機械電子工程畢業(yè)論文-臥式齒輪油泵安全裝置逆向設(shè)計及運動仿真

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　臥式齒輪油泵安全裝置逆向設(shè)計及</p><p><b>　　運動仿真</b></p><p><b>　　誠信聲明</b></

2、p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 齒輪油泵安

3、全裝置逆向設(shè)計及運動仿真 </p><p><b>　　1．課題意義及目標(biāo)</b></p><p>　　學(xué)生應(yīng)通過本次畢業(yè)設(shè)計，綜合運用所學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識，深入了解機械產(chǎn)品的逆向設(shè)計工程，產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計過程，零件工作圖及裝配圖等方面的設(shè)計規(guī)范、計算方

4、法及設(shè)計思想等內(nèi)容，開拓學(xué)生的設(shè)計思路和對專業(yè)知識的運用，實現(xiàn)理論到實踐的轉(zhuǎn)變，為學(xué)生在畢業(yè)后從事機械制造發(fā)面的工作打好理論基礎(chǔ)。 </p><p><b>　　2．主要任務(wù)</b></p><p>　?。?）查閱資料（包括教材，專著及論文），制定設(shè)計方案。</p><p>　?。?）利用3D掃描建立三維模型，完成運動仿真</p&

5、gt;<p>　　（3）分析掃描數(shù)據(jù)并進行優(yōu)化設(shè)計</p><p>　?。?）繪制所屬部件的零件圖及裝配圖。</p><p>　?。?) 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書一份</p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1] 楊可楨，程光蘊．機械設(shè)計基礎(chǔ)[M]．高等教育出版社；2013.0

6、6</p><p>　　[2] 張學(xué)昌．逆向建模技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計 [M]．高等教育出版社；2009．09 </p><p>　　[3] 黃誠駒．逆向工程綜合技能實訓(xùn)教程[M]．北京大學(xué)出版社；2011.01 </p><p><b>　　4．進度安排</b></p><p>　　審核人：

7、 年 月 日</p><p>　　臥式齒輪油泵安全裝置逆向設(shè)計及運動仿真</p><p>　　摘要：本設(shè)計課題是以齒輪油泵實體模型為基礎(chǔ)進行逆向設(shè)計，應(yīng)用三維掃描軟件進行部分零件3D掃描并進行運動仿真。之后，應(yīng)用手工測繪完成零件尺寸圖，并依據(jù)所學(xué)理論完成各個零件的幾何公差、表面粗糙度、公差配合等綜合分析，然后使用二維制圖軟件繪制齒輪油泵的零件圖及其裝配圖。最后完

8、成對齒輪油泵安全裝置的再次創(chuàng)新設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：3D掃描 運動仿真 零件測繪 校核分析 裝配圖 零件圖</p><p>　　The reversal design of horizontal gear pump security device and the movement simulation </p><p>　　Abstract

9、: This design project is carrying out the reversal design based on the model of gear pump entity，and finishing 3D scanning and motion simulation of several parts by using 3D scanning software . Then, the main tasks is c

10、ompleting the part size chart by manual mapping, and completing synthetic analysis of geometric tolerance, roughness of surface, cooperating of parts and etc. according to learned theory, the next step is using two dimen

11、sional drawing software drawing gear pump parts and </p><p>　　Keywords: 3D scanning motion simulation part mapping check and analyse assembly diagram parts diagram</p><p><b>　

12、　1 緒論</b></p><p>　　1.1 論文的研究目的及意義</p><p>　　隨著工業(yè)發(fā)展，世界能耗的加劇，而作為保護工業(yè)設(shè)備的最主要也是最后一項重要儀器安全裝置的重要性也變的突出。由于我國對齒輪油泵的研究起步晚，技術(shù)相對落后，為了再加快發(fā)展步伐，在自主研發(fā)的同時要引進外國的先進技術(shù)。我國對齒輪油泵的研究越來越重視，相信在未來必將取得豐碩的成果。</p&g

13、t;<p>　　齒輪油泵多應(yīng)用在化工、機械、材料等領(lǐng)域，經(jīng)常處在高振動和高壓的工況下，由于齒輪油泵內(nèi)介質(zhì)大多都是易燃的油類液體，如果沒有很好的安全保護措施，就會因為油的外泄，導(dǎo)致危險的事故。為了避免由于壓力升高而使容器破壞，往往在齒輪油泵上安裝安全裝置，為了防止設(shè)備超壓，本文研究的臥式齒輪油泵安全裝置是常應(yīng)用于現(xiàn)實生活中的一種有效的泄壓裝置，對工業(yè)設(shè)備在不穩(wěn)定壓力和溫度的工況下起到非常重要的保護作用。</p>

14、<p>　　齒輪油泵安全裝置是作為輸送中高壓油液的安全保護裝置，其作用是防止齒輪油泵壓油腔內(nèi)的壓力升高而導(dǎo)致齒輪油泵損壞而發(fā)生事故，為了保障齒輪油泵長期運行，通常需要加裝保護裝置。隨著科技快速發(fā)展，工業(yè)上對齒輪油泵安全裝置的需求會越來越多，種類也會越來越多，而企業(yè)為了在競爭中脫穎而出，就必須創(chuàng)新。課題通過逆向設(shè)計思維及運動仿真對齒輪油泵安全裝置實現(xiàn)理想模擬實驗，對齒輪油泵的發(fā)展有重要的意義。</p><p

15、>　　四年的學(xué)習(xí)中，我對機械專業(yè)的知識有了一定程度的積累。我所選的齒輪油泵安全裝置的逆向設(shè)計就是對我們以往所學(xué)的知識綜合運用與進一步的鞏固加深，并對以后解決實際問題的能力的進行訓(xùn)練，熟悉逆向設(shè)計思路，進一步強化繪圖能力、建模能力，為以后工作墊底理論基礎(chǔ)。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究進展</p><p><b>　　（1）國內(nèi)研究進展</b><

