2022年毕业设计方案说明书 2.pdf

《2022年毕业设计方案说明书 2.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年毕业设计方案说明书 2.pdf（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1 / 15 目录摘要 4关键字 5一、齿轮泵概述51、齿轮泵的概念52、齿轮泵的分类53、齿轮泵的特点及应用5二、齿轮泵的设计61、齿轮的设计计算61.1 选择齿轮材料、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 接触疲劳极限Hlim61.9 许用接触应力HP61.10 计算小齿轮分度圆直径d161.11 模数 61.12 计算齿轮分度圆直径71.13 齿宽 71.14 校核齿根弯曲疲劳强度71.15 表面粗糙度72. 轴的设计72.1 轴材料的选

2、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 平键联结的选择83.3 平键联结的失效形式83.4 平键联结的强度计算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9精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 15 页2 / 15 5.8 箱盖、箱座肋厚

3、9三、外啮合齿轮泵91. 工作原理92. 结构 103. 排量和流量103.1 计算公式 103.2 流量计算 10四、齿轮泵存在的几个问题111. 泄漏 112. 困油 113. 径向力不平衡12五、齿轮泵时应遵循那些原则？12六、安装齿轮泵时应该注意那些问题？13七、使用齿轮泵时应注意那些问题？13致谢 15参考文献16精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 15 页3 / 15 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

4、、工作原理、选用、安装和使用。齿轮泵的设计计算比较烦琐, 往往一个公式里就有许多数值需要经过查阅众多相关资料 . 为了得到一个准确的数值, 保证齿轮泵的正常运行, 我们得反复计算、仔细审核。因为小小的一个零件也能牵一发而动全身。绘图是设计计算后的又一大难点。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，但我还是得反复琢磨了解各零件的基本构造及使用原理。因为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还是有些出路的。通过齿面接触疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核、轴强度的校核、平键联结的计算，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

5、对齿轮泵的结构、工作原理、选用、安装、使用等有了一定的了解，对齿轮泵及其他类似齿轮泵的设计过程有了进一步的掌握。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，一定要用心、细心、贴心地去做，胜利才会向我们招手。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、径向力不平衡、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、齿轮泵的使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 15 页4 / 15 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

6、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。它具有结果简单、体积小、质量轻、价格便宜、工作可靠、维护方便、耐冲击、旋转惯性小、对油液的污染不敏感等优点；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控制系统中主要用齿轮泵，还可用于两个齿轮泵组成的双联泵 一个进油口

7、，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BY2018 非标准齿轮泵也有以上的特点，并且还可以随厂家的要求进行设计。二、齿轮泵的设计1、齿轮的设计计算1.1 选择齿轮材料、热处理方案、齿面硬度：根据参考文献 6P142 表 10-8，P143表 10-9 选定；小齿轮 45钢淬火齿面硬度：270HBS 大齿轮 45钢淬火齿面硬度：230HBS 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 15 页5 / 15 1.2 精度等级 :根据齿轮传动的用途、使用条件、传递的功率、圆周速度等技术要求选择齿轮的

8、精度等级为七级根据参考文献 6P139 表 10-7）。1.3 选齿数 Z1、Z2: 取 Z1=22， Z2=44根据参考文献 2P228 ）1.4选载荷系数k：一般 取 k=1.2 2。故取k=1.5 。根据参考文献6P144 ）1.5 齿轮传递扭矩 T：T=9550P/N=9550 21.4/1400=19.1N.m 1.6 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根据参考文献 6P151 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根据参考文献 6P147 表 10-11）1.8 接触疲劳极限 Hlim：

9、取Hlim=600 Mpa 根据参考文献 6P150 图 10-33）1.9 许用接触应力 HP ：取 HP=0.9 Hlim=540Mpa/( d HP2u=53 1.12计算齿 轮分 度 圆直径 ： d1=m z1=2.5 22=55mm (根据 参考文献6P147 式 10-24 1.13 齿宽：b=dd=55=55mm( 根据参考文献 6P151 表 10-12 1.14 校核齿根弯曲疲劳强度：根据参考文献 6P148中式 10-26 可得出F=2000KT1YES1/bm2Z1=20001.5 19.1 4.28/55 2.5222=324.29 Mpa HP ，所以齿根弯曲应力校核

10、符合要求。根据 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）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 15 页6 / 15 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Ra2.5um，齿面粗糙度Ra 1.25um，顶面粗糙度Ra5um 。根据参考文献6P204 表 11-21）。齿面粗糙度应根据齿面的作用及实际情况确定，一般为：静止接触面，无相对运动的配合面，有相对运动的配合面。2. 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

