2022年毕业设计方案说明书2.docx

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1、1、齿轮泵的概念 52、齿轮泵的分类 53、齿轮泵的特点及应用51、齿轮的设计运算6目录 摘要 4关键字 5一、齿轮泵概述 5二、齿轮泵的设计615 / 151.1 挑选齿轮材料、热处理方案、齿面硬度61.2 精度等级 61.3 选齿数 Z1、Z261.4 选载荷系数 k61.5 齿轮传递扭矩T61.6 选取齿宽系数d61.7 齿轮副材料对传动尺寸的影响系数E61.8 接触疲惫极限Hlim61.9 许用接触应力HP61.10 运算小齿轮分度圆直径d161.11 模数 61.12 运算齿轮分度圆直径 71.13 齿宽 71.14 校核齿根弯曲疲惫强度 71.15 表面粗糙度 72. 轴的设计 7

2、2.1 轴材料的选定 72.2 轴的基本直径的估算 72.3 强度条件 72.4 轴强度的校核 82.5 轴用挡圈、孔用挡圈 83. 键的联结 83.1 键联结的类型 83.2 平键联结的挑选 83.3 平键联结的失效形式 83.4 平键联结的强度运算 84. 联轴器的设计 95. 箱体的设计 95.1 箱座壁厚 ）： =0.025a+38故取 1095.2 箱盖壁厚 95.3 座凸缘壁厚 95.4 箱盖凸缘壁厚 95.5 箱座底凸缘壁厚 95.6 地脚螺栓直径 95.7 轴承旁联接螺栓直径 95.8 箱盖、箱座肋厚 91. 工作原理 92. 结构 103. 排量和流量 103.1 运算公式

3、103.2 流量运算 10三、外啮合齿轮泵91. 泄漏 112. 困油 113. 径向力不平稳12四、齿轮泵存在的几个问题11五、齿轮泵时应遵循那些原就？12六、安装齿轮泵时应当留意那些问题？13七、使用齿轮泵时应留意那些问题？13致谢 15参考文献 16摘要齿轮泵是由一对齿轮啮合运动方式进行工作的定量泵；本设计的主要内容有齿轮的设计、轴的设计、键的联结、联轴器的设计、箱体的设计及齿轮泵的概述、结构、工作原理、选用、安装和使用；齿轮泵的设计运算比较烦琐 , 往往一个公式里就有很多数值需要经过查阅众多相关资料 . 为了得到一个精确的数值 , 保证齿轮泵的正常运行 , 我们得反复运算、认真审核；由

4、于小小的一个零件也能牵一发而动全身；绘图是设计运算后的又一大难点；虽然我已经有了一些齿轮泵零件图的资料及我预先算好的各零件基本尺寸，但我仍是得反复琢磨明白各零件的基本构造及使用原理；由于我设计的是非标准齿轮泵，与我在各参考资料中所得的一些数据仍是有些出路的；通过齿面接触疲惫强度校核、齿根弯曲疲惫强度校核、轴强度的校核、平键联结的运算，主要解决了齿面断裂、齿根弯曲、轴变形、键面磨损等问题.通过此次设计，我对齿轮泵的结构、工作原理、选用、 安装、使用等有了肯定的明白，对齿轮泵及其他类似齿轮泵的设计过程有了进一步的把握；此次设计更使我深刻感悟到：做任何一件事情都不要被它的表面所误导，肯定要专心、细心

5、、贴心地去做，成功才会向我们招手；关键字概念、分类、特点及应用、工作原理、结构、排量和流量、泄漏、困油、径向力不平稳、齿轮泵的设计、轴的设计、箱体的设计、联轴器的设计、键的联接选用、齿轮泵的选用、齿轮泵的安装、齿轮泵的使用一、齿轮泵概述1、齿轮泵的概念：齿轮泵是由一对齿轮啮合运动方式进行工作的定量泵；2、齿轮泵的分类：齿轮泵按齿轮的啮合形式可分为外啮合式和内啮合式两种；齿轮泵按齿形曲线可分为渐开线齿形、摆线齿形和圆弧齿形和圆弧齿行；3、齿轮泵的特点及应用 ：齿轮泵是液压系统中常用的液压元件；它具有结果简洁、体积小、质量轻、价格廉价、工作牢靠、保护便利、耐冲击、旋转惯性小、对油液的污染不敏锐等优

