基于ProE的齿轮油泵的设计毕业设计论文.docx
《基于ProE的齿轮油泵的设计毕业设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ProE的齿轮油泵的设计毕业设计论文.docx（50页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于ProE的齿轮油泵的设计毕业设计论文
毕业设计（论文）
基于Pro/E的齿轮油泵的设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要：
本课题是依据齿轮油泵的装配图为基础进行完善设计，应用PRO/E4.0进行了总体造型和部分零件的造型测绘及分析，以及使用Autocad2007进行了两个重要齿轮油泵组成零件的绘制，完成了齿轮油泵重要零件的设计，绘制出齿轮油泵的零件图。
并对齿轮油泵材料的选择、齿轮的计算、公差配合、粗糙度及其技术条件与原则综合分析。
对机械零部件的绘制进行了详细的测绘和说明。
关键词：
测绘分析零件设计齿轮计算装配图零件图
一、前言
进入信息时代的今天，齿轮油泵的设计人员早已经利用计算机技术来进行产品的开发设计（如CAD的利用）大大提高了设计本身的速度，缩短了齿轮油泵技术设计的周期。
而在生产为主的制造当中，以数控技术CAM为代表的制造技术业已深人到泵的生产当中。
齿轮油泵主要用于各种机械设备中的润滑系统中输送润滑油，适用于输送粘度为5×10-6～1.5×10-3m2/s（5-1500cSt），温度在300℃以下的具有润滑性的油料。
不锈钢齿轮泵，可输送无润滑性的油料、饮料、低腐蚀性的液体。
配用铜齿轮可输送低内点液体，如汽油、苯等。
本系列不锈钢泵除配置普通电机外，还可根据用户需要配置同规格的防爆电机。
齿轮油泵适用范围在输油系统中可用作传输、增压泵；在燃油系统中可用作输送、加压、喷射的燃油泵；在一切工业领域中，均可作润滑油泵用。
齿轮油泵内在特性的提升与追求外在特性。
所谓齿轮油泵的内在特性是指包括产品性能、零部件质量、整机装配质量、外观质量等在内的产品固有特性，或者简称之为品质。
而泵在实际当中所处的运行点或运行特征，我们称之为泵的外在特性或系统特性。
课题选择动机：
当今社会需要具有与本专业相适应的文化素质和职业道德及开拓创新精神的应用型人才，掌握本专业的技术知识。
通过毕业综合实践培养学生综合应用理论知识解决实际问题的能力。
本课题通过对齿轮油泵的零件设计及造型，综合应用机械制图、机械制造、工程材料等课程理论，使我们了解机械产品的造型设计过程,巩固Pro/ENGINEER与AutoCAD的应用，掌握零件图、装配图的绘图的国家标准并能读懂图纸，有利于知识的巩固，为今后复杂的零件设计打下一定的基础。
在原有的课堂学习的基础上更深一层次的了解本专业的知识，扩充知识面。
二、齿轮油泵Pro/ENGINEER总装造型
图1齿轮油泵总装造型图
如图1所示为本设计齿轮油泵装配完成后的外部观察图，从图中我们可以看出底部有两个通孔，用于将齿轮油泵的泵体固定在某处固定板上，左右也为两个通孔，此孔是用于连接输送管而设计，用于输送润滑油。
前端为一个主动轴，用于连接动力来源。
图2齿轮油泵总装爆炸图
如图2所示为本设计齿轮油泵的总装爆炸图，从中我们可以看出一个完整的齿轮油泵是由压紧螺母、压盖、填料、螺钉、垫片、传动齿轮轴、泵盖、主动齿轮轴、泵体这九个零部件组成。
本产品设计的齿轮油泵的特点及应用：
（1）结构紧凑，使用和保养方便。
（2）具有良好的自吸性，故每次开启装置前无需灌入液体。
