柱塞泵 设计说明书

工程软件应用实践课程设计说明书HUNAN UNIVERSITY课程设计说明书设计题目：柱塞泵学生姓名：专业班级：学院名称：指导老师：2013年7月24日I工程软件应用实践课程设计说明书目 录1 课程设计概要21.1 课程设计的目的和要求 21.2 课程设计的任务分工 21.3 课程设计报告的构成及研究内容 22 泵体测绘32.1测绘装配体步骤 32.1.1绘制装配示意图32.1.2绘制零件草图42.1.3绘制装配图42.2 计算机绘图要求及步骤 42.2.1绘制零件图42.2.2绘制装配图83 三维建模93.1柱塞泵零件图建立 93.1.1泵体93.1.2管接头 103.1.3上活瓣 103.1.4下活瓣 113.1.5螺塞 113.1.6柱塞 123.1.7衬套 123.1.8压盖 123.2柱塞泵三维装配虚拟装配134 心得体会 144.1 曾冠凯心得144.2 王其俊心得154.3 程诚心得16参考文献 171课程设计1.1课程设计的目的和要求工程软件应用实践课程设计教学目的，是从产品装配测绘、计算机绘图、CAD三维建模、参数化设计等方面进一步加深和拓宽学生在工程制图、机械CAD技术与测量精度技术基础等课程中所学基本知识，结合实际机械产品（模型）设计的具体问题，培养学生理论联系实际认识和解决问题的能力，为后续专业课程和相关实践环节的学习奠定基础。选择柱塞泵产品模型为对象，四位同学为一设计小组，对产品模型进行装配测绘、二维计算机绘图、三维CAD建模与装配、零件的参数化设计等。要求每位学生按照指导教师的总体要求、设计小组分配的产品零件设计任务，完成上述四个环节的学习，构成成绩考核的主要部分；工程中产品设计是一个多人协同工作的过程，因而，本课程设计将提交产品一套完整测绘草图、一套完整二维CAD工程零件图及完整装配图样、产品完整的三维CAD装配体及研究报告。1.2课程设计的任务分工全组对柱塞泵进行整体的认识、讨论和了解柱塞泵上各个部件的作用，和工作原理。在充分认识柱塞泵的基础上，分工如下：1.3 课程设计报告的构成及研究内容课程设计的内容包括零件手工测绘图样、全部二维零件图样、装配计算机绘图图样、三维CAD零件建模与产品装配、零件的参数化设计等。首先进行的是实物测量。实物测量是对现有的机器和部件进行测量，从而绘出零件草图及装配示意图。绘制零件草图的过程中需要通过查询机械设计手册来进行尺寸以及相关技术要求的标注。根据装配示意图和零部件草图绘制装配图，这是测绘的主要任务。装配图不仅要求表达出装配体的工作原理和装配关系以及主要零件的结构形状，还要检查零件草图上的尺寸是否协调合理。在绘制装配图的过程中，若发现零件草图上的形状或尺寸有错，应及时更改后方可画图。装配图画好后必须注明该机器或部件的规格、性能及装配、检验、安装时的尺寸，还必须用文字说明或采用符号标注形式指明机器或部件在装配调试、安装使用中必需的技术条件。最后应按规定要求填写零件序号和明细栏、标题栏的各项内容。根据装配图和零件草图通过AutoCAD绘制二维零件图，注意每个零件的表达方法要合适，尺寸应正确、可靠。零件图技术要求采用类比法，也可按指导教师的规定标注。最后应按规定要求填写标题栏的各项内容。完成以上测绘任务后，对图样进行全面检查、整理。之后通过UG进行三维CAD零件建模与装配。2泵体测绘2.1测绘装配体步骤2.1.1绘制装配示意图1.