6、点；其缺点是压力低于柱塞泵，流量小于叶片泵，因而效率不高，不能变量，吸油高度一般不大于 500mm，因而大量应用于中、低和中等速度的液压传动系统中；在建筑施工机械上应用很大，如起重机、推土机、挖土机等的液压传动系统和掌握系统中主要用齿轮泵，仍可用于两个齿轮泵组成的双联泵 一个进油口，两个出油口）来传给液压系统的压力油，以达到分别供油的目的，充分利用效率；同样 BY2021 非标准齿轮泵也有以上的特点，并且仍可以随厂家的要求进行设计；二、齿轮泵的设计1、齿轮的设计运算1.1 挑选齿轮材料、热处理方案、齿面硬度：依据参考文献 6P142 表 10-8 ， P143表 10-9 选定； 小齿轮 45

7、钢淬火齿面硬度 ：270HBS大齿轮 45钢淬火齿面硬度 ：230HBS1.2 精度等级 :依据齿轮传动的用途、使用条件、传递的功率、圆周速度 等技术要求挑选齿轮的精度等级为七级 依据参考文献 6P139 表 10-7 ）；1.3 选齿数 Z1、Z2: 取 Z1=22， Z 2=44依据参考文献 2P228 ）1.4选载荷系数k ： 一般取 k=1.2 2 ；故取 k=1.5 ；依据参考文献6P144 ）1.5 齿轮传递扭矩 T： T=9550P/N=955021.4/1400=19.1N.m1.6 选取齿宽系数 d：因齿面硬度 350HBS且齿轮为对称布置，故取 d=1依据参考文献 6P15

8、1 表 10-12 ）1.7 齿轮副材料对传动尺寸的影响系数E： 因大、小齿轮材料均为45钢，故取 E=1依据参考文献 6P147 表 10-11 ）1.8 接触疲惫极限 Hlim ：取 Hlim =600 Mpa依据参考文献 6P150图 10- 33）1.9 许用接触应力 HP：取 HP=0.9 Hlim =540Mpa/ d HP u=531.12运算齿 轮分 度圆直径 ： d1=m z1=2.5 22=55mm 依据 参考文献6P147 式 10-241.13 齿宽：b= dd= 55=55mm根 据参考文献 6P151 表 10-121.14 校核齿根弯曲疲惫强度： 依据参考文献 6

9、P148中式 10-26 可得出22 F=2000KT1YES1/bm Z1=2000 1.5 19.1 4.28/55 2.5 22=324.29 Mpa HP ，所以齿根弯曲应力校核符合要求； 依据 Z=22 再通过查阅参考文献6P149 图 10-32 可得出复合齿行系数 YES1为 4.28 ）；1.15 表面粗糙度： 基准端面的圆跳动公差为0.018mm,端面粗糙度Ra 2.5um，齿面粗糙度Ra 1.25um，顶面粗糙度Ra 5um；依据参考文献6P204 表 11-21 ）；齿面粗糙度应依据齿面的作用及实际情形确定，一般为：静止接触面，无相对运动的协作面；，有相对运动的协作面2.

10、 轴的设计2.1 轴材料的选定：轴的常用材料是轧制和锻造的碳素结构钢；我所采纳的是45 钢，由于45 刚是最为常用的轴材料，其应用最广泛；轴材料采纳的热处理方法是调质和正火，因其齿面有耐磨性要求，所以也用了表面淬火；2.3强度条件： 已知 P=2 Mpa， n=1400r/min ， W=0.2d3 =0.2 55 5555=33275，依据该轴材料为 45 钢通过查阅参考文献 6P213表 13-3 可得6 值为 25 45 ；所 以， 依据参考 文献4P213 =T/W=9.55 10 P/WN=0.41MPa 2.4 轴强度的校核： 依据参考文献 4P211 式 9-42.5 轴用挡圈、

11、孔用挡圈： 依据参考文献 2P385 、参考文献 2P389可查出孔用挡圈基准为 90H2.5，轴用挡圈基准为 70H2.5；3. 键的联结3.1 键联结的类型键联结通常分为平键联结、半圆键联结、锲键联结、切向联结等几种；其中平键联结结构简洁，装拆便利，对中性好，应用广泛；因联结位于轴的中部，故取 A 型一般平键联结；3.2 平键联结的挑选依据轴的直径为 69.8mm，取平键的剖面尺寸 b=20mm，h=12mm，键长范畴为 L=56 220mm；对静联结，一般键长可取L=B-5 10） mm，因轮毂宽度 B=92mm，故键长取 85mm，所以键的主要尺寸为bh L=20mm 12mm85mm

