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1、蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于ＵＧ對齒輪式機油泵的三維造型及工程圖 摘要： 介紹齒輪式機油泵零件的造型分析。主要通過對齒輪機油泵ＵＧ的參數(shù)化造型設(shè)計的一般方法與步驟的介紹，掌握使用ＵＧ軟件進行機油泵零件造型的設(shè)計方法和工程圖的繪制方法。 關(guān)鍵詞：齒輪式；機油泵；造型設(shè)計；工程圖 Abstract This article introduces the modeling analysis of the metering oil pump. Master the UG software through the counter gear on p

2、ump the parameterization modeling design general method and the step introduction ,thus to grasp the design method of the metering oil pump body components modeling and the engineering drawing with the UG software. Keywords: gear type; oil pump; modeling design; engineering drawing 第一章

3、 緒論 1.1節(jié) 機油泵的分類 外嚙合齒輪式機油泵，內(nèi)嚙合齒輪式機油泵，內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子式機油泵 1.2節(jié) 齒輪泵的工作原理 一對相互嚙合的齒輪和泵缸把吸入腔和排出腔隔開。齒輪轉(zhuǎn)動時，吸入腔側(cè)輪齒相互脫開處的齒間容積逐漸增大，壓力降低，液體在壓差作用下進入齒間。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，一個個齒間的液體被帶至排出腔。這時排出腔側(cè)輪齒嚙合處的齒間容積逐漸縮小，而將液體排出。齒輪泵適用于輸送不含固體顆粒、無腐蝕性、粘度范圍較大的潤滑性液體。泵的流量可至300米3/時，壓力可達3×107帕。它通常用作液壓泵和輸送各類油品。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單緊湊,制造容易,維護方便，有自吸能力，但流量、壓力脈動較

4、大且噪聲大。齒輪泵必須配帶安全閥，以防止由于某種原因如排出管堵塞使泵的出口壓力超過容許值而損壞泵或原動機 第二章 機油泵的造型設(shè)計 2.1 機油泵的總體分析 2.1.1 構(gòu)成零件如下圖所示： 序號 名稱 數(shù)量 材料 備注 1 主動軸 1 45 2 泵體 1 HT150 3 主動齒輪 1 45 m=3,z=11 4 泵蓋 1 HT150 5 銷GB/T119.1 1 4m6*12 6 從動齒輪 1 45 m=3,z=11 7 從動軸 1 45 8 螺栓GB/T5783 4

5、 M6*20 9 墊圈GB/T93 4 6 10 墊片 1 橡膠 11 螺釘 1 35 M10*1 12 螺母GB/T6171 1 M10*1 13 墊圈 1 皮革 14 彈簧 1 65Mn 15 鋼球 1 Gcr6 Φ8 16 墊片 1 皮革 17 管接頭 1 H62 2.1.2 結(jié)構(gòu)說明 齒輪油泵為輸送潤滑油的部件，主要有齒輪，齒輪軸，泵蓋，泵體及其附件組成，泵體，泵蓋及齒輪是齒輪油泵的主要零件，就泵體而言，其內(nèi)腔為一個主動齒輪和一個從動齒輪，同時有兩個齒輪軸進行傳動。泵蓋與泵體間用

6、螺栓螺母進行固定，采用墊片進行密封，本造型設(shè)計采用自底而上的設(shè)計方法，即先對齒輪油泵的各個構(gòu)成零部件進行建模，然后再將個零部件進行裝配成齒輪油泵模型。 2.2 泵蓋的三維造型 設(shè)計思路： 齒輪式機油泵蓋的總體比較簡單，為軸對稱結(jié)構(gòu)，在成型操作中，模型的總體框架，運用了對草圖的“回轉(zhuǎn)”和“拉伸”命令; 對其中的螺孔應(yīng)用了“孔”和“拉伸”命令; 泵蓋上的圓角，倒角運用了UG中的“邊倒圓”命令，一步成型。 操作步驟： 1，選擇“文件”|“新建”命令新建文件benggai.prt，其單位為mm 2，選擇“起始”|“建?！泵?，進入建模模式 3，單擊“成型特征”工具欄上的“草圖

