基于CATIA的齒輪油泵設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

《基于CATIA的齒輪油泵設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于CATIA的齒輪油泵設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（18頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、基于CATIA的齒輪油泵設(shè)計(jì) 摘要：齒輪油泵是一種非常常見的液壓泵，主要用于輸送液體油料等，在工業(yè)潤(rùn)滑領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，本課題的是為了通過對(duì)齒輪泵的設(shè)計(jì)來發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)有齒輪油泵的缺點(diǎn)，從而更好的去了解齒輪油泵。在設(shè)計(jì)過程中需要應(yīng)用到理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)以及液壓與氣體傳動(dòng)等相關(guān)知識(shí)。 在原有的齒輪油泵裝配圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的完善設(shè)計(jì)，課題原定為基于PRO-E進(jìn)行的三維建模設(shè)計(jì)，但由于作者本人對(duì)于PRO-E操作不熟，所以改為應(yīng)用CATIA進(jìn)行齒輪油泵的總體造型及零部件設(shè)計(jì)。同時(shí)也運(yùn)用了AUTO-CAD等二維繪圖軟件來繪制齒輪油泵的零部件圖紙，在此過程中作者本人對(duì)齒輪油泵的各

2、零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和力學(xué)校核。 關(guān)鍵詞：齒輪油泵 CATIA 齒輪 裝配圖 計(jì)算校核 Abstract Gear pump is a hydraulic pump very common, mainly used for conveying liquid oil and so on. Be widely used in the industrial field of lubrication, this topic is to design the gear pump gear pump to find some existing shortcomings, in ord

3、er to have a better understanding of the gear oil pump. Need to apply to the theoretical mechanics, mechanics of materials, mechanical design and hydraulic and gas transmission and other relevant knowledge in the design process. Improve the design based on the gear oil pump assembly on the original

4、, subject was scheduled for the three-dimensional modeling design based on PRO-E, but because of the author for the PRO-E operating properly, overall modelling and parts design so as for the application of CATIA gear pump. At the same time also uses the AUTO-CAD two-dimensional drawing software to d

5、raw gear pump parts drawings, in this process, the author to the gear pump parts design and mechanics analysis. Keywords Gear pump CATIA Gear Calculation Assembly drawing 1 緒論 齒輪油泵是一種應(yīng)用非常廣泛的液壓泵，它具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低以及自吸性能好，工作可靠等顯著的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它的缺點(diǎn)也非常突出，易出現(xiàn)困油現(xiàn)象，流量不均，噪聲較大，排量也不容易調(diào)節(jié)。齒輪油泵多用

6、于發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)，它將潤(rùn)滑油輸送到機(jī)械中需要潤(rùn)滑的部位。適用于輸送粘度在5X10-6～1.5X10-3m2/s，溫度在300℃以下的潤(rùn)滑油料。齒輪油泵在輸油系統(tǒng)中可做傳送，增壓泵；在燃油系統(tǒng)中可做輸送，加壓，噴射加壓的燃油泵；在工業(yè)領(lǐng)域又可做潤(rùn)滑油泵使用。 齒輪油泵是用一對(duì)相互嚙合的齒輪，將原有的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能的裝置，有外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵之分。泵的工作腔有泵蓋，泵體及齒輪組成。通過齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)將齒間的液體排除。 隨著科技產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步我國(guó)的齒輪油泵也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但相對(duì)于國(guó)外的同等產(chǎn)品還有很多不足。其主要表現(xiàn)在齒輪的壽命短，噪聲大，精度低自動(dòng)化程度也不高等方面，其主要原因在于我國(guó)