12、根 据参考文献 6P91 表 7-9 ）；键的材料选用 45 钢；3.3 平键联结的失效形式对于静联接，其主要失效形式是挤压破坏；对于导向平键等动联结，其主要失效形式为工作面的过度磨损；3.4 平键联结的强度运算3键的工作长度 l=L-b=85-20=65mm，依据参考文献 6P92表 7-10 ，可得静联结及轴和键的许用挤压应力为 p1= p2=100MPa，齿轮的许用挤压应力为 p3 =50MPa，因而联结的许用挤压应力为 p= p3 =50MPa，由挤压强度得 p=4T/dhl=4 550 10 /70 12 65=40.29 MPa；因 p p ，故键联结的强度足够；4. 联轴器的设计

13、4.1 依据齿轮泵的工作条件与使用要求挑选弹性联轴器依据参考文献6P267 表 16-1 ）；4.2 已知 T=19.1N.M ，依据齿轮泵的工作情形通过查阅参考文献6P267 表16-2 可得 Ka 值为 2.3 ，所以依据参考文献 6P267 式 16-1 得 Tc=KaT=2.3 19.1=43.93N.m；查参考文献 2P5. 箱体的设计 依据参考文献 5P20 表 4-1 ）5.1 箱座壁厚 ）： =0.025a+38故取 105.2 箱盖壁厚 1）： 1=0.8 0.85 ）=0.8 10=85.3 座凸缘壁厚 b）： b=1.5 =1.5 10=155.4 箱盖凸缘壁厚 b1）：

14、 b1 =1.5 1=1.5 8=125.5 箱座底凸缘壁厚 b2）： b2 =2.5 =2.5 10=255.6 地脚螺栓直径 df ）： df =0.036a+12=0.036 110+12=165.7 轴承旁联接螺栓直径 d1）： d1 =0.75d f =0.75 16=125.8箱盖、箱座肋厚 m1、 m）： m1=0.85 1=0.85 8=6.8 ， m=0.85 =0.85 10=8.5三、外啮合齿轮泵1. 工作原理：在泵体中有一对外啮合齿轮，其齿数、宽度相等；两侧有端盖罩住，壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成很多密封工作腔，又被啮合齿轮的啮合线和齿顶分隔成左右两个密封腔；即吸油

15、和压油腔；当齿轮按肯定方向转动 时，右侧吸油腔内啮合齿轮逐步退出啮合，使其容积逐步增大，形成局部真空，在大气压力作用下，油箱里油液经管道进入吸油腔并进入齿槽随转动齿轮带到左侧压油容腔内；齿轮又很快进入啮合；压油腔压力增大，齿槽内的油被强行挤出，油从压油口输入系统；工作中齿轮不断地旋转，吸压油过程便连续进行；啮合线点处的齿面界限是分隔高、低压两腔的作用；因此，此类泵不需要特地配流装置；这也是齿轮泵与其他类型容积泵的区分；2. 结构：齿轮泵主要由泵壳、泵轴、泵盖、泵齿轮、泵座等组成；它们之间通过四个圆柱销定位，十五个内六角螺栓、八个孔用挡圈、四个轴用挡圈紧固；在端盖上开有吸油口和压油口，开口大的为

16、吸油口，小的为压油口；三根泵轴用八个滚针轴承装在端盖上；为使齿轮转动敏捷，同时泄漏量最小，在齿轮端面留有轴向间隙；齿顶留有径向间隙；3. 排量和流量3.1 运算公式：排量运算是齿顶圆直径 Z+2）m为外圆， Z-2） m 为内圆，宽度 B 的圆环筒的体积来运算的； m为齿轮模数， Z 为齿数；V=2 m2 ZB 参考文献 1 中的式 2-8 ）实际上齿槽容积比轮齿稍大，为补偿错误，用3.33 代替 值；V=6.66m2ZB 参考文献 1 中的式 2-9 ） 当齿轮泵主动轮转速V=6.66Zm2 Bnv 参考文献 1 中的式 2-10 ）式2-10）只是齿轮的平均流量，啮合点不同，吸压油腔容积是

17、变化的；泵的瞬时流量是脉动的，齿数愈少，脉动率愈大；故齿数应尽量多些；3.2 流量运算：已知齿轮模数为2.5mm，齿数为 44 个，齿宽为110mm，泵的最大压力为 2MPa，转数为 1400r/min ，齿轮泵自吸工作时的容积效率和机械效率均为0.9 依据参考文献 7P152 表 20-5-6 ）；2-62-理 论 流 量 qt ） =6.66mZBn 10 =6.66 2.5 44 110 1400 106=282.05l/min实际流量 q）= q t v=282.25 0.9=254.025 l/min四、齿轮泵存在的几个问题1. 泄漏：泄漏是液压泵不行防止的，其内泄漏有三个部位：1.