（3）润滑是靠输送的液体而自动达到的，所以不需要另外添加润滑剂。
齿轮油泵广泛应用于石油、化工、船舶、电力、粮油、食品、医疗、建材、冶金及国家防御科研等行业。
齿轮油泵适用于输送不含固体颗粒和纤维，无腐蚀性、温度不高于150℃、粘度为5-1500cst的润滑油或性质类似润滑油的其他液体。
试用各类在常温下有凝固性及高寒地区室外安装和工艺过程中要求高温的场合。
下面简单介绍一下本设计齿轮油泵的工作原理
图3齿轮油泵工作原理图图4齿轮油泵工作原理图
如图3、图4所示中能直接明了的表达出齿轮油泵的工作原理。
齿轮油泵是依靠一对齿轮的传动把油升压的一种装配，泵体1内有一对齿轮，轴齿轮4是主动轮，轴齿轮8是被动轮。
动力从主动轮输入，从而带动被动轮一起旋转，转动方向参见下图。
转动时齿轮啮合区的左方形成局部真空，压力降低将油吸入泵中，齿轮继续转动，吸入的油沿着泵体内壁被输送到啮合处的右方，压力升高，从而把高压油输往需要润滑的部位。
为使油泵不漏油，泵体和泵盖结合处有密封垫片9（垫片形状与泵体、泵盖结合面相同），主动轴齿轮伸出的一端处填料压盖防漏装置，由填料5、填料压盖7、压紧螺母6组成。
泵体与泵盖之间用螺钉10连接，为保证相对位置的准确，用定位销3定位。
拆装顺序：
泵体---主动轴和被动轴---垫片、泵体—定位销—螺钉
---填料---压紧螺母
图5齿轮油泵装配示意图
三、其他零件Pro/ENGINEER造型设计
图6传动齿轮轴
（一）齿轮的计算
如图6所示对于齿轮的绘制设计，我运用了Pro/E独特的参数化建模，Pro/E系统最典型的特点是参数化，体现参数化除使用尺寸作为参数控制模型外，还在尺寸间建立数学关系式，使它们保持相对的大小、位置或约束条件。
参数是Pro/E系统中用于控制模型形态而建立的一系列通过关系相互联系在一起的符号。
（二）参数的设置
在菜单栏中选择【工具】→【参数】命令，打开【参数】对话框，就可以进行用户参数的设置。
如图7所示。
图7参数设置对话框
点击
按钮可以添加新的参数。
点击
按钮可以删除已添加的参数。
参数属性的设置：
1、名称：
定义的参数名必须以字母开头，不能使用d#、kd#、rd#、tm#、tp#或tpm#、PI、G等作为参数名，因为系统需要保留它们和尺寸一起使用，参数名不能包含非字母数字数字字符，如！
、@、#、$等。
建议使用具有一定含义的参数名称。
2、类型：
用鼠标单击需要修改的参数对应的“类型”框，可以选择设置参数的类型，可以选择的参数的类型有整数、实数、字符串、是否四种。
3、值：
用鼠标单击需要修改的参数所对应的“数值”框，可以修改参数的值。
4、指定：
可指定所选系统和用户参数作为Pro/INTRALINK的属性使用。
5、访问：
定义对参数的访问如下：
（1）完整：
完整访问参数在参数中创建的用户定义的参数。
可在任何地方修改它们。
（2）限制：
限制的访问参数不能由关系修改。
可通过“族表”和Pro/PROGRAM修改限制的访问参数。
（3）锁定：
锁住访问意味着参数由外部应用程序（数据管理系统、分析特征、关系、Pro/PROGRAM或族表）创建。
被锁住的参数只能从外部应用程序内进行修改。
6、源：
指示创建参数的位置或其受驱动的位置，反映了参数的来源，如由用户定义产生、由关系创建等。
7、说明：
提供参数的说明。
8、受限制的：
指示其属性由外部文件定义的受限制值参数。
9、单位：
从单位列表中选取定义参数的单位。
注意：
单位只能为参数类型“实型”定义，并且仅在创建参数时定义。
10、参数和模型尺寸的关联：
