AutoCAD的齿轮泵图样设计.doc

目 录目录摘 要2第1章 概 述3第2章 齿轮泵的工作原理和结构4第3章 绘制零件平面图43.1设置绘图环境43.2二维图形零件图块的绘制43.2零件装配图8第4章 绘制三维造型144.1 设置三维绘图环境144.2 三维零件建模144.3 三维模型的装配22第5章 零件装配图渲染24第6章 打印图形256.1 打印样式256.2 打印25结束语26参考文献27致 谢28附 录29A.平面装配图29B.三维装配图30摘 要AutoCAD 是目前使用最多的计算机辅助设计软件之一，主要用于机械，建筑等领域。利用该软件可以方便的绘制平面图形，轴测图与三维图形，并可方便的对图形进行注释，标注尺寸，输出图形和对三维图进行渲染。AutoCAD 是目前最快速，最便捷的绘制机械图的软件，可以帮助我们更快的创建设计数据，更轻松的共享设计数据，更有效的管理软件。基于以上原因，我决定毕业论文的题目就是AutoCAD，而从我所学的内容中选择能展示我能力的的东西我就选择了绘制齿轮泵。齿轮泵的概念是很简单的，即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。关键词：AutoCAD ；齿轮泵；装配图；三维图；渲染第1章 概 述这篇论文主要以摘要，目录，绘图部分，结束语以及致谢组成。摘要是我对Auto CAD 的一些简单认识及我为什么要写这篇论文。目录是是将本文的主要内容进行简单的概括。绘图是本文的主要内容，分零件装配图和三维建模两部分，再以详细的步骤进行绘制。38齿轮泵工作原理及结构齿轮泵 齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广。下面以外啮合齿轮泵为例来剖析齿轮泵。 液压齿轮泵主要包括：高压定量齿轮泵，高压双联齿轮泵，润滑泵，化工泵，双向齿轮马达，齿轮泵附调压阀，齿轮泵附升降阀。齿轮泵的工作原理和结构 齿轮泵的工作原理如图3-3所示，它是分离三片式结构，三片是指泵盖4，8和泵体7，泵体7内装有一对齿数相同、宽度和泵体接近而又互相啮合的齿轮6，这对齿轮与两端盖和泵体形成一密封腔，并由齿轮的齿顶和啮合线把密封腔划分为两部分，即吸油腔和压油腔。两齿轮分别用键固定在由滚针轴承支承的主动轴12和从动轴15上，主动轴由电动机带动旋转。图3-3 外啮合型齿轮泵工作原理 CBB齿轮泵的结构如图3-4所示，当泵的主动齿轮按图示箭头方向旋转时，齿轮泵右侧（吸油腔）齿轮脱开啮合，齿轮的轮齿退出齿间，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔。这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，形成了齿轮泵的压油过程。齿轮啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开，起配油作用。当齿轮泵的主动齿轮由电动机带动不断旋转时，轮齿脱开啮合的一侧，由于密封容积变大则不断从油箱中吸油，轮齿进入啮合的一侧，由于密封容积减小则不断地排油，这就是齿轮泵的工作原理。泵的前后盖和泵体由两个定位销17定位，用6只螺钉固紧如图3-3。为了保证齿轮能灵活地转动，同时又要保证泄露最小，在齿轮端面和泵盖之间应有适当间隙（轴向间隙），对小流量泵轴向间隙为0.0250.04mm，大流量泵为0.040.06mm。齿顶和泵体内表面间的间隙（径向间隙），由于密封带长，同时齿顶线速度形成的剪切流动又和油液泄露方向相反，故对泄露的影响较小，这里要考虑的问题是：当齿轮受到不平衡的径向力后，应避免齿顶和泵体内壁相碰，所以径向间隙就可稍大，一般取0.130.16mm。 为了防止压力油从泵体和泵盖间泄露到泵外，并减小压紧螺钉的拉力，在泵体两侧的端面上开有油封卸荷槽16，使渗入泵体和泵盖间的压力油引入吸油腔。