16、/p><p>　　近年來，我國對齒輪油泵安全裝置的研究已取得了較大的進步，種類和質(zhì)量都不斷提高，使用壽命也大幅度提高，部分國內(nèi)自主研制的齒輪油泵達到了國際市場能夠接受的水平。目前我國對齒輪油泵的研究水平取得一系列進步，但與國外相比仍然具有較大的差距。目前我國在齒輪油泵行業(yè)成立的科研機構(gòu)比較少，科研開發(fā)能力相對薄弱，通過逆向設(shè)計，參照國外產(chǎn)品的設(shè)計，進行一些改進，缺乏設(shè)計方面的新理論和新的產(chǎn)品驗證方法。在今后一段時間內(nèi)

17、，提高齒輪油泵的工作壓力仍是制約我國齒輪油泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個瓶頸。</p><p><b>　?。?）國外研究進展</b></p><p>　　近幾年來，國外研究院加快了齒輪油泵的研制節(jié)奏，研究水平日臻成熟，不斷有新的齒輪油泵問世，目前國外齒輪油泵的研究方向為：</p><p>　　1.輪齒結(jié)構(gòu)：主要為直齒、斜齒、人字齒、方齒。</p>

18、;<p>　　2.處理的問題：齒輪流量、噪聲、齒輪間隙、壽命。</p><p>　　3 提高工作壓力：需要解決軸承壽命和泵泄漏加劇。</p><p>　　1.3 齒輪油泵的分類及其工作原理</p><p>　　1.3.1 齒輪油泵簡介</p><p>　　齒輪油泵是由兩個尺寸相同的直齒輪在密閉的工作腔內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，其中齒輪與

19、中間泵體緊密配合。低壓油隨著管道進入進油口，并充滿進油口空間，隨著輪齒的旋轉(zhuǎn)，低壓油沿齒輪外徑運動，最后在兩齒嚙合時形成高壓油從出油口排出。</p><p>　　由于齒輪油泵的工作情況，齒輪油泵適用于輸送不含固體小顆粒的液體，所輸送液體的粘度范圍為smm/8~120 。不宜輸送粘度比較小的液體，比如水和汽油等，齒輪油泵每次旋轉(zhuǎn)就會輸出一定量的高壓油，由于齒的不斷嚙合，在泵的出口會連續(xù)排出高壓油。在實際工作中，泵內(nèi)

20、有很少量的流體損失，故泵的運行效率不能達到很高，然而齒輪泵還是可以良好地運行，對大多數(shù)液體來說，齒輪油泵仍可以達到約90%的效率。</p><p>　　1.3.2 齒輪油泵的分類</p><p>　　1.3.3 齒輪油泵結(jié)構(gòu)及其工作原理</p><p><b>　　①齒輪油泵結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　圖1.

21、1 齒輪油泵總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　零件標(biāo)號對應(yīng)零件名稱：</p><p>　　1—泵體；2—小軸；3—從動齒輪；4，6—密封墊；5—中間泵體；7—泵蓋；8—閥瓣</p><p>　　9—彈簧；10—調(diào)節(jié)桿；11—罩子；12—彈簧壓蓋；13—閥蓋；14--主動齒輪</p><p>　　15—半圓鍵；16—滾動軸承；17—主動軸；18

22、—填料；19—壓蓋螺母；20—填料壓蓋</p><p><b>　?、邶X輪油泵工作原理</b></p><p>　　圖1.2 齒輪油泵工作原理圖</p><p>　　如圖：齒輪油泵工作原理是依靠齒輪相互嚙合，在嚙合過程中進油腔和出油腔容積變化從而引起壓強變化來輸送液體的。工作空間由泵體、泵蓋及齒輪的各齒間槽構(gòu)成。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，位于進油腔的輪齒

23、逐漸退出嚙合，使進油腔容積逐漸增大，壓強降低，液體沿管道進入進油腔，并充滿進油腔室，隨齒輪轉(zhuǎn)動，位于齒間的液體被帶到出油腔。由于出油腔齒輪逐漸嚙合，使得出油腔容積變小，壓強變大，液體被排出。因此，齒輪油泵是一種容積泵。其特點是：結(jié)構(gòu)較簡單，制造容易，維修方便，運轉(zhuǎn)可靠，流量較往復(fù)泵均勻。</p><p>　　為防止排油管堵塞等原因使排出壓力過高，發(fā)生事故，泵殼上裝有液壓油回流裝置。在出油口油壓壓力過高時，高壓液體

24、頂開閥瓣，使部分液體從通道回流到進油口，以降低出口壓力，起到保護作用。安全壓力的大小，可由調(diào)整螺旋改變彈簧變形量進行調(diào)整。</p><p>　　1.4 齒輪油泵的特點</p><p>　　1.結(jié)構(gòu)簡單，自吸能力比較強，具有很高的容積效率。</p><p>　　2.潤滑方便，靠輸送液體潤滑即可。</p><p>　　3.便于維修和拆卸，易于保

25、養(yǎng)</p><p>　　4.齒輪油泵用途廣泛，適用于石油機械土木等多種行業(yè)，所輸送的油液適用于低粘度中低溫度類的油液 </p><p>　　1.5 齒輪油泵常見問題及其產(chǎn)生原因</p><p>　?、倮в同F(xiàn)象原因：液壓油齒輪泵運轉(zhuǎn)過程中，常有一部分的液壓油存留在輪齒之間，這就稱為困油現(xiàn)象，因液壓油不可壓縮將使外接齒輪產(chǎn)生的振動和噪聲，可能影響系統(tǒng)正常工作。<