7、”按鈕，選擇“草圖”工具欄上的，以x-y面作為草圖的繪制平面。進入草圖繪制環(huán)境下，繪制草圖。如圖所示 4，繪制完草圖，單擊“草圖”工具欄中的“完成草圖”按鈕，返回到建模環(huán)境下。 5，選擇“插入”|“設(shè)計特征”|“拉伸”命令，彈出“拉伸”對話框，并設(shè)置參數(shù)如圖所示。單擊“確定”按鈕，可生成油泵泵蓋的底座。 6,單擊“成型特征”工具欄上的草圖按鈕，選擇垂直于底座的面YC-XC 為草圖的繪制平面，進入草圖繪制環(huán)境下，繪制如圖所示的草圖。繪制完成后，單擊“草圖”工具欄中的“完成草圖”按鈕，返回建模環(huán)境 7，拉伸剛繪制好的草圖，設(shè)置參數(shù)如圖，單擊“拉伸”對話框中的“確定” 按鈕

8、，完成如圖所示的模型 8，單擊草圖按鈕，選擇中心平面，對其偏置30mm，以它為基準(zhǔn)面，作20*20的矩形，如圖所示，單擊完成草圖，回到建模環(huán)境 9，單擊拉伸按鈕，對矩形進行拉伸，設(shè)置參數(shù)如圖，生成所示圖樣。 10，對泵蓋進行邊倒圓處理，參數(shù)如圖所示，最后圖形如圖 11，選擇泵蓋底座為基準(zhǔn)面，選擇“插入”|“設(shè)計特征”|“孔”命令，彈出“孔”對話框，在對話框的“類型”欄中選擇簡單，參數(shù)如圖所示，系統(tǒng)提示選擇孔的放置面。 12，選擇孔的放置面，如圖所示，選擇水平，定位參數(shù)如圖 12,單擊對話框中的“確定”按鈕，即可完成對孔的創(chuàng)建，如圖所示

9、 13,對泵蓋中央孔的處理，選擇靜態(tài)線框按鈕，以偏置面XC-YC為基準(zhǔn)面，做草圖，如圖所示 14，完成草圖，返回建模環(huán)境，點擊拉伸按鈕，設(shè)置參數(shù)如圖，點擊確定，得到所示圖樣。 15，以XC-YC為基準(zhǔn)面，選擇草圖命令，建立草圖如下圖所示 16，單擊“成型特征”工具欄上的“回轉(zhuǎn)”按鈕，彈出“回轉(zhuǎn)”對話框，選擇草圖如圖所示，以Y軸為回轉(zhuǎn)軸，設(shè)置回轉(zhuǎn)參數(shù)如圖所示，得到所需圖樣 小結(jié)： 泵蓋的造型設(shè)計主要運用了成型特征中的“拉伸”，“回轉(zhuǎn)”，“孔”，“邊倒圓”命令，其中對于基準(zhǔn)面的選擇，基準(zhǔn)軸的確定，需要進行計算，使用“靜態(tài)線框”命令，使得視圖更加清晰。 2.

10、3泵體的三維造型 設(shè)計思路： 泵體零件的結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，其表面的孔和凸起較多，內(nèi)部常有空腔，其底座上一般都有安裝孔，此造型設(shè)計主要對草圖進行“拉伸”或“回轉(zhuǎn)”，創(chuàng)建零件的主體部分，用拉伸中的“求差”命令，來創(chuàng)建泵體的空腔部分。 1,啟動UG程序，新建一個名為泵體的部件文件，其單位為mm 2，單擊“起始”|“建?！泵?，進入建模模式 3，單擊“草圖”按鈕，在系統(tǒng)彈出的“草圖平面選擇”工具條中選擇圖標(biāo)以x-z平面為基準(zhǔn)平面。繪制泵體的草圖，具體如圖 4,單擊“完成草圖”按鈕返回建模模式。 5，單擊“成型特征”工具欄上的圖標(biāo)，彈出“拉伸”對話框，選擇