11、。我所采用的是45 钢，因为45 刚是最为常用的轴材料，其应用最广泛。轴材料采用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 值为 2545。所 以， 根 据 参考 文献 4P213 =T/W=9.55 106P/WN=0.41MPa 2.4 轴强度的校核： 根据参考文献 4P211 式 9-4 2.5 轴用挡圈、孔用挡圈：根据参考文献 2P385 、参考文献 2P389可查出孔用挡圈基

12、准为90H2.5，轴用挡圈基准为70H2.5。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 15 页7 / 15 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单，装拆方便，对中性好，应用广泛。因联结位于轴的中部，故取 A型普通平键联结。3.2 平键联结的选择根据轴的直径为69.8mm ，取平键的剖面尺寸b=20mm ，h=12mm ，键长范围为L=56220mm 。对静联结，一般键长可取L=B-510）mm ，因轮毂宽度B=92mm ，故键长取85mm ，所以键的主

13、要尺寸为bhL=20mm 12mm 85mm 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 平键联结的强度计算键的工作长度l=L-b=85-20=65mm，根据参考文献 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 550103/70 1265=40.29 MPa。因p p ，故键联

14、结的强度足够。4. 联轴器的设计4.1根据齿轮泵的工作条件与使用要求选择弹性联轴器根据参考文献6P267 表 16-1）。4.2 已知 T=19.1N.M ，依据齿轮泵的工作情况通过查阅参考文献6P267 表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 15 页8 / 15 16-2 可得 Ka值为 2.3 ，所以根据参考文献 6P267 式 16-1 得 Tc=Ka T=2.319.1=43.93N.m。查参考文献 2P 5. 箱体的设计根据参考文献 5P20 表 4-1）5.1 箱座壁厚 ）：=0.025a+38 故取 105.2

15、 箱盖壁厚 1）：1=0.80.85 ）=0.810=8 5.3 座凸缘壁厚 b）：b=1.5=1.510=15 5.4 箱盖凸缘壁厚 b1）：b1=1.51=1.58=12 5.5 箱座底凸缘壁厚 b2）：b2 =2.5 =2.510=25 5.6 地脚螺栓直径 df）：df=0.036a+12=0.036110+12=16 5.7 轴承旁联接螺栓直径 d1）：d1=0.75df=0.7516=12 5.8箱盖、箱座肋厚 m1、m ）：m1=0.85 1=0.85 8=6.8，m=0.85=0.8510=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

16、有端盖罩住，壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成许多密封工作腔，又被啮合齿轮的啮合线和齿顶分隔成左右两个密封腔。即吸油和压油腔。当齿轮按一定方向转动时，右侧吸油腔内啮合齿轮逐渐退出啮合，使其容积逐渐增大，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，此类泵不需要专门配流装置。这也是齿轮泵与其他类型容积泵的区别。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

17、 - - - - - -第 8 页，共 15 页9 / 15 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。为使齿轮转动灵活，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 计算公式：排量计算是齿顶圆直径 Z+2）m为外圆， Z-2）m 为内圆，宽度 B的圆环筒的体积来计算的。 m为齿轮模数， Z为齿数。 V=2m2 ZB 参考文献 1 中的式 2-8）实际上齿槽容积比轮齿稍

18、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 流量计算：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根据参考文献 7P152 表 20-5-6 ）。理 论 流 量 qt） =6.66m2ZBn 10-6=6.66 2.

19、52 44 110 1400 10-6=282.05l/min 实际流量 q）= qtv=282.250.9=254.025 l/min 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 15 页10 / 15 四、齿轮泵存在的几个问题1. 泄漏：泄漏是液压泵不可避免的，其内泄漏有三个部位： 1.1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

20、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，否则，由于齿轮端面与端盖间机械摩擦，而使摩擦损失增加，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。并采用适当轴向间隙。2. 困油：液压系统稳定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须大于1，即前一对轮齿脱开前，后一对轮齿开始啮合。此时出现了两对轮齿同时啮合的情况，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。开始时毕死容积不断减少，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