26、;/p><p>　?、邶X輪油泵出油口不能排出高壓油</p><p>　　原因：1.可能進油口沒進油或者壓力過低；2.油粘度過高，導(dǎo)致油泵無法吸油3.旋轉(zhuǎn)方向相反</p><p><b>　　③齒輪油泵流量不足</b></p><p>　　原因：1.可能出油口堵塞 2.轉(zhuǎn)速過低 3.吸入或者排出閥關(guān)閉</p>

27、<p><b>　?、墚a(chǎn)生噪音</b></p><p>　　原因：1.電動機發(fā)生故障 2.軸的同軸度發(fā)生偏差或者有所磨損 3.潤滑不良</p><p><b>　　⑤齒輪泵突然停止</b></p><p>　　原因：1.電動機過載保護2.軸與軸承粘著3.聯(lián)軸器損壞</p><p>&

28、lt;b>　?、抻捅寐┯?lt;/b></p><p>　　原因：1.泵體連接處未能調(diào)節(jié)好2.密封圈老化3.螺釘連接松動</p><p>　　1.6 齒輪油泵故障的維修方法</p><p>　　1.6.1 齒輪泵軸磨損的維修方法</p><p>　　齒輪油泵主要磨損在從動軸和主動軸兩端與泵體的磨損，使得軸的的半徑減小，出現(xiàn)晃動

29、，從而影響軸的同軸度，使得主動輪和從動輪嚙合情況出現(xiàn)誤差，出現(xiàn)比較大的噪聲。對于這種情況，如果磨損情況比較輕微，可以在軸的磨損處鍍一層鉻，如果情況嚴重，則應(yīng)嚴格按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)重新生產(chǎn)。</p><p>　　1.6.2 齒輪泵泵體磨損后的維修</p><p>　　齒輪油泵泵體的磨損主要包括進油腔和吸油腔的圓弧工作面。主要是因為油液長期流動形成的磨損，如果磨損比較輕微則可以油石修磨進行打磨使用

30、，泵體是由鑄鐵鑄造，如果情況嚴重，則應(yīng)嚴格按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)重新生產(chǎn)更換新件。齒輪泵兩端蓋磨損之后的維修 齒輪泵的端材料為灰鑄鐵，出現(xiàn)磨損現(xiàn)象后，輕微的可研磨修平，磨損比較嚴重時應(yīng)在磨床上磨削修平。修磨后的端蓋與泵體配合連接的平面接觸應(yīng)大，.磨削后的表面粗糙度應(yīng)小。</p><p>　　1.7 齒輪油泵的檢查</p><p><b>　　1.拆卸</b></

31、p><p>　　拆卸前要做好充分的準(zhǔn)備，熟悉齒輪油泵結(jié)構(gòu)，拆卸時要明確步驟，避免損壞零件 </p><p>　　2、檢查 首先要檢查各零件的間隙配合，然后對對齒輪檢查，不允許存在裂紋，齒面不允許出現(xiàn)裂紋，腐蝕.膠合等；主動軸同軸度要合格，表面要光滑，粗糙度要??；端蓋、泵體不得有裂紋。3、修復(fù)或更換對不合格的零部件應(yīng)予以更換，對需修復(fù)的零部件，修復(fù)后應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。</p>

32、<p><b>　　1.8 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了齒輪油泵的發(fā)展形勢、工作原理及其故障維修辦法。從這一章可以清楚的了解到齒輪油泵的結(jié)構(gòu)及其性能及其它在工業(yè)發(fā)展的不可替代性。</p><p><b>　　2 設(shè)計方案</b></p><p>　　2.1 關(guān)于逆向設(shè)計思想的理論

33、</p><p>　　2.1.2 逆向工程的定義</p><p>　　逆向工程 (又名反向工程），是將實物轉(zhuǎn)化為CAD模型的技術(shù)，幾何模型重建，產(chǎn)品設(shè)計制造技術(shù)的總稱，是將已有的實物轉(zhuǎn)化為設(shè)計模型，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新優(yōu)化，進一步深化改進，再創(chuàng)造出一個類似的產(chǎn)品，這就是逆向工程。其結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計學(xué)，生產(chǎn)工程學(xué)、還有一些相關(guān)專業(yè)知識對已有實物進行解剖研究，掌握其中關(guān)鍵的技術(shù)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出同類更

34、為先進的產(chǎn)品，?？梢哉f，逆向設(shè)計是對已有產(chǎn)品進行建模，然后模型分析，得到產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)，最后優(yōu)化再設(shè)計。其中再設(shè)計是關(guān)鍵，不然就失去逆向工程的意義。</p><p>　　在逆向工程應(yīng)用中，用三維掃描或CAD繪圖對實物就行建模，然后分析其工作原理，并對其進行優(yōu)化設(shè)計，再根據(jù)優(yōu)化后的數(shù)據(jù)進行重建模型，然后運動仿真測試，最后通過CAD繪制裝配圖并再生產(chǎn)。</p><p>　　2.1.2 正設(shè)計與

35、逆向設(shè)計</p><p>　　一般工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)是從已經(jīng)確定的預(yù)期功能和目標(biāo)開始，構(gòu)思其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，然后再對所需的零部件進行設(shè)計、制造及檢測，最后通過裝配、測試完成整個開發(fā)新產(chǎn)品的過程，人們通稱這種產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計為正設(shè)計。</p><p>　　隨著科技高速發(fā)展，產(chǎn)品的生命周期越來越短，人們追求完美與個性化的消費需求是產(chǎn)品種類越來越多，生產(chǎn)批量也大大減小，導(dǎo)致企業(yè)間競爭不再局限與質(zhì)量和成本上的競

