齿轮泵设计课程设计

第-1-页沈阳工程学院课程设计设计题目：CAD/CAM实训齿轮泵系别机械工程学院班级学生姓名学号指导教师王炳达职称副教授实验师起止日期：2015年1月5日起——至2015年1月9日止第-2-页沈阳工程学院CAD/CAM课程设计成绩评定表系（部）：机械学院班级：学生姓名：指导教师评审意见评价内容具体要求权重评分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12）分加权分合计指导教师签名：年月日评阅教师评审意见评价内容具体要求权重评分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评阅教师签名：年月日课程设计总评成绩分第-3-页目录一、课程设计任务书………………………………………(4)二、齿轮的设计与校核……………………………………(5)三、卸荷槽的计算…………………………………………(12)四、泵体的校核……………………………………………(13)五、滑动轴承的计算………………………………………(14)六、联轴器的选择及校核计算……………………………(17)七、连接螺栓的选择与校核………………………………(18)八、连接螺栓的选择与校核………………………………(20)九、齿轮泵进出口大小确定………………………………(21)十、齿轮泵的密封…………………………………………(22)十一、法兰的选择…………………………………………(23)十二、键的选择……………………………………………(24)十三、键的选择……………………………………………(25)设计小结……………………………………………………(27)参考文献……………………………………………………(29)第-4-页CAD/CAM实训任务书一、实训目的通过CAD/CAM实训使学生能够利用CAD/CAM技术完成零件实体造型、装配、机构仿真及分析、工程图生成、零件数控仿真加工等内容。提高学生解决工程实际问题的能力，使学生将所学知识得到综合运用和巩固。二、实训任务根据设计图纸完成以下内容：1.零件的建模工作；2.零部件的装配与运动仿真；3．进行机构的干涉检查与分析，并能够把分析结果有效输出；4．生成工程图；5．加工工艺设计；6．对加工过程进行检查和仿真；7．对走刀路径进行后置处理；三、实训成果1、零件的实体模型；2、运动装配及机构运动仿真文件；3、装配后的二维工程图文件4、仿真加工文件和G代码；5、实训报告四、实训进度项目序号教学内容时间安排1零件实体造型1天2装配0.5天3机构运动及分析1天4工程图生成1天5数控仿真加工1天6答辩及报告整理0.5天合计5天第-5-页二、齿轮的设计与校核一、主要技术参数根据任务要求，此型齿轮油泵的主要技术参数确定为：理论排量：125ml/r额定压力：6.3MPa额定转速:552r/min容积效率:≥90%二、设计计算的内容1.齿轮参数的确定及几何要素的计算由于本设计所给的工作介质的粘度为220smm/2，由表一进行插补可得此设计最大节圆线速度为2.6sm/。节圆线速度V：601000VnD式中D——节圆直径（mm）n——转速表2.1齿轮泵节圆极限速度和油的粘度关系流量与排量关系式为：n00PQ0Q——流量0P——理论排量（ml/r）2.齿数Z的确定，应根据液压泵的设计要求从流量、压力脉动、机械效率等各方面综合考虑。从泵的流量方面来看，在齿轮分度圆不变的情况下，齿数越少，模数越大，泵的流量就越大。从泵的性能看，齿数减少后，对改善困油及提高机械效率有利，但使泵的流量及压力脉动增加。目前齿轮泵的齿数Z一般为6-19。对于低压齿轮泵，由于应用在机床方面较多，要求流量脉动小，因此低压齿轮泵齿数Z一般为13-19。齿数14-17的低压齿轮泵，由于根切较小，一般不进行修正。3.确定齿宽。齿轮泵的流量与齿宽成正比。增加齿宽可以相应地增加流量。而齿轮与泵体及盖板间的摩擦损失及容积损失的总和与齿宽并不成比例地增加，因此，齿宽较大时，液压泵的总效率较高.一般来说，齿宽与齿顶圆尺寸之比的选取范围为0.2～0.8，即：）（8.0~2.0BaD液体粘度smm/2124576152300520760线速度smu/max543.732.21.61.25第-6-页20m66.6q1000ZBDa——齿顶圆尺寸（mm）4.确定齿轮模数。对于低压齿轮泵来说，确定模数主要不是从强度方面着眼，而是从泵的流量、压力脉动、噪声以及结构尺寸大小等方面。通过对不同模数、不同齿数的齿轮油泵进行方案分析、比较结果，确定此型齿轮油泵的齿轮参数如下：（1）模数3m（2）齿数14Z（3）齿宽42b因为齿轮的齿数为18，不会发生根切现象，所以在这里不考虑修正，以下关于齿轮参数的计算均按标准齿轮参数经行。