螺柱2.螺母3.垫圈4.泵体5.柱塞6.压盖7.填料8.衬套9.管接头10.垫片11.垫片12.螺塞13.上活瓣14.下活瓣（图1 柱塞泵示意图）柱塞泵是一种供油装置，常用于机器的润滑系统中。工作时，由外部动力带动柱塞泵作往复运动，当柱塞向泵体外运动时，下活瓣由阀体内的负压吸引上移，从而将流体经管接头下端吸入阀体，而上活瓣却因为负压的作用紧贴管接头上端面，吸入的流体不能进入管接头上腔；当柱塞向泵体内运动时，柱塞将腔内的流体推动上活瓣经管接头上腔积压出。此时，下活瓣则紧贴管接头下腔端面，流体不能进入下腔，以此往复达到输送流体的目的。了解了柱塞泵的结构和工作原理，接下来便是始零件草图的绘制了。2.1.2绘制零件草图除1.螺柱、2.螺母、3.垫圈属于标准件，可以通过查询机械设计手册来选定其尺寸参数外，其余零件都需要进行实物测量及尺寸设计来确定其尺寸参数，有配合关系的零件还需要进行精度设计。在确定零件基本尺寸参数的基础上，选定合适的视图，绘制零件草图。为了使绘制出的零件草图美观大方，本组成员适当地借助了工具用以完成绘制过程。2.1.3绘制装配图装配图的绘制是建立在零件草图完成的基础之上的，装配图需要表达出各零件之间的位置关系以及可能存在的配合关系，对于可动的零件(如5.柱塞等)还需要标注出其行程。在选取装配图的视图时需要兼顾主要零件的结构形状以及装配体的工作原理，这对刚刚结束机械原理课程学习的本组成员来说算是一个不小的挑战。本组成员在绘制装配图的过程中，发现各零件在装配时存在一系列问题(如发现了新的配合关系等)，通过对零件草图的修正使得零件草图上的尺寸协调合理。2.2 计算机绘图要求及步骤进行计算机绘图，首先按照之前手工测绘的零件草图来绘制CAD零件图，然后按照手工测绘的装配图来绘制CAD装配图。计算机绘图虽然在绘制过程中较手工测绘简单方便，但是计算机绘图对绘制的精确程度有更高的要求，其容错性能较手工绘图低。如果如同之前手工测绘一样，在计算机绘图中当一个“差不多先生”，那么计算机就会告诉你“失之毫厘谬以千里”的道理。2.2.1绘制零件图各零件CAD零件图的绘制由之前该零件的零件草图绘制者完成。由于各零件的CAD零件图与零件草图几乎是同步完成的，所以在绘制完成后仍然存在很多问题。经过了手工装配图的绘制以及指导老师的点评，我们对之前绘制的零件草图进行了多次的修改与更正，在零件草图最终定稿后再统一对CAD零件图进行了修改。4.泵体泵体作为柱塞泵其他零件安装的载体，其加工精度的大小直接影响着其他零件与其的配合精度，从而影响柱塞泵的工作精度。在整个图形绘制完毕后，依照手工测绘的零件草图标注尺寸，再对存在配合关系的表面选定尺寸公差及表面粗糙度。由于泵体属于铸造件，故在技术要求栏 （图2 泵体CAD零件图）中表明了铸造之后的精细处理要求以及铸造圆角的限定范围。最后在基准面选定了平面度作为该铸件唯一标注的形位公差，完成了泵体CAD零件图的测绘。5.柱塞（图3 柱塞CAD零件图）柱塞是一个需要高速运动的零件，于是其和衬套间的配合被比较严密。这是一个精度较高的零件，选定Ra12.5的表面粗糙度。而柱塞的耳部与动力源动件直接接触，所以对两个圆环的对称度做出了要求。6.压盖（图4 压盖CAD零件图）压盖的作用是固定的橡皮垫圈和衬套，其精度要求并不高。关键是压盖的另一面和其他构件存在配合关系，所以选择了Ra6.3的粗造度，而其他面则是铸造面。