7、雖然是一個(gè)生產(chǎn)大國(guó)，但生產(chǎn)的零部件的工藝水平不高，導(dǎo)致雖然齒輪油泵整體沒有損壞也提前報(bào)廢的情況發(fā)生。這一問題時(shí)間上是可以通過更加現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)來改變的，我們可以對(duì)報(bào)廢齒輪進(jìn)行失效分析，以此來找到問題的所在，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量，保證油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。 2 齒輪泵的介紹 2.1齒輪油泵的工作原理 齒輪油泵是機(jī)器中用來輸送潤(rùn)滑油的部件，其工作原理非常簡(jiǎn)單，通過一對(duì)齒輪的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)。齒輪的內(nèi)外側(cè)與泵體間緊密結(jié)合，來自吸入口的油料進(jìn)入兩個(gè)齒輪中間，并充滿齒輪與泵體間的空腔，隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)沿著泵體運(yùn)動(dòng)，最后在兩齒嚙合時(shí)排出。 兩個(gè)齒輪一個(gè)為主動(dòng)輪，另一個(gè)是從動(dòng)輪，通過嚙合

8、將泵體內(nèi)空腔分為兩部分即吸入腔和排出腔，齒輪油泵工作時(shí)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)齒輪一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)齒輪從嚙合到脫離的過程，吸入腔就形成了暫時(shí)的真空狀態(tài)，液體被吸入，被吸入的液體又隨著齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)到排出腔，齒輪嚙合時(shí)液體被擠出形成高壓油被排出油泵。可見下圖 圖2.1 齒輪泵工作原理圖 2.2齒輪泵的機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 2.2.1 泄漏 液壓泵中組成密封工作容積的零件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)其間隙產(chǎn)生的泄露會(huì)影響液壓泵的性能。外嚙合齒輪泵壓油腔的壓力油主要通過以下三條途徑泄露到低壓腔中去。 (1) 齒頂徑向間隙和泵體內(nèi)表面的泄露。由于齒輪傳動(dòng)方向與泄露方向相反，壓油腔到吸油腔通道較長(zhǎng)，所以其泄漏量相對(duì)較小，約占總泄漏

9、量的百分之10到百分之15左右。 （2）齒面嚙合處間隙的泄露。由于齒形誤差的存在,造成沿齒寬方向接觸不好而產(chǎn)生間隙，使吸油腔與壓油腔之間造成泄露，但這部分泄漏量很少。 （3）齒輪端面間隙的泄露。前后蓋之間的端面與齒輪端面之間的間隙較大，此端面間隙封油長(zhǎng)度又短，所以泄露量最大，可占總泄漏量的百分之70到百分之75。 從上述可知，齒輪泵由于泄露量較大以及額定工作壓力不高，如果想提高齒輪泵的額定壓力,保證較高的容積效率，首先要減少沿端面間隙的泄露問題。 2.2.2液壓徑向不平衡力 在齒輪泵中，由于在吸油腔和壓油腔之間存在著壓力差，又因齒輪齒頂與泵體內(nèi)表面之間存在著徑向間隙，可以認(rèn)為壓油腔壓

10、力逐漸分級(jí)下降到吸油腔壓力，這些壓力的方向與大小都不同，他們的合力就是作用在軸上的徑向不平衡力F，其大小為 F=K△pBD 式中：K—系數(shù)，對(duì)于主動(dòng)輪，K=0.75；對(duì)從動(dòng)輪，K=0.85； △p—泵進(jìn)出口壓力差； D—齒頂圓直徑 作用在泵軸上的徑向力會(huì)導(dǎo)致軸彎曲，從而引起齒頂與泵殼體相接觸，會(huì)降低軸承的使用壽命，這種危害會(huì)隨著齒輪泵壓力的提高而加劇，所以應(yīng)采取措施盡量減小徑向不平衡力，其方法如下： (1) 縮小壓油口的直徑，使壓力油僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi)，這樣壓力油作用于齒輪上的面積減小，因而徑向不平衡力也就相應(yīng)地減小。 (2) 增大泵體內(nèi)表面與齒輪齒頂