尺寸参数和模型尺寸可以通过关系式联系在一起，从而可用于控制对模型修改的效果。
方法：
选择【工具】→【关系】命令，就可以打开【关系】对话框，进行参数之间关系的设置。
图8关系对话框
1、关系式的类型
（1）等式关系式
通常用于给尺寸参数或自定义参数等参数赋值。
例如：
d=4.75，是简单赋值；d5=d2*（SQRT（d7/5.0+d0）），是比较复杂的赋值。
（2）不等式关系式
通常用作一个约束或用于逻辑分支的条件语句中。
例如：
（d1+d2>d3+d4），是作为约束；IF（d0+2）>=d2，是用于条件语句中。
图9关系式中使用的数学函数图10关系式中使用的运算符
操作步骤讲解：
步骤一：
新建零件模型文件。
步骤二：
定义参数。
如图11所示。
在【参数】对话框，依次添加定义M（模数）、Z（齿数）、ALPHA（压力角）、HAX（齿顶高系数）、CX（顶隙系数）、X（变位系数）、B（齿宽）、RANG和CANG，九个参数。
图11参数对话框图12创建的基准特性
步骤三：
创建基准特征。
如图12所示。
打开【关系】对话框。
输入如图13中的关系式：
图13创建的关系式
步骤四：
建立渐开线。
如图15所示。
采用从方程的方式创建渐开线基准曲线。
如图14所示。
图14渐开线方程图15创建的渐开线
Pro/ENGINEER渐开线齿轮的方程式渐开线的方程：
r=1ang=360*ts=2*pi*r*tx0=s*cos（ang）y0=s*sin（ang）x=x0+s*sin（ang）y=y0-s*cos（ang）z=0
1、笛卡尔坐标下的渐开线参数方程笛卡尔坐标系下的渐开线参数方程如下（设压力角afa由0到60度，基圆半径为10）：
afa=60*tx=10*cos（afa）+pi*10*afa/180*sin（afa）
y=10*sin（afa）-pi*10*afa/180*cos（afa）z=0
2、圆柱坐标下的渐开线参数方程圆柱坐标系下的渐开线参数方程如下（设基圆半径为10，压力角afa从0到60度）：
afa=60*tr=（10^2+（pi*10*afa/180）^2）^0.5
theta=afa-atan（（pi*10*afa/180）/10）z=0
步骤五：
创建基准点在分度圆基准曲线与渐开线基准曲线的交点处创建一个基准点。
如图16所示。
图16创建的基准点图17创建的DTM1和DTM2基准平面
步骤六：
创建DTM1基准平面通过轴线A-1和基准点PNT0创建平面。
如图17所示。
步骤七：
创建DTM2基准平面通过绕轴线A_1旋转的方式将DTM1旋转RANG个角度创建DTM2基准平面，并添加RANG作为特征关系。
步骤八：
镜像渐开线。
步骤九：
创建实体特征采用拉伸的方式创建实体，将拉伸的高度与齿宽B关联起来。
图18镜像的渐开线图19拉伸的实体特征
步骤十：
倒角在圆柱体的上下边棱处创建1.5×45º的倒角。
步骤十一：
创建单个齿槽通过去材料的方式创建一个齿槽。
图20齿槽轮廓图21创建的单个齿槽
步骤十二：
阵列齿槽通过轴阵列的方式创建其它齿，并将齿轮的齿数与参数Z通过关系式联系起来。
步骤十三：
隐藏建立的曲线。
图22阵列创建的齿轮图23隐藏基准曲线后的齿轮
步骤十四：
参数化程序的建立打开程序编辑文本框，在“INPUT”和“ENDINPUT”之间输入以下语句：
ZNUMBER"输入齿轮的齿数（z>0）：
"
MNUMBER"输入齿轮的模数（m>0）：
"
BNUMBER"输入齿轮的齿宽（B>0）：
"
HAXNUMBER"输入齿轮的齿顶高系数（ha*>0）：