11、需拉伸的草圖并設(shè)置參數(shù)，如圖所示，單擊“確定”按鈕，可生成所需實體。 6，對底座三個孔進行拉伸，以為基準(zhǔn)面進行操作，作草圖如下，拉伸后如圖所示 7,選擇XC-YC為基準(zhǔn)面，作墊片草圖，如下圖所示 8，以XC-YC面為基準(zhǔn)面，進行偏置，參數(shù)如圖所示，在基準(zhǔn)面作出草圖，如下圖 9，在新的基準(zhǔn)面上，作出草圖如下 10.,單擊拉伸，設(shè)置參數(shù)如圖，得到所示圖樣 11，對泵體作如下處理，參數(shù)如圖，效果如下圖所示 12，以XC-YC為基準(zhǔn)面，作三角支撐板草圖，如圖所示，拉伸參數(shù)如下圖，生成圖樣 13,以XC-YC

12、為基準(zhǔn)面作草圖，如下圖所示，點擊靜態(tài)線框按鈕，進行拉伸，設(shè)置參數(shù)如圖，拉伸后得到所示圖樣 14，以泵體后表面為基準(zhǔn)面，做草圖如圖所示。生成圖示 15，對外圓進行拉伸，參數(shù)如下圖，得到所示圖樣，選擇靜態(tài)線框命令，點擊拉伸，設(shè)置參數(shù)如下圖，進行拉伸 15,對孔進行螺紋處理，參數(shù)如圖，結(jié)果如圖 小結(jié)： 創(chuàng)建此類零件常用命令有“回轉(zhuǎn)”，“拉伸”，“孔”，“螺紋”等，主要是通過對草圖的各種成型操作來完成。 2.4 齒輪的造型設(shè)計 設(shè)計思路： 齒輪一般為盤狀，對于齒輪來說，主體部分結(jié)構(gòu)比較簡單，通過

13、“拉伸”，“孔”等命令即可直接創(chuàng)建，但齒槽的創(chuàng)建比較復(fù)雜，需設(shè)計輪廓線，所以必須先推算出輪廓線的計算公式，再通過UG提供的“表達式”命令輸入計算公式，方可在“規(guī)律曲線”命令中直接調(diào)用，創(chuàng)建給定的曲線。 設(shè)計步驟： 2.4.1，表達式的推導(dǎo) 已知圓的直徑D，畫漸開線的方法如圖 　　(1）將圓周分成若干等分（圖中為12等分），將周長πD作相同等分； 　　(2）過周長上各等分點作圓的切線； 　　(3）在第一條切線上，自切點起量取周長的一個等分（πD/12）得點1；在第二條切線上，自切點起量取周長的兩個等分（2xπD/12）得點2；依此類推得點3、4、……、12； 　　(4）用曲線板

14、光滑連接點1、2、3、……、12；即得圓的漸開線。 ?? 漸開線畫法 將一個圓軸固定在一個平面上，軸上纏線，拉緊一個線頭，讓該線繞圓軸運動且始終與圓軸相切，那么線上一個定點在該平面上的軌跡就是漸開線。 　　直線在圓上純滾動時，直線上一點K的軌跡稱為該圓的漸開線，該圓稱為漸開線的基圓，直線稱為漸開線的發(fā)生線。 漸開線的形狀僅取決于基圓的大小，基圓越小，漸開線越彎曲；基圓越大，漸開線越平直；基圓為無窮大時，漸開線為斜直線。漸開線方程為： 　　x=r×cos(θ+α)+(θ+α)×r×sin(θ+α) 　　y=r×sin(θ+α)-(θ+α)×r×cos(θ+α) 　　z=0 　

15、　式中，r為基圓半徑；θ為展角，其單位為弧度 　　展角θ和壓力角α之間的關(guān)系稱為漸開線函數(shù) 　　θ=inv(α)=tan(α)-α 式中，inv為漸開線involute的縮寫 由以上過程可知，齒輪漸開線的方程為：x=a(cost+t*sint) y=a(sint-t*cost) 其中a為基圓半徑，t為角度（弧度制） 2.4.2，設(shè)計步驟 1，查相關(guān)資料并計算齒輪的參數(shù)： 分度圓直徑=m*z=3.5*11=38.5 齒頂圓直徑=