36、爭，生產(chǎn)新產(chǎn)品的時間成為當(dāng)今競爭的核心，對已有產(chǎn)品為基準(zhǔn)進行創(chuàng)新設(shè)計已經(jīng)當(dāng)今的一條設(shè)計理念，稱之為逆向設(shè)計。取眾家之長，充分消化吸收和利用先進的設(shè)計制造成果，在通過創(chuàng)新，制造出更為先進的產(chǎn)品。逆向工程技術(shù)與幾何建模、數(shù)控加工、快速原型制造一起組成有機整體，形成</p><p>　　了一個閉環(huán)結(jié)構(gòu)，從而可以不斷進行產(chǎn)品改型，促進新產(chǎn)品的誕生。</p><p>　　圖2.1 正、逆向設(shè)計理念

37、比較圖</p><p>　　2.1.3 逆向工程的應(yīng)用背景</p><p>　?。?）沒有設(shè)計資料或設(shè)計資料不完整；</p><p>　　（2）需要通過實驗測試才能確定工件模型時；</p><p>　　（3）在復(fù)雜藝術(shù)工藝品或假體模型制作；</p><p>　?。?）修復(fù)缺乏數(shù)據(jù)的損壞零件等。</p>

38、<p>　　2.1.4 逆向工程的發(fā)展</p><p>　　20世紀60 年代，一些發(fā)達國家為了加快發(fā)展步伐，提出科技興國，隨著工業(yè)革命后，他們大力發(fā)展制造業(yè)，當(dāng)市場出現(xiàn)一種新產(chǎn)品是，他們就會通過模仿再創(chuàng)造，使他變成自己的產(chǎn)品。</p><p>　　當(dāng)外國制造出先進的產(chǎn)品和先進技術(shù)時，為了引進這些技術(shù)，就得對這些產(chǎn)品和先進技術(shù)進行學(xué)習(xí)，消化、吸收，然后改進，最后創(chuàng)新出新的產(chǎn)品，

39、是目前發(fā)展的一條捷徑，這種發(fā)展思路，就是逆向設(shè)計。</p><p>　　在近些年，為了適應(yīng)科技的快速發(fā)展，國家大力培育熟練掌握逆向設(shè)計的人才，一些院校都把逆向工程作為一門學(xué)科進行教育培養(yǎng)，并且投入資金在現(xiàn)實應(yīng)用上進行系統(tǒng)研究。</p><p>　　隨著科技的快速發(fā)展，產(chǎn)品的更新周期也越來越短，逆向工程在企業(yè)中的應(yīng)用也越來越多，逐漸成為目前發(fā)展經(jīng)濟的重要手段。逆向工程通常應(yīng)用于模型的仿制和開

40、發(fā)，其快捷簡單，極大的縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。逆向工程能夠提供原始產(chǎn)品的主要外形特征，然后再幾何外形上進行改進，就能滿足現(xiàn)狀產(chǎn)品多樣化的要求。逆向工程不是完全仿真原有產(chǎn)品，而是掌握其工作原理，外形設(shè)計理念，然后優(yōu)化設(shè)計出一個類似的模型，因此逆向工程的含義不只是仿制，也包括了再設(shè)計創(chuàng)造。 </p><p>　　2.2 齒輪油泵的測繪</p><p>　　2.2.1 測繪步驟及方法</

41、p><p>　　1.首先要掌握零件尺寸的測量方法，零件的各種尺寸的測量方法。</p><p>　　2.對零件進行分類并進行測繪：</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)件：測繪其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的尺寸，查國家規(guī)定規(guī)格，將標(biāo)記編進明細表</p><p>　?。?）常用件：測繪并推算出其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，參照國標(biāo)，然后確定各部件的尺寸，畫出草圖。</p>

42、<p>　?。?）一般零件：按測繪的尺寸和形狀繪制草圖，標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求。</p><p>　　3.由草圖整理出零件工作圖。</p><p>　　4.由零件圖畫裝配圖，標(biāo)注必要的尺寸，注寫技術(shù)要求，填寫標(biāo)題欄和明細欄</p><p>　　2.2.2 零件表面粗超度評定參數(shù)值的選擇</p><p>　　零件表面粗糙度不僅會影響機器

43、的使用性能，而且也關(guān)系到生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)成本。因此在選擇表面粗糙度數(shù)值時在滿足零件使用功能的前提下，同時要考慮生產(chǎn)效率及其經(jīng)濟性，一般選取原則如下：</p><p>　?。?）在滿足要求的情況下，盡量選擇粗糙度較大的參數(shù)值 。</p><p>　?。?）同一零件，工作表面的粗糙度數(shù)值要小于非工作表面。</p><p>　?。?）摩擦表面要比非摩擦表面粗糙度數(shù)值要小，滾

44、動摩擦表面比非摩擦表面要小。</p><p>　　（4）配合性質(zhì)要求高的結(jié)合表面，配合間隙小的配合表面以及要求連接可靠受重載的過盈配合表面等，粗糙度數(shù)值要小。</p><p>　?。?）配合性質(zhì)相同，零件尺寸越小則粗糙度數(shù)值也越小，同一精度等級，小尺寸比大尺寸，軸比孔的粗糙度數(shù)值要小。</p><p>　　表2-1 表面粗糙度Ra的推薦選用值</p>

45、<p>　　本齒輪油泵軸及其所有內(nèi)壁Ra3.2，其余為Ra6.3</p><p>　　2.2.3 零件幾何公差的選擇</p><p>　　零件幾何公差選擇的主要內(nèi)容包括有幾何特征、基準(zhǔn)、公差原則及公差值</p><p>　?。?）幾何特征的選擇：</p><p>　　1.根據(jù)零件上要素本身的幾何特征及要素間的相互關(guān)系進行選擇。&