"
CXNUMBER"输入齿轮的顶隙系数（C*>0）：
"
ALPHANUMBER"输入齿轮的压力角（α>0）：
"
XNUMBER"输入齿轮的变位系数：
"
图24建立的参数化程序图25填料
齿轮油泵其他零件还有填料，如图25所示。
齿轮油泵轴端密封设计为两种形式，一种为机械密封，一种是填料密封，可根据具体使用情况和用户要求确定。
图26齿轮油泵泵体
泵体的加工技术要求非常简单，只要铸件进行了时效处理，表面没有出现铸造缺陷即可，在正常工作中与零部件很好的衔接，做到密封性能良好即可。
图27齿轮油泵泵盖
泵盖的加工技术要求于泵体基本相似。
图28垫片图29螺钉--标准件
图30螺帽图31销
图32压盖图33主动轴
四、齿轮油泵各组成零件的选材分析
（一）材料的选择原则
1、材料的力学性能：
材料性能应满足零件的工作需求，尽量使零件经久耐用，安全可靠。
为此，必须根据零件的功用、受力状况、工作环境等，分析零件失效的形式与原因来确定材料抵抗失效应力具备的重要性能，根据主要性能来选择材料。
2、材料的工艺性：
材料工艺性指的的是零件在制作过程中，材料适应冷、热加工工的性能包括：
铸造性--锻造性--焊接性--切削加工性--热处理工艺性。
3、材料的经济性：
在满足使用性能要求的前提下，应尽量采用便宜的材料，把零件的总成本降低到最低，以获得最大的经济利益。
（二）材料的选择方法
1、以综合力学性能为主时的选材。
在机器制造业中，相当的机械零件，如轴类，杆类。
工作时受到不同程度的载荷和工作环境的制约，要求零件具有较高的强度和良好的塑性。
因此根据零件的受力情况的大小，选用中碳钢或者合金钢材料（如45号钢、40Cr钢等），并进行正火或者调质处理满足使用需求。
零件受力越大，零件选用的材料的综合力学性能也应越高。
2、以疲劳强度为主时的选材。
交变载荷作用下的零件容易出现疲劳破坏，同时应力集中也是导致零件疲劳破坏的重要零件，如发动机的曲轴、轴承、齿轮等零件，应选用疲劳强度高的材料制作，并合理设计结构形状，制定正确的加工工艺来减少应力集中。
3、以磨损为主时的选材。
在工作条件下，磨损较大，受力小的零件，如各种量具，钻套等，选用高碳钢或者高碳合金钢，进行淬火，低温回火来获得高硬度的回火马氏体组织，满足耐磨需求。
同时承受磨损和交变应力的零件，应选合适表面淬火、渗碳或者氮化后的钢材进行热处理。
表1钢材料
分类名称
牌号
应用举例
说明
碳素结构钢
Q215A
B
金属结构件、拉杆、套圈、铆钉、短轴、心轴、凸轮、垫圈，渗碳零件及焊接件等。
“Q”为碳素结构钢屈服点“屈”字的首位拼音字数，后面的数字表示屈服点数值，如Q235A表示碳素结构钢屈服点为235Mpa。
屈服点是表征材料受力后改变与未改变原有力学性能的临界点。
Q235A
B
C
D
金属结构件，心部强度要求不高的渗碳零件，吊钩、拉杆、套圈、汽缸、齿轮、螺栓、螺母、连杆、轮轴、偰、盖及焊接件。
Q275
轴、刹车杆、螺栓、螺母、连杆、齿轮以及其他强度较高的零件。
优质碳素结构钢
08F
10
20
30
35
40
45
50
60
可塑性好的零件，如管子、垫片、渗碳件、、拉杆、卡头、紧固件、冲模锻件、轴套、钩、螺钉、连接器、连杆、横梁、摇杆、键、销、螺栓齿轮、齿条、凸轮、曲柄轴齿轮、联轴器、衬套、轮轴、偏心轮、轮圈、弹簧等。
牌号中的两位数字表示平均含碳量，45号钢即表示平均含碳量为0.45%，平均含碳量≤0.25%的为低碳钢；平均含碳量在0.25%～0.6%之间的为中碳钢;含碳量质量分数大于0.6%的为高碳钢；在牌号后面加符号“F”表示沸腾钢。