8.衬套衬套在结构上比较简单，但其加工的精度要求却很高。由于柱塞在运动行程中间，衬套的内壁和柱塞之间有高速的运动，因此衬套内壁的表面粗糙度要求比较高，我们一开始选择了Ra3.2，老师说3.2算是特别高的打磨要求了，于是我们定为了Ra6.3。从而保证了衬套与柱塞之间相对运动的顺利进行。衬套的内（图5 衬套CAD零件图）壁的圆度是为了保证柱塞的运动的线性。衬套的外壁同样选择Ra6.3的表面粗糙度。为了和泵体的配合时柱塞在运动时不会引起衬套和泵体的相对运动。衬套外的圆度要求是为了和泵体之间的配合。9.管接头管接头作为柱塞泵的重要组成部分，连接着油的输入端和输出端，同时与多个零件存在装配关系。这就要求了管接头具有良好的密封性能以及较高的配合精度。在整个图形绘制完毕后，依照手工测绘的零件草图标注尺寸，再对存在配合关系的表面选定尺寸公差及表面粗糙度。由于（图6 管接头CAD零件图）管接头属于铸造件，故在技术要求栏中表明了铸造之后的精细处理要求以及铸造圆角的限定范围。最后在管接头的主轴选定了同轴度作为该铸件唯一标注的形位公差，完成了泵体CAD零件图的测绘。12.螺塞（图7 螺塞CAD零件图）螺塞担负着上活瓣的导向任务以及管接头的密封任务，该部分主要是根据零件草图和装配图，画出图形，标出尺寸及尺寸公差，然后对一些配合的地方标出表面粗糙度及形位公差。13.上活瓣上活瓣是精密的零件，其对加工的要求较高，而且因为上活瓣在管接头内作往复垂直运动，相互摩擦的面比较小，故其与管接头接触面的要求比较高，我们选择了Ra6.3的表面粗糙度。同时其与管接头内壁也存在相当的配合要求。（图8 上活瓣CAD零件图）14.下活瓣下活瓣和上活瓣有点类似，不论是在形状上还是在精度设计方面，都存在较高的表面粗糙度和形位公差。而且上下活瓣之间也有相互接触面，因此下活瓣的圆度必须做出要求。（图9 下活瓣CAD零件图）2.2.2绘制装配图（图10 CAD装配图）装配图的绘制是建立在其他零件的CAD零件图已经绘制完成的基础之上的。在绘制完其他的零件图后，根据手工绘制的装配图，将各零件组装在一起是一件复杂而不困难的任务。在配合代号的选取上，我们参考了机械精度设计与检测技术基础一书。由于柱塞是需要往复活动的零件，故在柱塞和衬套之间，我们选取了H8/f8这一间隙配合作为其配合代号。关于柱塞的行程，我们计算了柱塞移动所能产生的气压，并将油的密度取为0.9kg/m3带入计算，最后取柱塞的行程为45mm。此时不仅可以实现该装置需要进行的供油功能，同时可以保证柱塞不至于脱离衬套的束缚而离开泵体。在衬套和泵体底部，我们特意设置了一小段空隙。因为衬套和泵体之间存在过度配合，所以当衬套与泵体底部接触时会出现不易取出的情况。而这一小段空隙的存在可以保证在需要的情况下可以更换泵体内的衬套。3 三维建模3.1柱塞泵零件图建立3.1.1.泵体1）压盖接触面的绘制。转换为草图模式，通过约束等命令绘制加强肋板的平面图形；分别画出四条公切线，绘制公切线外的四条圆弧，利用拉伸指令拉伸出接触面的结构，拉伸高度为14mm；拉伸肋板图形部分的高度为10mm。2）绘制泵体主体，选用圆柱体命令绘制出泵体主体，可灵活运用布尔运算。3）支撑肋板的绘制：绘制一个长方形，然后修剪体命令把长方形的两个角部分剪掉。4）绘制底板利用长方形命令绘制底板。5）T型槽的绘制：利用打孔命令绘制T型槽。