11、圓的間隙，使齒輪在徑向不平衡力作用下，齒頂也不能和泵體相接觸。 (3) 開壓力平衡槽，平衡吸油腔與壓油腔相對(duì)應(yīng)的徑向力，使作用在軸承上的徑向力大大地減小。但此種方法會(huì)使泵的內(nèi)泄漏增加，容積效率降低，所以目前很少使用此種方法。 2.2.3困油現(xiàn)象 為了使齒輪嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)平穩(wěn)，吸、壓油腔應(yīng)嚴(yán)格地密封且要連續(xù)均勻地供油，根據(jù)齒輪的嚙合原理，必須使齒輪的重合度ε大于1（一般取ε=1.05至1.3），即在齒輪泵工作時(shí)有兩對(duì)輪齒同時(shí)嚙合，因此，就造成一部分油液困在主從動(dòng)輪齒所形成的封閉容腔之內(nèi)。 這個(gè)封閉容積先隨齒輪傳動(dòng)逐漸減小，然后又逐漸增大。封閉容積的減少會(huì)使被困油液受擠壓從而產(chǎn)生高壓，并從縫隙

12、中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等機(jī)件也會(huì)受到附加的不平衡負(fù)載作用。封閉容積的增大又會(huì)造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲并引起振動(dòng)和氣蝕，降低泵的容積效率，影響工作平穩(wěn)性，縮短泵的使用壽命。 消除困油的方法通常是在兩端蓋板上開一對(duì)矩形卸荷槽，在開卸荷槽時(shí)，必須保證齒輪泵吸、壓油腔任何時(shí)候不能通過卸荷槽直接相通，否則將使齒輪泵的容積效率降低。 3齒輪油泵的設(shè)計(jì)與校核 齒輪油泵在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在保證所需性能和使用壽命的前提下，盡量減小泵的尺寸及重量以及制造成本。 3.1齒輪泵工作參數(shù)要求 外嚙合齒輪泵在沒有泄漏

13、的情況下每一轉(zhuǎn)所排出的液體體積叫做齒輪泵的理論排量，用P0表示，并且外嚙合齒輪的齒數(shù)一般相同所以 P0=πb/2(De2-A2-t2/3-b2tan2β)X10-3(ml/r) 式中b—齒寬 De—齒頂圓直徑 A—齒輪中心距 t—基圓節(jié)距 β—螺旋角 不修正的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒輪泵的理論排量： P= 2πbm2(z+1-π2cos2α)X10-3(ml/r) 式中m—齒輪模數(shù) z—齒輪齒數(shù) α—齒輪壓力角 流量與排量關(guān)系式為： Q0=P0n 由于本設(shè)計(jì)所給的工作介質(zhì)的粘度為220mm2/s，由表3.1進(jìn)行插補(bǔ)可得此設(shè)計(jì)最大節(jié)圓線速度為2.6m/s。 節(jié)圓線速度V

14、： 式中D——節(jié)圓直徑（mm） n——轉(zhuǎn)速 表3.1泵節(jié)圓極限速度和油的粘度關(guān)系 液體粘度v(mm2/s) 12 45 76 152 300 520 760 線速度umax(m/s) 5 4 3.7 3 2.2 1.6 1.25 3.2 齒輪的設(shè)計(jì) 3.2.1齒數(shù)z、模數(shù)m、齒寬b 我們只要確定了齒數(shù)z、模數(shù)m、齒寬b，整個(gè)泵的大體尺寸就確定了，在確定了泵的結(jié)構(gòu)尺寸后在進(jìn)行對(duì)泵的有關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核。 3.2.2 齒數(shù)z的確定 齒數(shù)的確定應(yīng)根據(jù)液壓泵的設(shè)計(jì)要求從流量、壓力脈動(dòng)、機(jī)械效率等各方面綜合考慮。從泵的流量方面來看，在齒輪

15、分度圓不變的情況下，齒數(shù)越少，模數(shù)越大，泵的流量就越大。從泵的性能看，齒數(shù)減少后，對(duì)改善困油及提高機(jī)械效率有利，但使泵的流量及壓力脈動(dòng)增加。 齒輪泵的齒數(shù)一般取6～19之間，對(duì)于低壓齒輪泵，由于應(yīng)用在機(jī)床方面較多，要求流量波動(dòng)小，因此低壓齒輪泵齒數(shù)Z一般為13-19。齒數(shù)14-17的低壓齒輪泵，由于根切較小，一般不進(jìn)行修正。而對(duì)于高齒輪泵要求有較高的齒根強(qiáng)度為了減小齒根受力，就要縮小齒頂圓直徑，這樣就會(huì)增大模數(shù)減少齒數(shù)，因此就會(huì)使高壓齒輪泵的齒數(shù)較少?，F(xiàn)初選齒數(shù)z為14. 3.2.3齒寬B確定 齒輪泵的流量與齒寬成正比，適當(dāng)?shù)脑黾育X寬可以增加流量，但是齒輪與泵體和泵蓋間的摩擦損失和容量損