在泵盖和从动轴上的小孔，其作用将泄露到轴承端部的压力油也引到泵的吸油腔去，防止油液外溢，同时也润滑了滚针轴承。图3-4CBB齿轮泵的结构1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-泵体8-前泵盖 9-螺钉 10-压环11-密封环 12-主动轴 13-键 14-泻油孔15-从动轴 16-泻油槽 17-定位销齿轮泵存在的问题 1、 齿轮泵的困油问题齿轮泵要能连续地供油,就要求齿轮啮合的重叠系数大于1,也就是当一对齿轮尚未脱开啮合时,另一对齿轮已进入啮合,这样,就出现同时有两对齿轮啮合的瞬间,在两对齿轮的齿向啮合线之间形成了一个封闭容积,一部分油液也就被困在这一封闭容积中见图3-5(a),齿轮连续旋转时,这一封闭容积便逐渐减小,到两啮合点处于节点两侧的对称位置时见图3-5(b),封闭容积为最小,齿轮再继续转动时,封闭容积又逐渐增大,直到图3-5(c)所示位置时,容积又变为最大。在封闭容积减小时,被困油液受到挤压,压力急剧上升,使轴承上突然受到很大的冲击载荷,使泵剧烈振动,这时高压油从一切可能泄漏的缝隙中挤出,造成功率损失,使油液发热等。当封闭容积增大时,由于没有油液补充,因此形成局部真空,使原来溶解于油液中的空气分离出来,形成了气泡,油液中产生气泡后,会引起噪声、气蚀等一系列恶果。以上情况就是齿轮泵的困油现象。这种困油现象极为严重地影响着泵的工作平稳性和使用寿命。图3-5齿轮泵的困油现象为了消除困油现象,在CBB型齿轮泵的泵盖上铣出两个困油卸荷凹槽,其几何关系如图3-6所示。卸荷槽的位置应该使困油腔由大变小时,能通过卸荷槽与压油腔相通,而当困油腔由小变大时,能通过另一卸荷槽与吸油腔相通。两卸荷槽之间的距离为a,必须保证在任何时候都不能使压油腔和吸油腔互通。 按上述对称开的卸荷槽,当困油封闭腔由大变至最小时(图3-6),由于油液不易从即将关闭的缝隙中挤出,故封闭油压仍将高于压油腔压力;齿轮继续转动，当封闭腔和吸油腔相通的瞬间,高压油又突然和吸油腔的低压油相接触,会引起冲击和噪声。于是CBB型齿轮泵将卸荷槽的位置整个向吸油腔侧平移了一个距离。这时封闭腔只有在由小变至最大时才和压油腔断开,油压没有突变,封闭腔和吸油腔接通时,封闭腔不会出现真空也没有压力冲击,这样改进后,使齿轮泵的振动和噪声得到了进一步改善。图3-6齿轮泵的困油卸荷槽图图3-7齿轮泵的径向不平衡力 2、 径向不平衡力齿轮泵工作时,在齿轮和轴承上承受径向液压力的作用。如图3-7所示,泵的右侧为吸油腔,左侧为压油腔。在压油腔内有液压力作用于齿轮上,沿着齿顶的泄漏油,具有大小不等的压力,就是齿轮和轴承受到的径向不平衡力。液压力越高,这个不平衡力就越大,其结果不仅加速了轴承的磨损,降低了轴承的寿命,甚至使轴变形,造成齿顶和泵体内壁的摩擦等。为了解决径向力不平衡问题,在有些齿轮泵上,采用开压力平衡槽的办法来消除径向不平衡力,但这将使泄漏增大,容积效率降低等。CBB型齿轮泵则采用缩小压油腔,以减少液压力对齿顶部分的作用面积来减小径向不平衡力,所以泵的压油口孔径比吸油口孔径要小。齿轮泵的流量计算齿轮泵的排量V相当于一对齿轮所有齿谷容积之和,假如齿谷容积大致等于轮齿的体积,那么齿轮泵的排量等于一个齿轮的齿谷容积和轮齿容积体积的总和,即相当于以有效齿高(h=2m)和齿宽构成的平面所扫过的环形体积,即：(3-10)式中：D为齿轮分度圆直径，D=mz(cm);h为有效齿高,h=2m(cm)；B为齿轮宽(cm);m为齿轮模数(cm)；z为齿数。实际上齿谷的容积要比轮齿的体积稍大,故上式中的常以3.33代替,则式(3-10)可写成：(3-11)齿轮泵的流量q(1/min)为：(3-12)式中：n为齿轮泵转速(rpm);v为齿轮泵的容积效率。实际上齿轮泵的输油量是有脉动的,故式(3-12)所表示的是泵的平均输油量。