（4）理论中心距mmmzDAf721430（5）实际中心距mmmzDAf72（6）齿顶圆直径mmZmDe4821432（7）基圆直径jDmmmzDnj8.2820cos143cos（8）基圆节距42.420cos5.1cosnjmt（9）齿侧间隙nc24.0~03.0308.0~01.008.0~01.0mcn（10）啮合角20（11）齿顶高5.435.15.1mh（12）齿根高75.3325.125.1mh（13）全齿高75.6325.225.2mh（14）齿根圆直径iD5.1375.62482hDDei（15）径向间隙25.4175.62472220ieDDAmc第-7-页（16）齿顶压力角e25.3220cos21818arccoscos2arccosarccosneieZZRR（17）分度圆弧齿厚fs10.720cos24.025cos22nnfcms（18）齿厚s71.42ms（19）齿轮啮合的重叠系数46.120an77.31an18tantanππttZe（20）公法线跨齿数5.25.0180KZ（21）公法线长度（此处按侧隙0nc计算）432.2414015.05.05.01809521.23015.05.09521.2ZznmL(22)油泵输入功率(kw)10603-mnqpN）（kw05.89.06055210125103.666式中：N-驱动功率(kw)p-工作压力(MPa)q-理论排量(mL/r)n-转速(r/min)m-机械效率，计算时可取0.9。三、校核此设计中齿轮材料选为40cr，调质后表面淬火1.使用系数AK表示齿轮的工作环境（主要是振动情况）对其造成的影响，使用系第-8-页数AK的确定：表2.3使用系数原动机工作特性工作机工作特性均匀平稳轻微振动中等振动强烈振动均匀平稳1.001.251.501.75轻微振动1.101.351.601.85中等振动1.251.501.752.0强烈振动1.501.752.02.25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AK可取为1.35。2.齿轮精度的确定齿轮精度此处取7表2.4各种机器所用齿轮传动的精度等级范围3.动载系数VK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VK取为1.1。4.齿向载荷分布系数HK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HK取1.185。5.一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HK以解决齿间载荷分配不均的问题。对直齿轮及修形齿轮，取HK=1机器名称精度等级机器名称精度等级汽轮机3~6拖拉机6~10金属切削机床3~8通用减速器6~9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第-9-页6.弹性系数222121111EEZE单位——21aMP，数值列表见表3表2.5弹性模量此设计中齿轮材料选为40cr，调质后表面淬火，由上表可取。)(8.18921aEMPZ6.弯曲疲劳强度寿命系数FNK7.选取载荷系数1.3K8.齿宽系数d的选择1ddb1.齿面接触疲劳强度校核对一般的齿轮传动，因绝对尺寸,齿面粗糙度，圆周速度及润滑等对实际所用齿轮的疲劳极限影响不大，通常不予以考虑，故只需考虑应力循环次数对疲劳极限的影响即可。齿轮的许用应力按下式计算SlimS——疲劳强度安全系数。对解除疲劳强度计算，由于点蚀破坏发生后只引起噪声，振动增大，并不立即导致不能继续工作的后果，故可取1SSH。但对于弯曲疲劳强度来说，如果一旦发生断齿，就会引起严重事故，因此在进行齿根弯曲疲劳强度计算时取1.5~1.25SSF。NK——寿命系数。弯曲疲劳寿命系数FNK查图1。循环次数N的计算方法是：设n为齿轮的转速（单位是r/min）；j为齿轮每转一圈，同一齿面啮合次数；hL为齿轮的工作寿命（单位为h），则齿轮的工作应力循环次数N按下式计算：齿轮材料弹性模量配对齿轮材料灰铸铁球墨铸铁铸钢锻钢夹布塑料1180001730002020002060007850锻钢162.0181.4188.9189.8铸钢161.4180.5188球墨铸铁156.6173.9灰铸铁143.7第-10-页hnjL60N(1)设齿轮泵功率为wP，流量为Q，工作压力为P，则)(245.760/101036wkwQPP(2)计算齿轮传递的转矩mm75.125343nP109.55TW6N(3)47.09042db1d(4))(8.18921aEMPZ(5)按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限MPa500Hlim(6)计算循环应力次数9h1038.21530082155260njL60N）（(7)由机设图10-19取接触疲劳寿命系数0.9KHN(8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为0.1，安全系数S=1MPa504MPa0050.9SKlimHNH(9)计算接触疲劳强度76.1HHVAKKKKKN416667.2785dT2F1t齿数比1u][MPa764.20u1ubdKF2.5ZH1tEH2.齿根弯曲强度校核(1)由图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限650MPaFE(2)由图10-18取弯曲疲劳寿命系数0.85KFN第-11-页(3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数1.4S则：394.64MPa1.46500.85SKFEFNF(4)载荷系数485.1HHVAKKKKK(5)查取齿形系数85.2YFa应力校正系数54.1YSa(6)计算齿根危险截面弯曲强度MPa45.8654254.185.2416667.2785485.1bmYYKFFaSatFF所以，所选齿轮参数符合要求。三、卸荷槽的计算