21、到挤压，压力急剧升高，使油从可泄漏的缝隙中强行挤出，齿轮和轴承受到很大的径向力。当齿轮再旋转，容积又逐渐增大，造成局部真空，由于无油补充，使油液中的气体分离出来，产生气穴现象，引起振动和躁声。这就是困油现象。困油危害极大，所以为消除齿轮泵的困油现象，在前后端盖上各铣了两个卸荷槽。当闭死容积减少是，使其通过右边卸荷槽与压油腔相通；容积逐渐增精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 15 页11 / 15 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，防止不能彻底消除困油现象。其尺寸如下，b=

22、0.8m，卸荷槽宽 c2.5m，深度 h0.8mm为齿轮模数）。3. 径向力不平衡：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，作用力呈逐渐减少分布。结果造成齿轮的径向作用力不平衡，使齿轮和轴承承受的不平衡载荷加大。工作压力越大，径向作用不平衡力也越大，使轴弯曲编写，齿轮与泵体内壁磨损加大，轴承寿命降低。为消除径向不平衡力。一是采用缩小压油口，使作用面积减少。二是在端盖上原吸压油腔对面开两个平衡槽分别与吸、压油腔相通，以平衡径向不平衡力。但泄漏要相对增大，容积效率降低，因此，高压泵不宜采用此方法。五、齿轮泵时应遵循那些原则？选用齿轮泵

23、通常遵循如下规则：1、根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，以免不必要的功率损失。 3 、可采用多联泵来解决多个液压源问题，或采用串级泵达到所需要的压力，以便实现节省功率和合理使用。 4 、泵的转向应根据原动机的转向来确定，并且泵的转速要与原动机的转速范围相匹配。 5 、系统选用过滤器的精度应与泵的压力相匹配。即低压齿轮泵的污染敏感度较低，所以允许系统选用过滤精度较低的过滤器；高压齿轮泵的污染敏感度较高，故系统所选用的过滤器的精

24、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 15 页12 / 15 7 、考虑泵的可靠性、经济性、使用与维护的方便性。 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、安装齿轮泵时应该注意那些问题？齿轮泵具有结构简单、工作可靠和价格便宜等优点，所以应用很普通。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

25、不高、负载不太大的简单液压系统中。在安装齿轮泵是应注意： 1、一般情况下，若吸油口和排油口的口径一样时，吸排油口可以通用；若吸油口和排油口的口径不一样时，则口径大者为吸油口，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，不容易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、如果泵的吸油口和排油口的口径大小相同时，吸油口和排油口允许互换，齿轮可反转。 5 、泵的传

26、动轴与电动机驱动轴的同轴度偏差应小于0.1mm 。一般采用挠性联轴节连接，不允许用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、使用齿轮泵时应注意那些问题？使用齿轮泵时应注意如下事项： 1 、泵传动轴与原动机输出轴之间的安装采用弹性联轴节，其同轴度偏差应小于 0.1mm ；若采用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允许的范围内。 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 。设置在系精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

27、 - -第 12 页，共 15 页13 / 15 统回油路上的过滤器，其精度最好0.02mm 。 5 、工作油液应严格按照规定选用，通常用运动粘度为2533）mm/s ，工作温度范围 -2080）。 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，必须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，密封装置要可靠，以免引起吸空和漏油，影响泵的工作性能。 9 、应避免泵带负载启动和有负载情况下停车。 10 、启动前，必须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

28、行。然后检查泵的工作状况，不允许有渗漏、冲击声、过度发热和噪声等。 12 、泵如长时间不用，应将泵与原动机分离。再使用时，不得立即使用最大负载，应有不小于10min 的空负载转。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 15 页14 / 15 致谢作毕业设计可谓是一项繁重而复杂的工作。它量大而且涉及范围比较广泛，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量。如果绞尽脑汁实在想不出的时候，我们就会向指导老师请教。尽管老师非常忙因为每个老师要指导至少15 位学生），但他还是会很耐

29、心地教我。在此，我衷心地感谢张国庆老师对我毕业设计的指导。同时我还要感谢我的搭档。“人多力量大”，有了她的顶力配合，我们的毕业设计提前地圆满完成。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 15 页15 / 15 参考文献1 屈圭. 液压与气压传动 . 北京：机械工业出版社，2002 2 唐金松 . 简明机械设计手册 . 第 2 版. 上海科学技术出版社， 2000 3 张磊. 实用液压技术 300题. 第 2 版. 北京：机械工业出版社， 1998 4 邱家骏 . 工程力学 . 北京：机械工业出版社， 1996 5 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，2000 6 中国机械工业教育协会 . 机械设计基础 . 北京：机械工业出版社， 2001 7 成大先 . 机械设计手册液压传动 . 化学工业出版社， 2004 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 15 页