外啮合齿轮泵设计文档格式.doc
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12.5MPa；
额定转速：
1450r/min；
公称排量：
63mL/r。
完成外啮合齿轮泵总装图及主要零件图，并利用三维软件（SOLIDWORKS、UG或Pro/E）进行三维建模，指定零件加工仿真及数控编程。
二、进度安排及完成时间：
1.准备阶段1周
了解设计内容，明确课题任务及要求，搜集有关技术文献资料，自学CAD/CAM软件和相关设计技术。
2.确定设计方案2周
完成文献综述和开题报告，提出解决课题问题的初步方案，并对方案优、缺点进行比较，并分析实施可行性，按实际条件确定方案。
3.实习1周
4.具体设计9周
外啮合齿轮泵的总体设计，部件装配图及零件图设计，外啮合齿轮泵的三维建模，指定零件加工仿真及数控编程。
5.撰写毕业设计说明书2周
按湖南工程学院毕业设计说明书相关标准要求撰写毕业设计说明书。
6.毕业答辩1周
进行毕业答辩准备，完成毕业答辩。
目录
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论……………………………………………………………………………1
1.1引言………………………………………………………………………………1
1.2研发背景及意……………………………………………………………………1
1.3外啮合齿轮泵基本………………………………………………………………1
1.3.1外啮合出论泵的工作原理和基本性能…………………………………2
1.3.2外啮合出论泵的基本设计思路…………………………………………2
第2章 外啮合齿轮泵的设计计算…………………………………………………………3
2.1引言………………………………………………………………………………3
2.2性能参数的分析确定……………………………………………………………3
2.3齿轮结构的设计计算……………………………………………………………3
2.3.1定刀具角和齿顶高系数……………………………………………3
2.3.2齿数z模数m和齿宽B的确定………………………………………3
2.3.3齿面接触强度校核………………………………………………………4
2.4 轴的设计计算……………………………………………………………………8
2.4.1轴最小直径计算…………………………………………………………8
2.4.2轴的强度计算……………………………………………………………8
2.5 泵体结构的设计计算与确定…………………………………………………9
2.5.1在确定结构形式时应考虑以下几个内容………………………………9
2.5.2泵体与泵盖的校核………………………………………………………10
2.6卸荷槽的计算……………………………………………………………………10
2.6.1两卸荷槽的间距a………………………………………………………10
2.6.2卸荷槽最佳高度c的确定………………………………………………10
2.6.3卸荷槽深度……………………………………………………………11
2.7齿轮泵进出口大小确定………………………………………………………11
2.8轴承的选择………………………………………………………………………11
2.9键的选择…………………………………………………………………………11
2.10密封……………………………………………………………………………11
2.11螺栓组的连接强度计算………………………………………………………11
2.11.1初步选择螺栓…………………………………………………………12
2.11.2对螺栓组进行拉伸强度校核…………………………………………12
第3章 外啮合齿轮泵的三维UG建模…………………………………………………13
3.1 齿轮泵零件图的三维建模……………………………………………………13
3.1.1泵体后盖三维建模……………………………………………………13
3.1.2其他零件的三维建模……………………………………………………15
3.2齿轮泵的装配示意图…………………………………………………………16
3.3 齿轮泵装配爆炸图………………………………………………………………16
第4章 中间泵体的数控加工编程………………………………………………………17
4.1中间泵体加工…………………………………………………………………17