6）绘制螺纹：选择需要G1/2螺纹的孔的内表面，输入螺纹的螺距等参数。7）倒圆角：如图选择需要倒圆角的边，分别选用半径为2的倒圆角。（图11 泵体三维建模图）3.1.2管接头1）首先用圆柱的命令绘制出三个圆柱38高35、30高33、21高18，做了布尔运算求和，之后做了等圆心的圆柱求差，求差圆柱为28高31、18高30、13高25，做出了内部阶梯孔。2）对于垂直于z轴的两个螺管部分，根据测绘所得的数据用了在面上偏置曲线定出螺管在z轴方向的位置，随后做了平行于x轴的切割平面，求出与偏置曲线交点，在两个中选择一个作为螺管圆心，建立草图使之垂直于yoz平面，然后做圆柱，设定起值为相应的负值可以解决相贯线的问题。另外一个螺管可用同样的方法做出。3）螺管内部的孔也是利用两个圆柱求差的方法做出。外面的螺纹用特征操作的螺纹命令选择符号，设定相应的数值可以做出。（图12 管接头三维建模图）3.1.3上活瓣1）在草图中对原图进行绘制（绘制过程中合理运用点构造器、对象捕捉，尺寸约束等功能）；2）利用“拉伸”命令对各个实体进行所需高度的拉伸；3）利用“布尔运算”对各个实体进行布尔运算，形成完整实体；4）利用“倒圆角”及“倒斜角”命令对各个实体接触处进行合适的倒角。（图13 上活瓣三维建模图）3.1.4下活瓣1）在草图中对原图进行绘制；2）利用“拉伸”命令对各个实体进行所需高度的拉伸；3）利用“布尔运算”对各个实体进行布尔运算，形成完整实体；4）利用“倒圆角”及“倒斜角”命令对各个实体接触处进行合适的倒角。（图14 下活瓣三维建模图）3.1.5螺塞1）根据所测得的数据做出螺塞的螺纹所在的圆柱，并用圆柱命令做出底面半径较大的圆柱。2）在较大底面半径的圆柱上表面做六边形，中心与圆心重合，进行拉伸做出六面体。3）用螺纹命令中的符号选项，设定相关数值可以攻出螺塞的螺纹。4）将画出的部分求和使它们成为一个整体，在螺塞底部做小圆柱和整体进行部分求差得出底部的圆孔，以圆孔内部的表面为地面做出圆锥再求差，得出内部的圆锥孔。（图15 螺塞三维建模图）3.1.6柱塞1）先画出圆柱部分进行拉伸 2）在圆柱的直径截面创建一个平面画出长方形和两个圆的形状进行起点分别为-4mm和4mm，端点分别为-10mm和10mm 的进行两次拉伸。然后求和成为一个整体。3）做出另一端圆端面的圆斜角。（图16 柱塞三维建模图）（图17 衬套三维建模图）（图18 压盖三维建模图）3.1.7衬套在草图平面上，绘制2个直径分别为30 mm，38 mm的同心圆，完成草图之后，对其拉伸，高度为56 mm。3.1.8压盖1）在草图上画出压盖俯视图通过拉伸命令生成整体模型；2）倒斜角和倒圆角。3.2柱塞泵三维装配虚拟装配1）三维装配（说明装配思路，以及零件间的装配关系）1.通过添加组件命令添加泵体。选择原点为泵体绘制的第一个坐标系。2.添加衬套，通过约束，距离泵体内表面5mm，然后添加约束，使衬套中的一个圆和泵体内侧同心。3.添加压盖，通过约束，使压盖中心圆与泵体左侧圆同心，继续添加约束，绕轴旋转，使得压盖以一个正确的角度安装。4.添加柱塞，通过约束，同心约束。5.添加管接头，通过约束，使管接头退刀槽右边的断面与泵体最右面接触，添加约束，同心，既刚添加的两个面的所在圆同心，添加约束，绕轴旋转，得管接头以一个正确的角度安装。6.添加上下活瓣，通过两个面接触与同心约束来确定位置。添加螺栓，通过面接触与同心约束来实现螺栓的定位。