46、lt;/p><p>　　2.應(yīng)考慮選擇綜合項目以控制誤差。</p><p>　　3.應(yīng)選擇測量簡單的項目。</p><p><b>　?。?）基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　1.根據(jù)零件各要素的功能要求，一般選擇主要配合作為基準(zhǔn)。</p><p>　　2.根據(jù)裝配關(guān)系，應(yīng)選零件上的相互配合、相

47、互接觸的定位要素作為基準(zhǔn)。</p><p>　　3.應(yīng)選寬大的平面、較長的中心線做基準(zhǔn)。</p><p>　　4.盡可能裝配、工藝、檢測基準(zhǔn)統(tǒng)一</p><p>　?。?）公差原則的選擇</p><p>　　1.獨立原則：應(yīng)用于尺寸精度與幾何精度分別滿足要求或者保證運動精度的場合。</p><p>　　2.包容要求：使

48、用于尺寸公差與幾何公差間無嚴格比例關(guān)系要求的場合。</p><p>　　3.最大實體要求：用于中心要素，保證零件的可裝配性，保證關(guān)聯(lián)尺寸不超越最大實體尺寸。</p><p>　　4.最小實體要求：保證零件強度和最小壁厚。</p><p>　　2.2.4 齒輪油泵主要零件CAD圖及說明</p><p>　　（1）AutoCAD軟件介紹<

49、/p><p>　　該軟件時由美國Autodesk公司開發(fā)的計算機輔助軟件技術(shù)，用于二維繪圖和基本三維設(shè)計。其應(yīng)用領(lǐng)域主要有工程制圖其中包括建筑工程、服裝工程、工業(yè)制圖包括精密零件、磨具和設(shè)備等。</p><p>　?。?）軟件主要特點 </p><p>　　1.具有很全的圖形繪制功能 </p><p>　　2.有強大的圖形編輯

50、功能 </p><p>　　3.可以進行多種圖形格式的轉(zhuǎn)換</p><p>　　4.支持多種硬件設(shè)備 </p><p>　　5.支持多種操作平臺 </p><p>　　(3)各個零件CAD圖</p><p>　　①啟動autocad2010版，在模型界面進行繪圖</p>&l

51、t;p>　?、陂_始操作圖層，如下圖</p><p>　　圖2.1 圖層設(shè)置圖</p><p><b>　　各零件圖紙及說明：</b></p><p><b>　?。?）泵蓋</b></p><p>　　圖2.2 齒輪油泵泵蓋零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求：

52、 1.未注明倒角均為C2</p><p>　　2.未注明圓角均為R3</p><p>　　3.材料為HT200</p><p><b>　?。?）泵體</b></p><p>　　圖2.3齒輪油泵泵體零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求：1.未注明倒角均為C2</p><p

53、>　　2.材料采用HT200</p><p><b>　　(3)彈簧</b></p><p>　　圖2.4 彈簧零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求： 1.旋向：右旋</p><p>　　2.有效圈數(shù)：n=6</p><p>　　3.總?cè)?shù) ：n1=8.5</p>&l

54、t;p><b>　　4.材料：16Mn</b></p><p><b>　?。?）閥瓣</b></p><p>　　圖2.5 閥瓣零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求：1.未注明倒角均為C1</p><p><b>　　2.材料為 45#</b></p>

55、<p><b>　?。?）填料壓蓋</b></p><p>　　圖2.6 填料壓蓋零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求： 1.未注明倒角均為C1</p><p><b>　　2.材料為 45#</b></p><p><b>　　(6) 從動軸</b>&l

56、t;/p><p>　　圖2.7 從動軸零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求： 1.未注明倒角均為C1</p><p><b>　　2.材料 45#</b></p><p><b>　　（7）調(diào)節(jié)桿</b></p><p>　　圖2.8 調(diào)節(jié)桿零件工作圖</p>

57、<p>　　技術(shù)要求： 1. 未注明倒角均為C1</p><p><b>　　2.材料 A3</b></p><p><b>　?。?）彈簧壓蓋</b></p><p>　　圖2.8 彈簧壓蓋零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求：1.未注明倒角均為C1 2.材料用A3<

58、/p><p><b>　?。?）壓蓋螺母</b></p><p>　　圖2.9 壓蓋螺母零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求：1. 未注明倒角均為C2</p><p><b>　　2..材料用A3</b></p><p><b>　?。?0）中間泵體</b&

59、gt;</p><p>　　圖2.10 中間泵體零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求：材料：HT200</p><p><b>　?。?1）主從動齒輪</b></p><p>　　圖2.11 齒輪零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求：1. 未注明倒角均為C2</p>&l

60、t;p><b>　　2..材料用45#</b></p><p><b>　?。?2）主軸</b></p><p>　　圖2.12 主軸零件工作圖</p><p>　　技術(shù)要求：1. 未注明倒角均為C2</p><p><b>　　2..材料用45#</b></p&

61、gt;<p>　　2.2.5 各零件的選擇及其校驗</p><p>　　1. 確定齒輪各參數(shù)： </p><p>　　①確定模數(shù)m,齒數(shù)z:</p><p>　　主動齒輪分度圓直徑d=21mm，又 d=mz，（z表示齒數(shù)，m表示模數(shù)）</p><p><b>　　經(jīng)測定齒數(shù)z=14</b></p&

62、gt;<p>　　由于直齒輪模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，優(yōu)先選用第一系列原則，取模數(shù)m=1.5</p><p>　　表2.2 圓柱直齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB/T 1357-1987）</p><p><b>　?、诖_定尺寬B:</b></p><p>　　經(jīng)測定，齒寬B=14，齒頂圓直徑d1=24,</p><p>