16、失的和的增加并不與齒寬成正比，因此齒寬較大時(shí)，齒輪泵的總效率較高。對(duì)于低壓泵，B=(610)m,泵的工作壓力越高，系數(shù)就越小。齒寬按表3.2來確定。 表3.2工作壓力與齒寬 工作壓力 齒寬b（mm） <2 (6～10)m >210 (4～8)m >10 (3～6)m 3.2.4模數(shù)m的確定 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)為低壓齒輪泵，所以確定模數(shù)主要不是從強(qiáng)度方面考慮，而是要考慮泵的流量、壓力以及機(jī)構(gòu)的尺寸來考慮。 從前面我們已經(jīng)知道了模數(shù)m越大，那么泵的排量P也就越大. 齒輪泵的排量公式： V= 2πzm2B 根據(jù)上式可計(jì)算出齒輪的模數(shù)，中低壓模數(shù)按表3.3來選取

17、表3.3流量與模數(shù) 流量Q(L/min) 模數(shù)m(mm) 410 1.52 >1032 2.53 >3263 3.54 >36125 4.55 綜合考慮現(xiàn)初步確定一對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)為14，模數(shù)為3，齒寬為25，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)為2000r/min,工作壓力為10Mp,由此確定齒輪的參數(shù)如下所示： （1）模數(shù)m=3 （2）齒數(shù)z=14 （3）齒寬b=25 （4）理論中心距A0 = mz = 314 = 42 （5）實(shí)際中心距A = mz = 42 （6）齒頂圓直徑De = m(z+2) = 316 =48 （7）基圓直徑Dj= mzc

18、osα=314cos20=17.14 （8）齒側(cè)間隙 = 0.01~0.08 m=0.03～0.24 (9) 壓力角α= 20 （10）齒頂高h(yuǎn)=1.5m=1.53=4.5 （11）齒根高h(yuǎn)’=1.25m=1.253=3.75 （12）全齒高H=2.25m=2.253=6.75 （13）齒根圓直徑Di=De-2H=48-13.5=34.5 （14）齒厚 S=πm/2=4.86 (15)油泵輸入功率 式中：N - 驅(qū)動(dòng)功率 (kw) p -工作壓力 (MPa) q - 理論排量 (ml/r) n - 轉(zhuǎn)速 (r/min) ηm- 機(jī)械效率，計(jì)算時(shí)可取0.9

19、 3.3 齒輪的校核 此設(shè)計(jì)中齒輪材料選為40Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火 3.3.1 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷 在實(shí)際傳動(dòng)中，由于原動(dòng)機(jī)及工作機(jī)性能的影響，以及齒輪的制造誤差，特別是基節(jié)誤差和齒形誤差的影響，會(huì)使法向載荷增大，此外，在同時(shí)嚙合的齒對(duì)間，載荷的分配并不均勻，因此在計(jì)算齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度時(shí)應(yīng)按照接觸線單位長(zhǎng)度上的最大載荷即計(jì)算載荷Pca來計(jì)算。 Pca=Kp=KFn/L (1)使用系數(shù)KA表示齒輪的工作環(huán)境（主要是振動(dòng)情況）對(duì)其造成的影響，使用系數(shù)的確定：查 表3.4 使用系數(shù) 原動(dòng)機(jī)工作特性 工作機(jī)工作特性 均勻平穩(wěn) 輕微振動(dòng) 中等振動(dòng) 強(qiáng)烈振動(dòng) 均勻平穩(wěn)