（图19 三维虚拟装配图）（图20 三维爆炸图）4心得体会4.1曾冠凯心得为期两周的课程设计算是走到了尾声，忙碌的学习生涯也可以说是暂时告一段落。在这次将理论运用于实践的过程中，可以说是收获颇多，感慨颇多：既对知识的理解更加深入透彻，又找到了自己的不足。常言道“知识的掌握来源于对知识的运用以及实践”，这句话在我组成员的身上可以说得到了很好的体现。刚刚经过机械原理课程设计的我们，本以为工程测绘课程设计只是小菜一碟；不用放在心上，随便弄弄就可以完成答辩。开始设计之后才发现根本不是那么回事：对专业课程课后习题的练习只是提供了掌握机械设计的工具，期末考试试卷能动手只是证明了你有了掌握专业知识，登堂入室的资格，并不是说你就已经掌握了设计的方法。而只有在真正的实践中才能得到真知，运用知识。在课程设计的第一天，我就和之前机械原理课程设计的队友一起组成了工程测绘课程设计小组，准备攻关课设。因为种种原因，我们比原则上的四人小组要少一人，所以人力资源在我组就显得格外重要。为了不造成人力资源浪费，我们在第一天就大致定下了每个小组成员的分工：有了各自的分工也就有了各自清晰的目标，不至于造成人浮于事的恶劣后果。同时，我们也定下了尽快完成课程设计的“速攻计划”。很多事情都是这样，说起来容易做起来难：原本的“速攻计划”在两天之后正式宣告破产。柱塞泵本是在可选题目中看起来相对容易的项目，但是自己正式设计才发现原来自己对知识的掌握并不如自己想象中那样的清晰透彻。在绘制装配图的过程中，对表达方案的讨论着实令人受益匪浅。因为一个很小的零件的装配，不同的组员提供了不同的表达方案，大家一起探讨、研究，找出最适合的方案以及最容易实现的方案，并分析出每种方案的优缺点。设计流程总体来说算得上思路清晰，虽然中间也有懈怠的时候，但是经过小组成员的戮力同心，最终达成了一致意见。期间也遇到过一些我组成员未能解决的问题，但是在指导老师的帮助下，我组成员成功解决了一系列由知识储备上的薄弱点引发的问题。这让我明白了“人力有时穷”的道理，需要寻求老师帮助的时候绝不能固步自封，夜郎自大。工程测绘课程设计虽然告一段落，但是在这次学习与实践中掌握的经验并不会随着设计的结束而遗忘。总设计师告诉我们“实践是检验真理的唯一标准”，只有通过实践，我们才能更好的掌握自己的能力进而达到成为一名优秀人才的目标。4.2王其俊心得为期两周的测绘设计课程设计就这样很快到了答辩的日子。回首起来，这几天真的既紧张又充实。从第一天开始，我们就组建了自己的小组，确定了小组的设计题目-柱塞泵。三个组员也确定了各自的分工。第二天，各自开始了自己的工作，我的工作是管接头的测绘。在同组队员的帮助下，很快完成了草图数据的测量工作，接下来就是用我们机械的专业语言机械图纸的形式展现出来，接下来的数天完成了我这个管接头的草图、和其他零件的装配图、CAD图以及UG图的设计和绘制。紧张的这样一个过程给我的感觉实在是很好，之前在课堂上老师就说过，要想把知识学好只有两个途径，一个是教别人，另一个就是实践，即把自己学的东西用到实处。这次我们学着把大学这两年来的机械制图课程、机械原理、互换性与精度设计三门课上所学的知识和设计理念应用于实际，虽然在设计的过程中，也有懈怠的时候，但是在同组队员的鼓励下很快就重新振作起来，投入到紧张的工作中。这样有一个共同的目标，小组队员紧密合作，忙起来忘记了时间，一晃眼一上午就过去了。