从上面公式可以看出流量和几个主要参数的关系为:(1)输油量与齿轮模数m的平方成正比。(2)在泵的体积一定时,齿数少，模数就大,故输油量增加,但流量脉动大;齿数增加时，模数就小,输油量减少,流量脉动也小。用于机床上的低压齿轮泵,取z=1319,而中高压齿轮泵,取z=614,齿数z14时,要进行修正。(3)输油量和齿宽B、转速n成正比。一般齿宽B=(610)m;转速n为750r/min：1000 r/min、1500r/min,转速过高，会造成吸油不足,转速过低，泵也不能正常工作。一般齿轮的最大圆周速度不应大于56m/s。高压齿轮泵的特点上述齿轮泵由于泄漏大(主要是端面泄漏,约占总泄漏量的70%80%),且存在径向不平衡力,故压力不易提高。高压齿轮泵主要是针对上述问题采取了一些措施,如尽量减小径向不平衡力和提高轴与轴承的刚度;对泄漏量最大处的端面间隙,采用了自动补偿装置等。下面对端面间隙的补偿装置作简单介绍。1.浮动轴套式图3-8(a)是浮动轴套式的间隙补偿装置。它利用泵的出口压力油,引入齿轮轴上的浮动轴套1的外侧A腔,在液体压力作用下,使轴套紧贴齿轮3的侧面,因而可以消除间隙并可补偿齿轮侧面和轴套间的磨损量。在泵起动时,靠弹簧4来产生预紧力,保证了轴向间隙的密封。图3-82.浮动侧板式浮动侧板式补偿装置的工作原理与浮动轴套式基本相似,它也是利用泵的出口压力油引到浮动侧板1的背面见图3-8(b),使之紧贴于齿轮2的端面来补偿间隙。起动时,浮动侧板靠密封圈来产生预紧力。3.挠性侧板式图3-8(c)是挠性侧板式间隙补偿装置,它是利用泵的出口压力油引到侧板的背面后,靠侧板自身的变形来补偿端面间隙的,侧板的厚度较薄,内侧面要耐磨(如烧结有0.50.7mm的磷青铜),这种结构采取一定措施后,易使侧板外侧面的压力分布大体上和齿轮侧面的压力分布相适应。图3-9内啮合齿轮泵工作原理第3章 绘制零件平面图3.1设置绘图环境启动AutoCAD 2007, 以acadiso.dwt 为模板，新建一个绘图文件。设置图限为（420，297），作满屏显示。设置绘图辅助工具,打开对象捕捉，正交模式和对象追踪功能。3.2二维图形零件图块的绘制在齿轮泵装配图中需要创建的图块包括：泵体图块、压盖图块、螺钉图块、泵盖图块、主动齿轮轴图块、从动齿轮轴图块、螺母等。1.创建泵体图块图1，图2是以绘制好的齿轮泵零件图，在该零件图中设置装配图中需要的图形文件泵体主视图和左视图图块。在命令中直接输入WBLOOK命令，打开“写块 ”对话框，保存所选“泵体”对象。 图 1 创建泵体图块 图 2 创建泵体图块2.创建压盖图块如图2所示，绘制完压盖视图后，将视图创建为“压盖.dwg”的图块。 图2 创建压盖图块3.创建螺钉图块齿轮泵的泵体和泵盖之间通过4个M6的内六角螺钉连接。如图4所示，在命令行输入WBLOCK命令，将该试图创建为“螺钉.dwg”的图块。图 4 创建螺钉图块4.创建泵盖图块齿轮泵的泵体需要与泵盖相连接才能获得齿轮泵在工作中的稳定性。泵盖的尺寸要与泵体相吻合，如图4，输入“写块”命令，将该视图保存为“泵盖.dwg ”。图4 创建泵盖图块5）创建主动齿轮轴图块在齿轮泵的泵体与泵盖相啮合后，需要主动出轮轴来带动泵体转动。如图6所示，执行“写块”命令，选择任一点为插入点，该视图保存为“主动齿轮轴.dwg ”。图6 创建主动齿轮轴图块6.创建从动齿轮轴图块从动齿轮被插入到泵体和泵盖啮合后，需要主动轴承来带动泵体运转。如图7所示，输入“写块”命令，将该视图保存为“从动齿轮轴.dwg ”。图 7 创建从动齿轮轴图块7.创建螺母图块齿轮泵的主动轴与泵体需要使用螺母进行紧固。如图8所示，执行“写块”命令，选择任一点为插入点，该视图保存为“螺母.dwg ”。图 8创建螺母图块3.2零件装配图1.绘制图框。单击“绘图”工具栏中的“矩形”，按国家标准绘制A2横向图框。