63、;<b>　　說明 ：</b></p><p>　　齒輪油泵的流量與齒寬成正比。增加齒寬可以相應(yīng)地增加流量。而齒輪與泵體間的摩擦損失及容積損失的總和與齒寬并不成比例地增加，一般來說，</p><p>　　齒寬與齒頂圓尺寸之比的選取范圍為0.2-0.8，即：</p><p>　　B/d1=0.58 符合要求</p><p>

64、;　?、鄞_定齒輪油泵轉(zhuǎn)速：</p><p>　　齒輪泵的轉(zhuǎn)速不宜過高，由于離心力的作用，轉(zhuǎn)速高液體不能</p><p>　　充滿整個齒間，以至流量減小并引起氣蝕，增大噪聲和磨損，對高</p><p>　　粘性液體的輸送影響更大，對于低壓齒輪油泵轉(zhuǎn)速一般?。?lt;/p><p>　　n=750r/min,</p><p>　

65、　2. 確定齒輪油泵的流量</p><p>　　齒輪油泵流量公式q=6.66zBμn*(l/min)， μ為容積效率取0.8</p><p>　　經(jīng)計算的：q=22（l/min）</p><p>　　3. 出油口壓力油的壓力：</p><p>　　出油壓力取決于負載，一般不超過25MPa</p><p>　　4.

66、 安全裝置作用壓力（P）：</p><p>　　圖2.13 安全裝置圖</p><p>　　說明：當(dāng)油壓過高高壓油會從孔1流進，由于壓力彈簧被頂起，壓力油從而經(jīng)孔2流會進油腔。</p><p>　　其中回流壓力大小由彈簧決定：</p><p>　　圖2.14 彈簧圖</p><p><b>　　壓力計算：

67、</b></p><p><b>　　計算公式：F=ks</b></p><p>　　K代表彈性系數(shù)，s代表位移距離。</p><p>　　彈性系數(shù)公式： K=(G*)/(8x*)</p><p>　　G:線材的鋼性模數(shù)，d代表線徑，D代表中徑，Nc代表有效圈數(shù)。</p><p>&l

68、t;b>　　G取8000 </b></p><p>　　計算得K=6.14kgf/mm,</p><p>　　彈簧位移量:s=22mm,</p><p>　　圖2.15 彈簧位移量圖</p><p>　　由上得 安全裝置工作壓力：F=6.14*22*9.8=1323N</p><p>　　此時油壓

69、強P=F/S S:面積</p><p>　　S=，R=5mm， 得 P=16.85MPa</p><p>　　綜上：當(dāng)油壓超過17MPa時，高壓油會經(jīng)卸荷巢回流至進油口達到泄壓作用，保護齒輪油泵安全</p><p>　　5.對齒輪油泵泵蓋的強度校驗</p><p>　　齒輪油泵泵蓋材料采用HT200，關(guān)于HT200的機械性能如下：&l

70、t;/p><p>　　HT200指的是最低抗拉強度為200MPa的灰鑄鐵其特性是抗拉強度和塑性低，但鑄造性能和減震性能好，主要用來鑄造汽車發(fā)動機汽缸、汽缸套等承受壓力及振動部件。  </p><p>　　彈性模量：1.13~1.57×105MPa   </p><p>　　剪切模量：0.45×105Mpa

71、60; </p><p>　　泊松比  ：0.23~0.27  </p><p>　　熔點    ：1200攝氏度。 </p><p>　　泵蓋厚度為12mm，滿足設(shè)計要求，</p><p>　　2.2.6 裝配圖中各配合尺寸的確定</

72、p><p>　　配合制分為兩種：基孔制配合和基軸制配合。</p><p>　　配合有三種：間隙配合、過盈配合、過渡配合</p><p><b>　　在配合公差及選擇</b></p><p>　　GB1800-79~GB1804-79</p><p><b>　　配合優(yōu)先：</b>

73、;</p><p>　　基孔制H7/g6 H7/h6 H7/k6 H7/n6 H7/p6 H7/s6 H7/u6 H8/h7 H9/d9 H9/h9 H11/c11 H11/h11</p><p>　　基軸制G7/h6 H7/h6 K7/h6 N7/h6 P7/h6 S7/h6 U7/h6 F8/h7 H8/h7 E8/h8 D9/h9 C11

74、/h11 </p><p>　　表2.3 公稱尺寸至500mm優(yōu)先配合的配合特性與應(yīng)用</p><p>　　表2.4 尺寸在500mm下基孔制優(yōu)先，常用配合</p><p>　　1.閥瓣和泵蓋孔的配合</p><p>　　圖2.16 閥瓣和泵蓋孔的配合圖</p><p>　　根據(jù)優(yōu)先采用基孔制原則，其尺寸至5

75、00mm優(yōu)先配合的配合特性與應(yīng)用中，閥瓣與泵蓋間需要相對移動又需要經(jīng)常拆裝，故采用間隙配合H7/g6。</p><p>　　2.主動齒輪與中間泵體的配合（尺寸1），主動軸與主動齒輪的配合（尺寸2）</p><p>　　圖2.17 主動齒輪與中間泵體配合圖</p><p><b>　　尺寸1：</b></p><p>　

76、　主動齒輪需要轉(zhuǎn)動，配合間隙適中，能保證旋轉(zhuǎn)時有較好的潤滑條件，于中等轉(zhuǎn)速的一般精度的轉(zhuǎn)動，采用基孔制，軸的公差等級要比同孔等級高一級原則故采用間隙配合H7/f6</p><p><b>　　尺寸2：</b></p><p>　　基本偏差js多用于具有平均間隙并略有過盈的定位配合，如：聯(lián)軸器.齒圈與輪轂的配合，故采用H7/js6的過度配合</p><