4.2加工泵体表面…………………………………………………………………17
4.2.1粗铣底面…………………………………………………………………17
4.2.2粗铣另一面………………………………………………………………19
4.2.3精铣该面…………………………………………………………………19
4.3加工泵体内表面………………………………………………………………19
4.3.1粗铣内表面………………………………………………………………19
4.3.2精铣内表面………………………………………………………………21
参考文献……………………………………………………………………………………22
致谢…………………………………………………………………………………………23
附录…………………………………………………………………………………………42
外啮合齿轮泵设计
摘要：
外啮合齿轮泵是一种应用于机械行业的液压元件，其结构简单、体小量轻、能够适用于多种工况，是一种具有广泛应用价值的机械产品。
齿轮泵的设计，先进行性能参数的分析，再制定设计方案。
设计包括了齿轮的设计与校核、轴的设计与校核、泵体的结构设计与校核、进出口油孔的设计、卸荷槽的设计等。
初定设计数据，并完成校核后，在满足性能参数的前提下，尽可能简化设计方案。
齿轮泵的UG三维建模和数控加工，以设计计算的数据为标准，在UG软件中建立三维模型，导出CAD图纸，完成装配图和非标件的零件图。
中间泵体的数控加工，根据制定的工序卡，设置正确的和刀具加工方式，完成数控加工的编程并且导出程序。
关键词：
液压元件；
齿轮设计；
轴的设计；
UG三维建模；
CAD图纸；
数控加工
TheDesignOfMeshingGearPump
Abstract：
Thegearpumpisakindofmeshingusedinthemachineryindustryhydrauliccomponents,itssimplestructure,thesmallbodyandlight,canbeappliedinavarietyofconditions,isonekindhaswideapplicationvalueofthemechanicalproducts.Thedesignofthegearpump,theperformanceparametersofthefirstanalysis,againmakedesignscheme.Designtoincludethedesignofthegearandchecking,thedesignoftheshaftandchecking,thepumpbodystructuredesignandchecking,importandexportoilholedesign,unloadingslotdesign,etc.Earlydatasetdesign,andcompleteafterchecking,andtomeetperformanceparameters,underthepremiseofsimplifieddesignasfaraspossible.ThegearpumpofUG3dmodelingandnumericalcontrolprocessing,designcalculationforstandarddata,inUGsoftwareestablishedin3dmodel,deduceCADdrawings,Completeassemblydrawingandnon-standardpartsdrawing.Amongthepumpbodyncmachining,formulatedaccordingtotheworkingprocedureofcard,settherightandthecuttingtoolprocessingmethods,completethencmachiningprogrammingandderivedprogram.
Keywords:
Hydrauliccomponents;
Geardesign;
Thedesignoftheaxis;
UG3dmodeling;
CADdrawings;
Ncmachining
28
第1章 绪论
1.1引言
在我国，尤其是在化工、石油、机械、冶金、煤炭、轻工部分的液体输送装置上，齿轮泵使用量大，面广，品繁多；
据了解，从国外进口的太批空气压缩机、制冷、氧气压缩机、膨胀机和大批化工原料输送装置上都有齿轮泵，目前普遍都有备件更新问题，因此齿轮泵的研制具有较大的经济意义和推广价值。