18、1 轴向泄漏，齿轮端面与端盖间的泄漏；其泄漏量最大，占总泄漏量的75%80%；1.2 径向泄漏，齿顶与泵体间的泄漏，但由于封油区长，泄漏量较小，占总泄漏量的 15%20%；1.3 啮合线泄漏，高压油经两个齿轮啮合线漏回低压区，起泄漏量仅占总泄漏量 4%5%；泄漏后工作压力降低，且轴向泄漏是最主要的，所以应尽量减小轴向间隙，但又不能太小，否就，由于齿轮端面与端盖间机械摩擦，而使摩擦缺失增加，效率降低；一般用自动补偿装置，补充轴向泄漏，提高容积效率和工作压力；并采纳适当轴向间隙；2. 困油：液压系统稳固性主要取决于齿轮泵的供油平稳性，为此，齿轮捏合的重 复系数必需大于 1，即前一对轮齿脱开前，后一

19、对轮齿开头啮合；此时显现了两对轮齿同时啮合的情形，这两对轮齿间形成一个封闭的空间，此封闭空间 称为毕死容积；随着啮合齿轮的旋转，毕死容积大小是不断变化的；开头时 毕死容积不断削减，直至两个啮合点处于节点两侧位置时达到最小，由于油 液的可压缩性很小，被困油受到挤压，压力急剧上升，使油从可泄漏的缝隙 中强行挤出，齿轮和轴承担到很大的径向力；当齿轮再旋转，容积又逐步增 大，造成局部真空，由于无油补充，使油液中的气体分别出来，产愤怒穴现 象，引起振动和躁声；这就是困油现象；困油危害极大，所以为排除齿轮泵的困油现象，在前后端盖上各铣了两个卸荷槽；当闭死容积削减是，使其通过右边卸荷槽与压油腔相通；容积逐步

20、增大时，使其与吸油腔相通；一般两卸荷槽间距a 不能太小，以防吸压油腔相通；但也不能太大，防止不能完全排除困油现象；其尺寸如下，b=0.8m，卸荷槽宽 c2.5m，深度 h0.8mm为齿轮模数）；3. 径向力不平稳：啮合齿轮是靠轴承装在前后端盖上工作的，由于压油腔和吸油腔对啮合齿轮的作用是不同的，从高压油区到低压油区，作用力呈逐步削减分布；结果造成齿轮的径向作用力不平稳，使齿轮和轴承承担的不平稳载荷加大；工作压力越大，径向作用不平稳力也越大，使轴弯曲编写，齿轮与泵体内壁磨损加大，轴承寿命降低；为排除径向不平稳力；一是采纳缩小压油口，使作用面积削减；二是在端盖上原吸压油腔对面开两个平稳槽分别与吸、

21、压油腔相通，以平稳径向不平稳力；但泄漏要相对增大，容积效率降低，因此，高压泵不宜采纳此方法；五、齿轮泵时应遵循那些原就？选用齿轮泵通常遵循如下规章：1、依据不同压力级来选用合适的齿轮泵；目前，齿轮泵分为低压2.5MPa），中压 816）MPa和高压 2031.5 ）MPa三档；2 、由于齿轮泵是定量泵，所选用齿轮泵的流量要尽可能地和所要求的流量相符合，以免不必要的功率缺失；3 、可采纳多联泵来解决多个液压源问题，或采纳串级泵达到所需要的压力，以便实现节约功率和合理使用；4 、泵的转向应依据原动机的转一直确定，并且泵的转速要与原动机的转速范畴相匹配；5 、系统选用过滤器的精度应与泵的压力相匹配；