77、;p>　　3.滾動軸承與齒輪油泵泵體的配合</p><p>　　圖2.18 滾動軸承與齒輪油泵泵體的配合圖</p><p>　　基本偏差k多用于IT4-IT7級具有平均間隙接近零并稍有過盈的定位配合，如滾動軸承的內(nèi)外圈分別于外殼孔的配合。用木槌裝配，機械一般取公差等級IT7。故取K7</p><p>　　4.填料壓蓋與齒輪油泵泵體的配合</p>

78、<p>　　圖2.19 填料壓蓋與齒輪油泵泵體的配合圖</p><p>　　由推薦性公差配合知，由于軸的帶動，壓蓋與泵體具有一定的摩擦，摩擦情況良好，配合間隙適中，能保證旋轉(zhuǎn)時有較好的潤滑條件。用于中等轉(zhuǎn)速的一般精度的轉(zhuǎn)動 ，故采用間隙配合H8/f7。 </p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　

79、本章主要是齒輪油泵的測繪過程，其中包括零件材料的選擇及其校驗、裝配是的公差配合及其粗糙度的選取原則和公差選取的標(biāo)準(zhǔn)。其中流量的計算主要采取逆向的思想，通過齒輪的相關(guān)參數(shù)和輪齒轉(zhuǎn)速算出流量進而推算出泵的抗壓程度和安全裝置工作時的壓力。</p><p>　　3 3D掃描建模及運動仿真</p><p><b>　　3.1 3D掃描</b></p><

80、;p>　　1. 關(guān)于三坐標(biāo)測量機介紹</p><p>　　本次掃描所用儀器為三坐標(biāo)測量機，本機器是雷頓公司專為測量研發(fā)的機型，通過專用軟件輔助設(shè)計、有限元分析、力學(xué)分析、全空間誤差檢測等先進手段和方法，制造出具有高剛度、高精度、高穩(wěn)定性的新一代自動測量機。</p><p>　　圖3.1 三坐標(biāo)測量機圖</p><p>　　2.三坐標(biāo)測量機在逆向工程領(lǐng)域的應(yīng)用

81、</p><p>　　3D影像測量功能可獲得工件上清晰、準(zhǔn)確的邊緣輪廓數(shù)據(jù)和特征輪廓數(shù)據(jù)，為逆向工程數(shù)據(jù)處理提供完整可靠的依據(jù)。將3D影像測量功能和激光掃描測量功能相結(jié)合可獲得工件上完整的曲面數(shù)據(jù)、邊緣輪廓數(shù)據(jù)和孔位特征數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3.測量過程</b></p><p>　?、贅?biāo)定過程（確定開始掃描點）</p>

82、<p><b>　　圖3.2 標(biāo)定圖</b></p><p><b>　?、诖_定掃描路徑</b></p><p>　　圖3.3 掃描路徑確定圖</p><p><b>　?、蹝呙杞Y(jié)果</b></p><p>　　圖3.4 泵蓋掃描圖</p>&l

83、t;p><b>　　3.2 運動仿真</b></p><p>　　3.2.1 運動仿真概念</p><p>　　仿真是建立在控制理論、信息處理和計算機理論基礎(chǔ)之上的，主要用具為計算機輔助軟件和其他專用設(shè)備，然后建立模型對實物進行仿真試驗，并借助于專業(yè)的理論知識和實際實驗數(shù)據(jù)對結(jié)果進行分析研究，進而進行優(yōu)化并二次設(shè)計。</p><p>

84、　　3.2.2 仿真的作用</p><p>　　仿真技術(shù)應(yīng)用廣泛，能帶來巨大的收益。由于仿真技術(shù)具有可靠性和方便性，使得仿真技術(shù)在機械、材料、建模等領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。</p><p>　　仿真技術(shù)的主要用途如下：</p><p>　　3.2.3 計算機仿真的一般過程</p><p>　　計算機仿真的一般過程可以表述如下：</p&g

85、t;<p>　　3.2.4 基于三維繪圖軟件Pro/E的三維建模</p><p>　　1. Pro/E軟件介紹</p><p>　　Pro/E是由美國PTC公司開發(fā)的三維軟件。該軟件主要功能是進行零件二、三維設(shè)計，模具開發(fā)，逆向工程、自動測量和運動仿真，在機械上有很廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　Pro/E中的機構(gòu)運動仿真模塊可以進行裝配運動學(xué)分析

86、和仿真，使得原來在二維圖樣上難以表達和分析的運動變得非常直觀和易于修改，并且能夠大大簡化機構(gòu)的設(shè)計開發(fā)過程，縮短開發(fā)周期，減少開發(fā)費用，同時提高產(chǎn)品質(zhì)量。使用運動分析可觀察機構(gòu)的運動，并測量主體的位置、速度和加速度的改變。然后用圖形表示這些測量，或者創(chuàng)建軌跡曲線。機構(gòu)運動仿真總體上可以分成6個部分：創(chuàng)建圖元、檢測模型、添加建模圖元、準(zhǔn)備分析、分析模型和獲取結(jié)果。</p><p>　　2.齒輪油泵安全裝置各零件圖三

87、維模型</p><p>　　圖3.5 齒輪油泵泵蓋圖</p><p>　　如圖，齒輪油泵泵蓋在安全裝置中起主要的框架作用，泵蓋只要參與和中間泵體的連接固定，其中圖（右三）中卸荷槽連接進油腔和出油腔，油壓過大時起到卸荷作用從而保護齒輪油泵免受損害。</p><p><b>　　圖3.6 罩子圖</b></p><p>