16、3.5*（11+2）=45.5 齒根圓直徑=3.5*（11-2.5）=29.75 基圓直徑=38.5*cos20=36.18 分度圓齒槽角=360÷11÷2=16.36 2,以齒頂圓直徑繪制一圓，拉伸20厚。 3,建立表達式如下 其中a為漸開線起始角度，b為終止角度，r為基圓半徑，t為系統(tǒng)變量可取0——1不等。u為弧度轉(zhuǎn)換。xt是變量x的函數(shù)表達式，yt是變量y的函數(shù)表達式。 4、插入曲線-規(guī)律曲線-【根據(jù)方程f(x):定義x、定義y；根據(jù)恒定值定義z，這里z坐標(biāo)的

17、變化規(guī)律為恒定值0（可根據(jù)情況任意確定）】，最后點確定。生成漸開線如下圖： 2.5 主動軸的造型設(shè)計 設(shè)計思路： 軸是組成零件和機器的重要零件，一切做回轉(zhuǎn)運動的傳動零件（如齒輪），都必須安裝在軸上進行運動及動力的傳遞。在UG中，可通過創(chuàng)建草圖，運用“回轉(zhuǎn)”命令即可完成軸的造型特征，最后對零件進行必要的倒角操作。 設(shè)計步驟： 1. 啟動UG程序，新建一個名為zhudongzhou.prt的部件文件，其單位為mm 2. 選擇“起始”|“建?！泵睿M入建模狀態(tài) 3. 單擊“草圖”按鈕，系統(tǒng)彈出“草圖平面選擇工具條” 4. 單擊按鈕，以x-y面為草圖基準(zhǔn)面，進

18、入草圖繪制模式，用直線命令繪制如圖所示的草圖 5. 單擊完成草圖按鈕，返回建模模式 6. 單擊回轉(zhuǎn)圖標(biāo)，在回轉(zhuǎn)對話框中設(shè)置參數(shù)，如圖所示，單擊確定，即可生成所需實體 7．，對水平面進行偏置，參數(shù)如圖所示，以此為基準(zhǔn)面，繪制草圖，如下圖 8,點擊完成草圖按鈕，對草圖進行拉伸，參數(shù)如圖所示,得到主動軸的三維造型。 9，選擇“插入”|“細(xì)節(jié)特征”|“倒斜角”命令，系統(tǒng)彈出“倒斜角”對話框。設(shè)置參數(shù)如圖所示，選擇所要倒角的邊。單擊“確定”按鈕即可生成所需的實體。 2.6 彈簧的造型設(shè)計 設(shè)計思路： 在運用UG設(shè)計彈簧時，主要運用

19、到“螺旋線”和“沿導(dǎo)引線掃掠”兩個命令。只要對端面結(jié)構(gòu)沿著指定的導(dǎo)引線進行掃掠即可。 設(shè)計步驟： 1， 用“螺旋線”命令創(chuàng)建所需的螺旋導(dǎo)引線 2， 進入到草圖設(shè)計環(huán)境下，在導(dǎo)引線的一段繪制出彈簧的截面曲線 3， 用“沿導(dǎo)引線掃掠”命令，對已畫好的彈簧截面沿著導(dǎo)引線掃描生成所需的彈簧結(jié)構(gòu) 4， 根據(jù)設(shè)計的需要對彈簧進行一定的處理 2.7 螺栓，螺母的造型設(shè)計 螺母的參數(shù)化設(shè)計 1， 查相關(guān)資料得到螺母（GB/T6171）的規(guī)格參數(shù)，如圖所示 2， 啟動UG程序，新建一個名為螺母.prt的部件文件，其單位為mm 3， 選擇“起始|建?！泵睿M入建模模式 4，

