利完成最后任务的前提条件。
老师帮助纠正了很多设计上的错误，也提出了很多更加合理的意见和建议，为我的设计铺垫了一条更加合理化的道路。
在此，我要特别感谢段老师、刘老师和唐老师三位老师，感谢他们让我学到了更多的知识。
本次技能训练对我以后的工作和学习增添了更多的知识力量，真心的感谢所有帮助过我的人，不论是老师、队友还是图书馆的阿姨，谢谢你们对我的帮助！
最后，由于学习面的狭窄和个人能力的不足，本次技能训练中可能会出现很多不足和错误之处，恳请答辩老师给与指正和教导。
参考文献
[1]于慧力《机械设计》科学出版社第三版，2010年
[2]王树勋《UGNX4.0三维建模教程》华南理工大学出版社，2006年
[3]詹友刚《ProE快速入门教程》机械工业出版社，2010年
[4]张景田《画法几何及机械制图》哈尔滨工业大学出版社，2005年
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