2.插入泵图图块。如图8所示图 8 插入泵图图块3.插入泵盖图块。如图9所示图 9 插入泵盖图块4.编辑泵盖与泵体的位置。用MOVE命令，编辑完的图形，如图10所示图 10 编辑泵盖与泵体的位5.插入主动齿轮轴图并修改。如图11所示图 11 插入主动齿轮轴图6.插入从动齿轮轴图块并修改。如图12所示图 12 插入从动齿轮轴图块7.对插入主动齿轮轴和从动齿轮轴后，需要在两个齿轮的啮合区域进行修改 。首先分解两个图块 。使用“修改”工具栏中的“分解”命令，在用“修剪”命令进行修改，修改完的图如图12所示 。图 128. 插入压盖图块并修改。如图14 所示图 14 插入压盖图块并修改9. 插入螺母图块并修改。如图14所示 图 14 插入螺母图块并修改10.插入螺钉图块并修改。如图16所示图 16插入螺钉图块并修改11.进行以上编辑后，单击“绘图”工具中的“图案填充”，对装配视图进行剖面线的填充，要注意相邻零件的剖面线的方向应相反，完成操作后，如图17所示。图 17 图案填充 12）插入泵体的左视图图块并进行修改。如图18所示图 18 插入泵体左视图并修改13）对泵体的左视图修改完毕之后，为了能够清晰地表达泵体的外形，将不添加螺母和压盖，但是要在视图上注明，再对图形进行标注。如图19所示图 19 标注图形14.绘制明细表。格式表格样式，先设置表格样式，然后再按“绘图”工具中的表格，插入表格，根据绘制的图形参数填写表格，完成后如图20所示 图 20 绘制明细表15.最终的零件装配图如图21所示图 21 最终的零件装配图第4章 绘制三维造型4.1 设置三维绘图环境创建绘图过程中所需要的图层、设置样式标注、绘图单位。在绘制齿轮泵时需要创建的图层包括：轮廓线层、尺寸标注层、文字注释层等。使用“ISOLINES”命令设置视图方向为“西南等轴测”。4.2 三维零件建模4.2.1锁紧螺母零件建模绘制锁紧螺母首先要绘制螺纹形状，然后再绘制圆柱体，进行布尔运算，最后进行倒角处理，以下是具体步骤：1.绘制螺纹。1）使用“多段线”命令2) 使用“三维旋转”命令编辑多段线 图22 绘制多段线 图23 三维旋住后的图形3）使用“三维阵列”命令和“布尔(并集)”命令编辑图24 三维阵列后的图形2绘制外形轮廓1)设置视图方向。视图三维视图主视图2)绘制园。绘制完园后再将视图设置为西南等轴测视图。如下图所示图25 主视图 图 26 绘制园后的西南等轴测视图3)对园做拉伸操作。如下图所示图27 拉伸后的图形4)对绘图区中的图形进行布尔（差集）操作并进行渲染。如图所示 图28 差集并渲染 图29 倒角后螺母5)对图形进行倒角操作。如上图29所示4.2.2轴套零件建模1.绘制圆柱体1）使用“三维制作”中的“圆柱体”命令图30 绘制三个同心圆柱图31 差集后的图形2)绘制长方体并进行布尔差集操作。如图所示4.2.3齿轮轴零件建模1.设置视图方向。视图三维视图主视图2.绘制齿轮。先绘制圆，再绘制直线。如下图所示 图32绘制圆和直线图33镜像修剪后的图像3.绘制圆弧，镜像圆弧并修剪圆弧。如上图所示4.阵列齿轮并进行修剪，在创建面域，拉伸齿轮。如下图图34 修剪编辑后的图形图35拉伸图形5.绘制齿轮一端的轴体。在齿轮绘制圆柱，并对圆柱进行倒角操作，如下图图 36 绘制一端轴体6. 绘制齿轮的另一端轴。步骤与上一步相同。如下图所示图37绘制另一端轴体图39绘制键槽7.绘制轴体上的键槽并对键槽修改编辑。使用“多段线”，“拉伸”，“移动”，“差集”命令。完成后如上图8.绘制紧锁螺纹。使用“多段线”绘制紧纹，并对其进行旋转，阵列操作。图40 紧锁螺纹9.对齿轮轴整体进行布尔并集操作。图41 对整体进行布尔操作10.绘制从动轴。从动轴的绘制和上面的主动轴相同。如下图所示图42绘制从动轴4.2.4端盖零件建模 1.绘制端盖。在左视图中绘制端盖轮廓，对其进行“拉伸”操作图43二维轮廓图44拉伸轮廓2.