22、即低压齿轮泵的污染敏锐度较低，所以答应系统选用过滤精度较低的过滤器；高压齿轮泵的污染敏锐度较高，故系统所选用的过滤器的精度也应比较高；6 、考虑对泵的噪声和流量脉动的要求；外啮合齿轮泵的噪声大，内捏合齿轮泵的流量脉动较小；7 、考虑泵的牢靠性、经济性、使用与保护的便利性；8 、建议优先选用经国家有关部门及行业中经过鉴定的产品；六、安装齿轮泵时应当留意那些问题？齿轮泵具有结构简洁、工作牢靠和价格廉价等优点，所以应用很一般；但 由于 它的 泄漏 量大， 效 率较 低 在额定 工作 压力下的 总效率平 均为60%80%），因此只适用与精度要求不高的一般机床和压力不高、负载不太大的简洁液压系统中；在安

23、装齿轮泵是应留意：1 、一般情形下，如吸油口和排油口的口径一样时，吸排油口可以通用；如吸油口和排油口的口径不一样时，就口径大者为吸油口，口径小者为排油口，二者不能通用，将排油口与系统相联结，吸油口与油箱联结；2 、齿轮泵的转向视结构而顶；国产CB 系列齿轮泵的吸油口和排油口是不能互换的，因此泵的旋转方向有明确的规定，吸油口大口）吸油，排油口小口）压油，安装时不能搞错；3 、齿轮泵的吸油高度过高时，不简洁吸油或根本吸不上来油；比较合适的吸油高度一般不大于 0.5m；4 、假如泵的吸油口和排油口的口径大小相同时，吸油口和排油口答应互换，齿轮可反转；5 、泵的传动轴与电动机驱动轴的同轴度偏差应小于0

24、.1mm；一般采纳挠性联轴节连接，不答应用 V带直接带动泵轴转动；6 、齿轮泵的吸油管不得漏气并应设置过滤器；七、使用齿轮泵时应留意那些问题？使用齿轮泵时应留意如下事项：1 、泵传动轴与原动机输出轴之间的安装采纳弹性联轴节，其同轴度偏差应小于 0.1mm；如采纳轴套式联轴节的同轴度偏差应小于0.05mm；2 、传动装置应保证泵的主动轴受力在答应的范畴内；3 、泵的吸油高度不得大于 0.5mm；4 、在泵的吸油口常用网式过滤器，其过滤器精度应0.04mm；设置在系统回油路上的过滤器，其精度最好 0.02mm；5 、工作油液应严格依据规定选用，通常用运动粘度为2533）mm/s，工作温度范畴 -2

25、080）；6 、泵的旋转方向不能搞错，即泵的进、出油口位置不能错；7 、拆卸和装配泵时，必需严格地按出厂使用说明书进行；8 、要拧紧泵进、出油口关接头的螺钉，密封装置要牢靠，以免引起吸空和漏油，影响泵的工作性能；9 、应防止泵带负载启动和有负载情形下停车；10 、启动前，必需检查系统中的溢流阀安全阀）是否在调定的许可压力上；11 、对于新泵或检修后的液压泵在工作前应进行空负载运行和短时间的超负载运行；然后检查泵的工作状况，不答应有渗漏、冲击声、过度发热和噪声等；12 、泵如长时间不用，应将泵与原动机分别；再使用时，不得立刻使用最大负载，应有不小于 10min 的空负载转；致谢作毕业设计可谓是一

26、项繁重而复杂的工作；它量大而且涉及范畴比较广泛， 所需资料众多；所以我的疑难也不少，每次遇到自己一人无法解决的疑难问题时，我就会和同组的搭档一起商议；假如绞尽脑汁实在想不出的时候，我们就会向指导老师请教；尽管老师特别忙由于每个老师要指导至少15 位同学），但他仍是会很耐心地教我；在此，我诚心地感谢张国庆老师对我毕业设计的指导；同时我仍要感谢我的搭档；“人多力气大”，有了她的顶力协作，我们的毕业设计提前地圆满完成；参考文献1 屈圭. 液压与气压传动 . 北京：机械工业出版社， 20022 唐金松. 简明机械设计手册 . 第 2 版. 上海科学技术出版社， 20003 张磊. 有用液压技术 300 题. 第 2 版. 北京：机械工业出版社， 19984 邱家骏. 工程力学 . 北京：机械工业出版社， 19965 陆玉，何在洲，佟延伟 . 机械设计课程设计 . 北京：机械工业出版社， 20006 中国机械工业训练协会 . 机械设计基础 . 北京：机械工业出版社， 20017 成大先. 机械设计手册液压传动 . 化学工业出版社， 2004