20、 1.00 1.25 1.50 1.75 輕微振動(dòng) 1.10 1.35 1.60 1.85 中等振動(dòng) 1.25 1.50 1.75 2.0 強(qiáng)烈振動(dòng) 1.50 1.75 2.0 2.25 液壓裝置一般屬于輕微振動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)所以按上表中可查得KA可取為1.35。 (2) 齒輪精度此處取7 (3) 動(dòng)載系數(shù)Kv: 由于齒輪制造及裝配誤差造成的不定常傳動(dòng)引起的動(dòng)載荷或沖擊造成的影響。動(dòng)載系數(shù)的實(shí)用值應(yīng)按實(shí)踐要求確定，考慮到以上確定的精度和輪齒速度，偏于安全考慮，此設(shè)計(jì)中KV取為1.1。 (4) 齒向載荷分布系數(shù)KHβ是由于齒輪作不對(duì)稱配置而添加的系數(shù)

21、，此設(shè)計(jì)齒輪對(duì)稱配置，故KHβ取1.185。 (5)一對(duì)相互嚙合的齒輪當(dāng)在嚙合區(qū)有兩對(duì)或以上齒同時(shí)工作時(shí)，載荷應(yīng)分配在這兩對(duì)或多對(duì)齒上。但載荷的分配并不平均，因此引進(jìn)齒間載荷分配系數(shù)KHα以解決齒間載荷分配不均的問題。對(duì)直齒輪及修形齒輪，取KHα=1 (6) 彈性系數(shù) 單位——，數(shù)值列表見表3.5 表3.5彈性影響系數(shù) 齒輪材料 彈性模量 配對(duì)齒輪材料 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛鋼 夾布塑料 118000 173000 202000 206000 7850 鍛鋼 162.0 181.4 188.9 189.8 - 鑄鋼 161.4

22、180.5 188 - - 球墨鑄鐵 156.6 173.9 - - - 灰鑄鐵 143.7 - - - - 此設(shè)計(jì)中齒輪材料選為40Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火，由上表可取。 彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)為KFn (7)選取載荷系數(shù)K=1.3 (8) 齒寬系數(shù)的選擇 3.3.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 對(duì)一般的齒輪傳動(dòng)，因絕對(duì)尺寸,齒面粗糙度，圓周速度及潤(rùn)滑等對(duì)實(shí)際所用齒輪的疲勞極限影響不大，通常不予以考慮，故只需考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)對(duì)疲勞極限的影響即可。 齒輪的許用應(yīng)力 按下式計(jì)算 S——疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。對(duì)解除疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲，

23、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故可取S=SH=1。但對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來說，如果一旦發(fā)生斷齒，就會(huì)引起嚴(yán)重事故，因此在進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)取S=SF=1.25～1.5。 KN——壽命系數(shù)。彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18。循環(huán)次數(shù)N的計(jì)算方法是：設(shè)n為齒輪的轉(zhuǎn)速（單位是r/min）；j為齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)；Lh為齒輪的工作壽命（單位為h），則齒輪的工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N按下式計(jì)算： (1)設(shè)齒輪泵功率為Pw，流量為Q，工作壓力為P，則 (2)計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 (3) (4) (5)按齒面硬度查得齒輪的接觸

24、疲勞強(qiáng)度極限σHlim=500MPa (6)計(jì)算循環(huán)應(yīng)力次數(shù) (7)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.9 (8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為0.1，安全系數(shù)S=1 (9)計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度 齒數(shù)比u=1 3.3.3齒根彎曲強(qiáng)度校核 (1)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE=650MPa (2)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN=0.85 (3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4則： (4)載荷系數(shù)K= KA KV KHαKHβ = 1.485 (5)查取齒

25、形系數(shù)YFa=2.85應(yīng)力校正系數(shù)YSa=1.54 (6)計(jì)算齒根危險(xiǎn)截面彎曲強(qiáng)度 < 所選齒輪參數(shù)符合要求。 4. 材料的選擇與處理 4.1 材料的選擇原則 （1）材料的力學(xué)性能：材料性能應(yīng)滿足零件的工作需求，盡量使零件經(jīng)久耐用，安全可靠。為此，必須根據(jù)零件的功用、受力狀況、工作環(huán)境等，分析零件失效的形式與原因來確定材料抵抗失效應(yīng)力具備的重要性能，根據(jù)主要性能來選擇材料。 （2）材料的工藝性：材料工藝性指的的是零件在制作過程中，材料適應(yīng)冷、熱加工工的性能包括：鑄造性--鍛造性--焊接性--切削加工性--熱處理工藝性。 （3）材料的經(jīng)濟(jì)性：在滿足使用性能要求的前提