外啮合泵结构简单、噪声低、输油平稳、自吸性能好、工作可靠、使用寿命长。
广泛使用于机床低压液压传动系统和大型机械设备中稀油站的供油和冷却系统以及各种机械设备的润滑系统.但是，由于齿轮泵目前采用的结构的存在一定的问题，会造成困油、抽空、噪声大等问题存在，限制了外啮合齿轮泵的应用范围，基于这一现状提出了本课题。
1.2研发背景及意义
外啮合齿轮泵的结构具有结构简单，体小量轻，自吸性好，污染敏缚性小，可靠性高，寿命长，制造容易，维修方便，价格便宜并能经受恶劣的运行工况（如灰尖等造成的油污染，油温，超负荷）等特点，属于容积型回转式一类的齿轮泵，通过借助于齿轮副轮齿脱开啮合侧和进入啮合侧在封壳体内形成的工作容积的周期性变化，实现工作流体的输送，应用价值广泛。
但是由于这种结构特点造成了齿轮泵有上文中提到的一些不足，所以齿轮泵的研究，大家主要集中在下五个方面：
1．齿轮参数及泵体结构的优化设计
2．困油冲击及卸荷措施
3．齿轮泵噪声的控制技术
4．齿轮泵高压化的研究
5．齿轮泵的变量方法研究
通对过上述几个问题的研究，能很好的解决外啮合齿轮泵因为结构问题而存在的不足，大大的扩大了外啮合齿轮泵的应用范围
1.3外啮合齿轮泵基本设计思路
1.3.1外啮合出论泵的工作原理和基本性能
外啮合齿轮泵由装在壳体内的一对齿轮所组成。
齿两侧有端盖（图中未示出），壳体、端盖和齿轮的各个齿隙组成了许多密封工作腔。
目前国内的液压传动教材[4]中对齿轮泵工作原理的解释为:
当泵的齿轮旋转时吸油腔相互啮合的轮齿逐渐脱开密封工作容积逐渐增大形成部分真空,因此油箱中的油液在外界大气压的作用下经吸油管进入吸油腔将齿间充满并随着齿轮旋转,把油液带到压油腔内,在压油区一侧由于轮齿在这里逐渐进入啮合,密封容积不断减小油液便被挤出送到压力管路中去,当齿轮按图示方向旋转时，侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大压的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔。
在压油区一侧，由于齿轮在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去。
从压油腔输送到压力管路中去。
1.3.2外啮合出论泵的基本设计思路
设计外啮合齿轮泵，首先必须知道下列数据要求：
1.所需流量（l/min）
2.原动机额定转速和最高转速（r/min）
3.使用工作压力和最高工作压力（Mpa）
4.使用工况
设计齿轮泵，可按照下列思路进行：
1．确定性能参数
2．确定齿轮参数
3．设计泵的结构
设计齿轮泵时，应该在保证所需性能和寿命的前提下，尽可能使尺寸小、重量轻、制造容易、成本低，以求技术上先进，经济上合理
第2章 外啮合齿轮泵的设计计算
2.1引言
由于本课题属于一种创新设计，所设计的外啮合齿轮泵是一种液压产品，其特定的功能要求决定了课题中外啮合出论泵的特殊性，经综合对比分析，最终采用如下几方面的分析计算设计：
（1）性能参数的分析确定；
（2）齿轮结构的设计计算；
（3）轴的设计计算；
（4）泵体结构的设计计算与确定。
2.2性能参数的分析确定
根据设计任务书，已知外啮合齿轮泵额定压力：
△p=12.5MPa；
n=1450r/min；
q=63mL/r。
2.3齿轮结构的设计计算
2.3.1定刀具角和齿顶高系数
采用标准刀具，，齿顶高系数
2.3.2齿数z模数m和齿宽B的确定
用于机床或其它对流量的均匀性要求较高的低压齿轮泵，一般取Z＝１４～３０；
用于工程机械及矿上极限的中高压和高压齿轮泵，对流量的均匀性要求不高．但要求结构尺寸小，作用在齿轮上的径向力小，从而延长轴承的寿命，就采用较少的齿数（Z＝９～１５）而近来新设计中高压齿轮泵时，都十分注意降低齿轮泵的噪声，因此所选齿数有增大的趋势（取Z＝１２～２０）．只有对流量均匀性要求不高，压力有很低的齿轮泵（如润滑油泵）才选用Z＝６～８．所以我们初选齿数为＝16.
根据已知数据计算出流量：
Q=q×
n=63×
1450=91.35l/min
根据模数近似计算公式：
m=（0.24~0.44）
=2.3~3.2
但是根据实际情况，综合考虑，m取5.
初选齿数和模数就可确定齿轮的其他参数，如下表：
名称
代号
计算公式
理论中心距
实际中心距
齿顶圆直径
基圆直径
齿侧间隙
啮合角
齿顶高
齿根高
全齿高
根据公式：
综合取齿宽b=45mm。
.