20、 選擇“工具|表達式”命令，系統(tǒng)會彈出“表達式”對話框，建立相應(yīng)的表達式如圖所示 2.8 其他零件的造型設(shè)計 第三章 機油泵的裝配 3.1 機油泵的裝配結(jié)構(gòu)分析 由上文對機油泵的結(jié)構(gòu)分析可知，齒輪油泵主要有齒輪，齒輪軸，泵蓋，泵體及其附件組成，泵體，泵蓋及齒輪是齒輪油泵的主要零件，就泵體而言，其內(nèi)腔為一個主動齒輪和一個從動齒輪，同時有兩個齒輪軸進行傳動。泵蓋與泵體間用螺栓螺母進行固定，采用墊片進行密封，造型設(shè)計采用自底而上的設(shè)計方法，即先對齒輪油泵的各個構(gòu)成零部件進行建模，然后再將個零部件進行裝配成齒輪油泵模型。 3.2 機油泵

21、的裝配 1,啟動UG程序，新建一個名稱為zhuangpeiti.prt的部分文件，其單位為mm 2，選擇“起始”|“建?！泵?，進入建模模式 3，選擇“裝配”|“組件”|“添加現(xiàn)有組件”命令，將零件部件2.prt，即泵體作為裝配父組件，坐標(biāo)為（0,0,0），如下圖所示 5， 選擇“添加現(xiàn)有組件”命令，單擊“選擇部件”按鈕，指定添加齒輪部分文件3.prt，定位選擇“配對”方式，單擊“確定”按鈕，彈出“配對條件”對話框。單擊“配對條件”對話框中的“中心”按鈕，選擇齒輪中心，和泵體左面孔中心，點擊確定，完成左側(cè)齒輪的裝配 ，右側(cè)亦然，效果如圖。 6，選擇“添加現(xiàn)有組件

22、”命令，單擊“選擇部件”按鈕，指定添加從動軸部分文件7.prt，定位選擇“配對”方式，單擊“確定”按鈕，彈出“配對條件”對話框。單擊“配對條件”對話框中的“中心”按鈕，選擇從動軸中心，和右側(cè)齒輪中心，點擊確定，完成從動軸的裝配 6， 對主動軸的裝配，選擇主動軸部分文件1.prt，定位選擇“配對”方式，單擊“確定”按鈕，彈出“配對條件”對話框。單擊“配對條件”對話框中的“中心”按鈕，選擇主動軸中心，和左側(cè)齒輪中心，點擊確定 7， 泵蓋墊片的裝配，選擇主動軸部分文件1.prt，定位選擇“配對”方式，單擊“確定”按鈕，彈出“配對條件”對話框。單擊“配對條件”對話框中的“配對”按鈕，單擊確

23、定，完成對墊片的裝配。 8， 泵蓋的裝配，選擇主動軸部分文件1.prt，定位選擇“配對”方式，單擊“確定”按鈕，彈出“配對條件”對話框。單擊“配對條件”對話框中的“中心”按鈕，選擇泵蓋右側(cè)螺孔，墊片右上螺孔，單擊確定，單擊“配對條件”對話框中的“距離”按鈕，完成泵蓋的裝配 9， 螺栓及墊片的裝配，選擇部件文件，配對條件為“中心”和“距離”，點擊確定，即可完成裝配，得到下圖所示圖樣。 10，泵蓋上墊圈，球體的裝配，選擇相對應(yīng)的部分文件，配對條件為“中心”和“距離”，點擊確定，結(jié)果如下圖所示。 10， 泵蓋螺釘，螺母的裝配，配對條件為“中心”和“距離”，螺釘?shù)难b配需要設(shè)置參數(shù)，如下圖，螺母的裝配，直接在裝配條件下，點擊確定，即可完成 11， 管接頭，墊片的裝配，同上，配對條件為“中心”和“距離”，完成如圖 第四章 機油泵的工程圖 4.1 工程圖分析 4.2 操作步驟 1，啟動UG，打開模型文件zhuangpeiti.prt，單擊“起始”選擇進入“制圖”模塊，系統(tǒng)將彈出如圖所示的“插入圖紙頁”對話框,參數(shù)如圖所示 2，選擇菜單命令“插入”|“視圖”|“基本視圖”，并彈出“基本視圖”工具欄，選擇后視圖，單擊圖紙區(qū)域，則添加實體模型右視圖，再選擇俯視圖，則添加實體模型俯視圖 44