26、下，應(yīng)盡量采用便宜的材料，把零件的總成本降低到最低，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)利益。 4.2 材料的選擇方法 4.2.1 力學(xué)性能為主時(shí)的選材 在機(jī)器制造業(yè)中，相當(dāng)?shù)臋C(jī)械零件，如軸類，桿類。工作時(shí)受到不同程度的載荷和工作環(huán)境的制約，要求零件具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性。因此根據(jù)零件的受力情況的大小，選用中碳鋼或者合金鋼材料（如45號(hào)鋼、40Cr鋼等），并進(jìn)行正火或者調(diào)質(zhì)處理滿足使用需求。零件受力越大，零件選用的材料的綜合力學(xué)性能也應(yīng)越高。 4.2.2 以疲勞強(qiáng)度為主時(shí)的選材 交變載荷作用下的零件容易出現(xiàn)疲勞破壞，同時(shí)應(yīng)力集中也是導(dǎo)致零件疲勞破壞的重要零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、軸承、齒輪等零件，應(yīng)選

27、用疲勞強(qiáng)度高的材料制作，并合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形狀，制定正確的加工工藝來減少應(yīng)力集中。 4.2.3 以磨損為主時(shí)的選材 在工作條件下，磨損較大，受力小的零件，如各種量具，鉆套等，選用高碳鋼或者高碳合金鋼，進(jìn)行淬火，低溫回火來獲得高硬度的回火馬氏體組織，滿足耐磨需求。 同時(shí)承受磨損和交變應(yīng)力的零件，應(yīng)選合適表面淬火、滲碳或者氮化后的鋼材進(jìn)行熱處理。 綜上所述另查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-3～9可知： 輪軸類零件應(yīng)選擇高強(qiáng)度耐磨材料，因此可選擇45號(hào)鋼作為材料。而壓緊螺母、填料壓蓋及墊圈可選擇不耐磨的心部強(qiáng)度要求不高的材料Q235。由于泵體于泵蓋只起到了固定其他零件及容納液體的作用，

28、因此使用HT200灰鑄鐵比較合適。所以做出以下表4-1中各齒輪油泵零部件的材料的選擇。 表4.1零件與選材 零件名稱 材料 泵體 HT200 泵蓋 HT200 主動(dòng)齒輪軸 45 從動(dòng)齒輪軸 45 壓緊螺母 Q235 填料壓蓋 Q235 墊圈 Q235 填料 石棉 4.3 零件的熱處理 金屬零件的熱處理主要指鋼的熱處理。鋼的熱處理是將固態(tài)鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，再將介質(zhì)中以一定的速度冷卻的一種工藝過程。與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能

29、。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。鋼經(jīng)過熱處理后，可以改善其機(jī)械性能、力學(xué)性能及工藝性能，提高零件的使用壽命。 熱處理方法很多，常用的有：退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)等。 （1）退火：是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。 （2）正火：是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終熱處理。 （3）淬火：是將工件加熱保溫后，在水、油

30、或其它無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。 （4）回火：為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650攝氏度的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻。 （5）調(diào)質(zhì)：調(diào)質(zhì)就是淬火加高溫回火，硬度在HBS210~250左右，改善力學(xué)性能,可以承受較大載荷。 軸類材料與熱處理選擇必須考慮受力大小、軸承類型和主軸形狀及可能引起的熱處理缺陷。可用45、45Cr,調(diào)質(zhì),HB220-250,50Mn,正火或調(diào)質(zhì)HRC28-35。主動(dòng)軸的熱處理選用調(diào)質(zhì)HB220～240C，可以使主動(dòng)軸獲得高的韌性和足夠的強(qiáng)度來滿足工作需要。 5. 齒輪油泵主要零件Auto-