88、　　罩子與閥蓋相連接，罩子其主要調(diào)節(jié)作用。其內(nèi)孔主要連接調(diào)節(jié)桿的一端，當(dāng)罩子和閥蓋旋緊會使彈簧彈力增加，壓緊閥瓣，此時開啟保護需要較大的油壓；反之，旋松開啟保護就需要較小的油壓</p><p><b>　　圖3.7 閥蓋圖</b></p><p>　　閥蓋主要連接泵蓋和罩子兩個零件，對調(diào)節(jié)桿起到很好的定位作用</p><p>　　圖3.8

89、調(diào)節(jié)桿圖</p><p>　　如圖所示調(diào)節(jié)桿主要作用是起定位限制作用，使得彈簧只在豎直方向運動，從而彈簧變形量可以較準(zhǔn)確的換算為液壓油油壓開啟值。</p><p><b>　　圖3.9 閥瓣圖</b></p><p>　　閥瓣主要作用有兩個，一是起開關(guān)作用，當(dāng)液壓油不具備開啟壓力時閥瓣隔開了吸油腔和進油腔，壓力過大時連通兩腔，使得油壓卸荷。&

90、lt;/p><p>　　圖3.10 彈簧壓蓋</p><p>　　彈簧壓蓋主要起關(guān)鍵定位作用</p><p>　　圖3.11三維組裝圖</p><p>　　上圖為齒輪油泵安全裝置三維組裝圖，該組件可用于運動仿真，具有直觀效果，對于理解其運行原理具有很大幫助。</p><p><b>　　3.3 本章小結(jié)<

91、;/b></p><p>　　本章主要介紹了齒輪油泵端蓋曲面的3D掃描和三坐標(biāo)測量機關(guān)于對曲面的尺寸和相對位置的確定，齒輪油泵安全裝置的三維建模是本章的重點，首先是三維軟件對各個零部件的建模進而進行裝配，最后完成運動仿真。使得我們對安全裝置工作原理有了一個比較全面的了解。</p><p><b>　　4展望</b></p><p>　　在

92、這三個月的齒輪油泵安全裝置畢業(yè)設(shè)計中，經(jīng)過努力，我終于完成了自己的設(shè)計成果，在設(shè)計過程中，我遇到了很多困難，其中最難的莫過于對題目的理解，以及做任務(wù)的方法，但是我感覺學(xué)到了很多的機械方面的知識。在設(shè)計過程中，我提高了繪圖能力，應(yīng)用到了液壓與氣壓知識，應(yīng)用最多的是互換性與測量技術(shù)，使自己在機械理論方面的應(yīng)用能力得到了很大的加強。我體會到做機械行業(yè)的人員在設(shè)計過程中必須嚴肅、認真，最重要的要有扎實的基礎(chǔ)理論知識，并且要認真對待每一個設(shè)計環(huán)節(jié)

93、。在設(shè)計過程中，我們會碰到好多問題，這些都是平時上理論課中不會進行深入研究，或是不會的問題，但是在設(shè)計中，這些就成了必須解決的問題，如果不是老師進行專業(yè)的輔導(dǎo)，在設(shè)計中就會出錯，甚至整個方案都必須全部重新開始。我開始做畢業(yè)設(shè)計開始時真的感覺是一片空白，不知從何處下手，在畫圖的過程中，感覺尺寸的確定很有科學(xué)性，不斷地會出現(xiàn)一些問題，都必須通過計算和測量確定。設(shè)計實際上還是比較繁瑣的，每天畫圖或是計算的確需要很大的工作量。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計感

94、覺到自己還學(xué)會了應(yīng)用計算機工具的本領(lǐng)，經(jīng)過訓(xùn)練能夠非常熟練的使用Word 和AutoCAD二維制圖軟件。掌握了大致的用</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在論文完成之際，首先我要感謝的就是我的導(dǎo)師。在我寫論文期間，給我提供了及時的幫助。導(dǎo)師知識專業(yè)，教會了我制圖軟件學(xué)習(xí)，逆向設(shè)計的大體思路，治學(xué)態(tài)度很認真，我們按時完成了中期答辯，以及適時需

95、要完成的工作量。精益求精的工作作風(fēng)，嚴以律己，每次交流都按時到，認真回答學(xué)生存在的問題。老寬以待人，對待學(xué)生總是采取鼓勵的措施，這種做事精神對我影響深遠。不禁教會我樹立了遠大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、了解逆向工程基本的研究方法，還使我明白了做人道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，使得老師很費心。在此謹向老師表示敬意和感謝。</p><p>　　經(jīng)過幾個月的辛苦拼搏，總算將論文寫完，我心里非常激動，雖然它不是最好

96、，但是付出了我的心血，是對我大學(xué)所學(xué)知識的綜合應(yīng)用。</p><p>　　四年的學(xué)習(xí)生活，我學(xué)習(xí)到了很多東西，接觸了好多老師的教導(dǎo)和影響，非常感謝這些幫助過我的人。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 施鈺生.臥式齒輪油泵裝置[P]. JB/ZQ 4590-2006. 2013-07-12.</p&g

97、t;<p>　　[2] 楊可楨，程光蘊．機械設(shè)計基礎(chǔ)[M]．高等教育出版社；2013.06.</p><p>　　[3] 張學(xué)昌．逆向建模技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計 [M]．高等教育出版社；2009．09 .</p><p>　　[4] 黃誠駒．逆向工程綜合技能實訓(xùn)教程[M]．北京大學(xué)出版社；2011.01.</p><p>　　[5] 趙菊娣.新型外嚙合齒輪

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99、p><p>　　[9] 機械設(shè)計手冊[M]．機械工業(yè)出版社．2010．5.</p><p>　　[10] 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室．機械原理[M]．高等教育出版社； 2013.08.</p><p>　　[11] 陳春.齒輪油泵動態(tài)特性仿真研究[D].華北電力大學(xué)（保定）；2014.</p><p>　　[12] 孫文學(xué),鄺蕓.Ima

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