绘制圆柱体并在圆柱体内绘制螺纹，如下图所示图45 绘制圆柱图47 绘制螺纹3.绘制螺孔。在零件的背面绘制螺孔。完成后入下图所示图48 绘制螺孔4.2.5泵体零件建模1.绘制泵体腔部。与端盖的绘制相同，首先绘制二维轮廓图，分别对各区域创建面域,然后进行拉伸,完成后如下图所示 图49 二维轮廓图 图50 拉伸面域2.绘制腔体。绘制圆柱子体，对面域与圆柱子体做布尔操作，如下图所示图51绘制完的腔体3.绘制泵体两侧实体。先绘制轮廓线，创建面域，然后拉伸面域，然后用镜像命令，绘制另一侧实体。 图52 绘制右侧实体 图53 绘制右侧实体4. 绘制圆柱体。对圆柱体及两侧实体使用布尔操作。 图54 绘制圆柱体 图55 进行布尔操作4.3 三维模型的装配1.与二维装配图相似，首先创建零件的块，然后插入到装配图中，移动到指定位置，完成装配。图56 各部分零件2.移动主动齿轮轴到装配图制定位置图57 移动主动齿轮轴3.移动从动齿轮轴到装配图制定位置图58 移动从动齿轮轴4.移动端盖到装配图制定位置图59 移动端盖 第5章 零件装配图渲染 在渲染对象时，使用材质可以增强模型的真实感。选择菜单栏中的视图渲染材质命令，可以为对象选择并附加材质。如下图图60 最终的渲染效果图第6章 打印图形6.1 打印样式打印样式是控制图形对象打印时使用格式的设置集合包括：颜色、抖动、灰度、笔号、虚拟笔、淡显、线宽、线条端点样式、线条连接样式、填充样式。打印样式保存在下面两类打印样式中：颜色相关（CTB）打印样表或命名（STB）打印样表。AutoCAD根据对象所依赖的打印样式进行打印。在同一张图纸中，只能够使用一种打印样式，两种样式只能够被转换部分信息，所以在创建样板文件 前应该选定要使用的模式。6.2 打印按照下图设置进行打印。打印出的图纸见附录。图61 打印设置结束语图形管理是CAD应用的一个重要内容，是CAD应用中较为繁琐、较为困难的部分之一。不同的用户可以有不同的图形管理方案，本文提出的方案完全基于AutoCAD的开放体系结构提供的Autolisp语言和DCL语言，旨在利用AutoCAD提供的上述两种解释性语言，以使AutoCAD用户能方便地应用。毕业设计，我想是我大学里、也是我学生时代中的最后一次作业了，这次作业，也是我完成最认真、投入心血最大的一次作业。虽然我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪的说，这里面的一点一滴，都是我的劳动。当看着自己的设计完成的时候，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。严谨，勤奋，求实，创新，这是指导我大学生活的校训，也将成为指导我今后人生的信条，生命不止，奋斗不息，带着在南洋学院收获的巨大财富，我一定可以在祖国大发展中奉献青春，实现自我！致 谢经过几个月的忙碌和学习，本次毕业论文设计已经接近尾声。本课题在选题及研究过程中得到了张老师的悉心指导。张老师多次询问论文进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，对我精心点拨、热忱鼓励。张老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。对于这次毕业论文的撰写，最需要感谢的是张老师。她在整个过程中都给予了我充分的帮助与支持。张老师不仅耐心地为我指出论文中的不足之处，对论文的改进提出宝贵的建议，而且还在我遇到困难时尽心地进行指点与解答。在此论文完成之际，表示由衷的感谢与敬意。在发现论文已经做好的时候，我的心里充满了成就感，我才知道在这三年里我已经学会了这么多的东西，这都要感谢一直教导我的老师们，并且我要特别对指导我论文的老师说声幸苦了。谢谢！附 录A.平面装配图图62 平面装配图B.三维装配图图63 三维装配图