31、CAD繪圖及三維視圖 圖5.1主動(dòng)齒輪軸 主動(dòng)齒輪軸為階梯類軸類零件，此圖并沒有比較復(fù)雜之處，它主要是用來做支撐類零件，并與齒輪連為一體，畫三維圖時(shí)在畫好齒輪的基礎(chǔ)上拉伸得到，另外對(duì)于更階梯部分的尺寸要計(jì)算清楚，因?yàn)橐谄渖习惭b其他零件。 以下為齒輪油泵主要零件的三維視圖 圖5.2 齒輪油泵端蓋 圖5.3 齒輪油泵泵體 圖5.4 主動(dòng)齒輪軸 圖5.5 從動(dòng)齒輪軸 圖5.6齒輪油泵裝配體圖 齒輪油泵裝配體圖是由各個(gè)零

32、件的三維圖裝配而成，為了顯示出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特意將其泵體和泵蓋設(shè)為透明，以便觀察。 圖5.7 齒輪油泵爆炸圖 此次設(shè)計(jì)的裝配體爆炸視圖并非直接生成的，由于直接生成的爆炸試圖太過散亂，不易觀察，我采用了將各個(gè)零部件直接拖動(dòng)出來的方法，這樣看起來更清晰。 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是通過CATIA、Auto-CAD繪圖軟件對(duì)齒輪油泵進(jìn)行三維造型和零件的繪制。整個(gè)設(shè)計(jì)過程大概花費(fèi)了四周左右的時(shí)間，設(shè)計(jì)的過程遇到很多問題，也讓我對(duì)齒輪油泵這一陌生而又熟悉的課題產(chǎn)生了更多的了解，同時(shí)每天使用CATIA軟件進(jìn)行繪圖也讓我對(duì)這款三維繪圖軟件的運(yùn)用更為

33、熟練了，也讓我對(duì)它產(chǎn)生濃厚的興趣，我想我以后會(huì)去更好的熟悉掌握其他的繪圖軟件。 同時(shí)在設(shè)計(jì)中不斷的查找以前學(xué)過的知識(shí)以及到圖書館借閱相關(guān)的書籍讓我對(duì)我的專業(yè)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，我的大學(xué)生活就要結(jié)束了，很高興我能選擇這個(gè)專業(yè)。希望以后能把我在學(xué)校學(xué)到的知識(shí)更好的今后的工作相結(jié)合。 致謝 能夠完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要感謝許良元老師這么久以來的悉心指導(dǎo)，許老師為我提供了許多非常有用的材料以及建議，對(duì)我的整個(gè)設(shè)計(jì)過程起著非常大的幫助作用，在即將完成大學(xué)學(xué)業(yè)之時(shí)仍能得到許老師這樣優(yōu)秀的老師的指導(dǎo)，我感覺非常的榮幸。許老師一絲不茍，嚴(yán)禁求實(shí)的態(tài)度也對(duì)我產(chǎn)生了很深的影響，以后走向工作一定以更好的成績(jī)

34、來回饋老師的教導(dǎo)。 同時(shí)我還要感謝四年來陪我一起快樂一起風(fēng)雨的10機(jī)制的老師和同學(xué)們，謝謝你們陪我度過每個(gè)歡樂和困苦，謝謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京：高等教育出版社 ， 2006 ［2］曾億山，王傳禮，汪世益. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2008 ［3］羅宗澤，高志，羅勝國(guó)，李威. 北京：高等教育出版社，2012 ［4］江洪，李仲興，陸利鋒. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011 ［5］鄭文緯，吳克堅(jiān). 北京：高等教育出版社，1997 ［6］劉朝儒主編. 機(jī)械制圖. 北京：高等教育出版社，2008 ［7］Oelov P. Fundamentdals of Machine Design. Moscow: Mir Pub. , 1987 ［8］Z.J.Lansky etc. Industrial Pueumatic Control. New York, 1986 ［9］Mechanical Drive(Reference Issue). Machine Design. 52(14), 1980 Title：Gear pump design based on CATIA