综合以上计算，齿轮基本参数如下：
模数m=5
齿数z=16
齿宽b=45
2.3.3齿面接触强度校核
1）使用系数的确定
使用系数表示齿轮的工作环境（主要是振动情况）对其造成的影响，使用系数的确定：
原动机工作特性
工作机工作特性
均匀平稳
轻微转动
中等振动
强烈振动
1.00
1.25
1.50
1.75
轻微振动
1.10
1.35
1.60
1.85
2.0
2.25或大更
液压装置一般属于轻微振动的机械系统所以按上表中可查得可取为1.35。
2）齿轮精度的确定
机器名称
精度等级
汽轮机
3-6
拖拉机
6-8
金属切削机床
3-8
通用减速器
航空发动机
4-8
锻压机床
6-9
轻型汽车
5-8
起重机
7-10
载重汽车
7-9
农业机械
8-11
齿轮精度此处取7。
3）动载系数的确定
动载系数表示由于齿轮制造及装配误差造成的不定常传动引起的动载荷或冲击造成的影响。
动载系数的实用值应按实践要求确定，考虑到以上确定的精度和轮齿速度，偏于安全考虑，此设计中取为1.1。
4）齿向载荷分布系数的确定
齿向载荷分布系数是由于齿轮作不对称配置而添加的系数，此设计齿轮对称配置故取1。
5）齿间载荷分配系数的确定
一对相互啮合的齿轮当在啮合区有两对或以上齿同时工作时，载荷应分配在这两对或多对齿上。
但载荷的分配并不平均，因此引进齿间载荷分配系数以解决齿间载荷分配不均的问题。
对直齿轮及修形齿轮，取。
6）弹性系数，单位——，
此设计中齿轮材料选为（其含碳量为0.37%-0.44%，锻钢含碳量在0.15%-0.6%），调质后表面淬火，由《机械设计》表10-6可取。
弯曲疲劳强度寿命系数
7）动载系数
=1.485
8）齿轮的输入功率
设齿轮泵功率为，流量为Q，工作压力为P，则
所以每个齿轮的功率为
9）计算齿轮传递的转矩
10）接触疲劳强度极限
由《机械设计手册》按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限。
11）接触疲劳寿命系数
由《机械设计手册》查得接触疲劳寿命系数
14）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为0.1，安全系数S=1
15）计算接触疲劳强度
载荷系数
径向力
因为齿数比u=1
=479MPa<
所以齿轮的劫持疲劳强度满足要求。
2.3.4齿面弯曲强度校核
1）弯曲疲劳强度极限
由《机械设计手册》查得齿轮的弯曲疲劳强度极限。
2）弯曲疲劳寿命系数
由《机械设计手册》取弯曲疲劳寿命系数
3）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4则：
4）载荷系数
5）齿形系数及应力校正系数
由《机械设计手册》查取齿形系数应力校正系数。
6）计算齿根危险截面弯曲强度
所以，按齿面接触疲劳强度校核，所选齿轮参数符合要求，按齿根弯曲疲劳强度校核亦符合。
2.4 轴的设计计算
2.4.1轴最小直径计算
的选择：
由《机械设计》知弯矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳、无轴向载荷或只受很小的轴向载荷时，取小值,取较大值。
而此处无轴向载荷，受弯矩较小，综合选择=110
式中：
d-轴端直径，mm
T-轴所传递的扭矩，Nm
Pw-轴所传递的功率，Kw
n-轴的工作转速,r/min
又考虑在联轴器处有两个键槽，将直径增大，
则：
综合考虑，圆整后选择d=35mm。
2.4.2轴的强度计算
一般可以分为三种：
1.按扭转强度或刚度计算2.按弯矩合成刚度计算3.精确强度校核计算，根据任务要求我们选择第一种，此法用于计算传递扭矩，不受或受较小弯矩的轴。
材料选用40Cr，由《机械设计手册》查得
所以直径取35mm,扭转剪应力满足要求。
轴在载荷作用下会发生弯曲和扭转变形，故要进行刚度校核。
轴的刚度分为扭转刚度和弯曲刚度两种，前者用扭转角衡量，后者以挠度和偏转角来衡量。
2.3.3轴的扭转刚度
轴的扭转刚度校核是计算轴的在工作时的扭转变形量，是用每米轴长的扭转角度量的。
轴的扭转变形要影响机器的性能和工作精度。
轴的扭转角
查《机械设计手册可知对一般传动，可取，满足要求。
2.3.4轴的弯曲刚度
轴在受载的情况下会产生弯曲变形，过大的弯曲变形也会影轴上零件的正常工作。
因此，
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