30Mn
40Mn
50Mn
螺栓、杠杆、制动板、用于承受疲劳载荷零件：
轴、曲轴、万向联轴器、用于高负荷下耐磨的热处理零件，如齿轮、发条等。
锰的质量分数较高的钢，须加注化学元素符号“Mn”。
合
金
结
构
钢
铬
钢
15Cr
20Cr
30Cr
40Cr
渗碳齿轮、凸轮、活塞销、离合器、较重要的渗碳零件的重要的调质零件（如轮轴、齿轮、螺栓）较重要的调质零件（如齿轮、进气阀、轴、）强度及耐磨性高的轴、齿轮、螺栓等。
钢中加入了一定的合金元素，提高了钢的力学性能和耐磨性，也提高了钢在热处理时的淬透性，保证金属能在较大截面上获得良好的力学性能。
铬
锰
钛
钢
18CrMnTi
30CrMnTi
40CrMnTi
汽车上的重要渗碳件，如齿轮汽车、拖拉机上强度特高的渗碳齿轮强度高、耐磨性高的大齿轮、主轴。
铸造
碳钢
ZG230-450
ZG310-570
铸造平坦的零件，如机座、机盖、机体、工作温度在450℃下的管路附件等，各种形状的机件，如齿轮、齿圈、重负荷机架。
ZG230-450表示工程用铸钢，屈服点为230MPa抗拉强度450Mpa。
表2灰铸铁材料
名称
牌号
特性和用途
说明
灰
铸
铁
HT100
外罩，手把，手轮，底板等形状简单，对强度无要求的零件，铸造应力小，不用人工时效处理，减震性优良，铸造性能好。
HT”为“灰铁”的汉语拼音的首位字母，后面的数字表示抗压强度（Mpa）,如HT250表示抗拉强度为250N/m㎡的灰铸铁。
HT150
用于强度要求不高的一般铸件，如端盖、轴承座、阀壳、管子及管路附件，手轮。
不用人工时效处理，减震性优良，铸造性能好。
HT200
用于强度、耐磨性要求较高的零件，如汽缸、齿轮、底架、机体、飞轮、齿条。
有较好的耐热性和减震性，铸造性较好，需进行人工时效处理。
HT250
基本性能同HT200，但强度较高，用于阀壳、汽缸、联轴体、机体、齿轮、齿轮箱外壳、轴承座。
综上所述及从表1、表2中我们可以看出，轮轴类零件应选择高强度耐磨材料，因此可选择45号钢作为材料。
而压紧螺母、填料压盖及垫圈可选择不耐磨的心部强度要求不高的材料Q235。
由于泵体于泵盖只起到了固定其他零件及容纳液体的作用，因此使用HT200灰铸铁比较合适。
所以做出以下表3中各齿轮油泵零部件的材料的选择。
表3零件材料匹配表
零件名称
材 料
泵体
HT200
泵盖
HT200
主动出轮轴
45
传动齿轮轴
45
压紧螺母
Q235
填料压盖
Q235
垫圈
Q235
填料
石棉绳
五、产品重要零件AutoCAD绘图
图34主动轴Autocad平面图
主动齿轮轴是轴类零件，轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件。
轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等，本设计产品中的轴属于阶梯轴。
主动轴的结构设计是确定主动轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。
它由主动轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，主动轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对主动轴的变形等因素有关。
可根据主动轴的具体要求进行设计，以下是一般轴类零件结构设计原则：
1、节约材料，减轻重量，尽量
升级会员 