通过这样一个课程设计，把我们上课所学的理论知识应用于实际设计当中，虽然离工厂里的实件设计还差的挺远，但是这已经足够将我们的知识进行巩固，深化了。同时，更重要的是，通过这样一个简单装配件的设计也让我感受到了团队合作的重要性，看起来测绘这样一个柱塞泵并不是一个复杂的工作，但是真的要是让一个人在这么两周的时间内完成这项工作，并不是一件容易的事情。但是，在一个团队的合作之下，不仅每个人的任务量减少了，更重要的是在工作的同时互相的鼓励是很重要的。有时候一句话，一个动作，甚至一个眼神都能给予我力量，深呼一口气继续工作，这样的感觉真的很享受。同样在这样一个过程中也发现了自己身上存在的很多问题，发现其实平时上课的内容要是真的运用起来还是觉得学的不是很扎实，理论和运用之间还是有很长一段路程要走的。其次在设计过程中，对电脑的运用还是不够，设计还是停留在手绘上，不够精确，对电脑绘图软件的掌握还是不够熟练。这些都是以后努力的方向。所以，这次短短的课程设计，对我来说，真的是受益匪浅。4.3程诚心得这次课程设计告一段落，我们小组在协力合作下做出了自己的测绘结果。包括从一开始的零件的尺寸的测量到草图的绘制、装配图的协商完成，以及在电脑上用CAD、UG的零件的绘制，UG三维图的装配，在这之中我们收获很多。在最初拿到“柱塞泵”这个课题，我们几人茫然不知怎么去展开整个工作。在看了设计说明书上的范例之后。我们首先确立了最初的方向：去测量整个零件的尺寸。然后就各自分工完成了草图的绘画。然后我们一起确立了装配图的方案。在这个方案下，我们认为很简单的就可以完成这个。可是在讨论中我们发现这个方案存在着无法弥补的错误。后来，经过询问老师，我们重新设计了方案。于是再次给出了一个具体的方案。在这个方案下我们的努力下，我们的图就成功的画出来了。在给老师检查这个装配方案的可行性的时候，老师对我们又提出很多设计上的一些细节，于是我们又开工耐心的修改我们的方案，终于到了最后，整个方案在没有多少漏洞中出炉了。于是我们就是在这个的基础上，展开了进一步的工作：电脑绘图工具的使用。整个CAD制图及绘画，对于大一学习的CAD我们早就忘了很多。在一开始绘制零件草图的CAD图下，我就遇到了很多困难。但在集中我们集体智慧下，我终于熟悉了CAD的各种使用方法。渐渐的，在各种克服困难之下我们终于把图形搞出来了。其他部分有争论的地方我们也经过激烈的讨论从而得出了最终的方案。对于UG，我们是第一次接触这个软件。当然，这个是需要学习的。我们在图书馆借了几本关于UG的使用的工具书，就开始尝试着画出UG图形。在一步一步中我们慢慢把UG的图装配起来。这次设计感受最多的是集体的力量，一个三人的小组足以把一个人的智慧放大。在集体设计的过程中我们得到的远远大于量周辛苦的努力工作。参考文献1 叶国林，谢龙汉.UG NX6 三维造型实例图解M.北京：清华大学出版社.2009.12 杨沿平.机械精度设计与检测技术基础M.机械工业出版社.2012.93 王昆等.机械设计、机械设计基础课程设计M.北京：高等教育出版社.19964 孙桓.机械原理M.北京：高等教育出版社.20065 温玲娟等.AutoCAD 2011中文版标准教程M.北京：清华大学出版社.2011.96 刘朝儒等.机械制图M.北京：高等教育出版社.2006.127 成大先等.机械设计手册M.北京：化学工业出版社.2008.4- 15 -