基于UG的齿轮泵三维设计与仿真运动

西安航空职业技术学院 毕 业 设 计（论 文）论文题目：基于UG的齿轮泵设计、装配以及运动仿真所属系部： 航空制造工程系指导老师： * 职 称 ： 讲师 学生姓名： * 班级、学号: 专 业： 计算机辅助设计与制造西安航空职业技术学院制2013年1月15日 西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书题目： 基于UG的齿轮泵设计、装配以及运动仿真任务与要求：1. 用UG的实体造型功能对齿轮泵的各个零部件进行造型2. 用UG的装配功能对齿轮泵进行装配并作出分解图3. 用UG的运动仿真功能对齿轮泵进行运动仿真时间： 2012年 11月 15日 至 2013 年 1 月 15 日 共 8 周所属系部： 航空制造工程系学生姓名： * 学 号： 专业： 计算机辅助设计与制造指导单位或教研室： 计算机辅助设计与制造教研室指导教师： * 职 称： 讲师西安航空职业技术学院制2012年 11月 15 日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字第一周查询资料第二周零部件的实体造型第三周对齿轮泵进行装配第四周-第五周运动仿真第六周-第七周编写说明书第八周绘图（装配图、标准视图并打印）教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。附件二： 航空制造工程系 系毕业设计(论文)教师指导记录表指导教师*职称讲师教研室计辅学生姓名*题目基于齿轮泵的设计、装配及运动仿真专业班级计算机辅助设计与制造第一次指导第二次指导第三次指导注：本表由指导教师根据毕业设计(论文)指导工作方案和实际情况填写，在指导工作完成后交系（部）保存，作为计算教师指导工作量的主要依据之一；摘 要计算机辅助设计与制造要求掌握机械产品设计的基本知识与技能，熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能应用计算机熟练进行零部件的辅助设计，熟悉三维设计方法，了解现代设计方法。本次毕业设计叙述了齿轮泵的介绍，主要内容有：1齿轮泵壳体各零部件的测绘；2齿轮泵壳体的装配；3. 齿轮泵的运动仿真；该论文主要是将CAD/CAM技术应用于三维机械结构设计，运用三维造型软件UG对齿轮泵进行结构测绘，并对齿轮泵各零部件进行装配，为齿轮泵的结构设计和改良提供了有效的设计技术资料。关键词：UG、齿轮泵、建模、装配、运动仿真ABSTRACT Computer aided design and manufacturing requires knowledge of mechanical product design basic knowledge and skills, be familiar with mechanical product design procedure and basic technical elements, can the application of computer skilled carry on parts of the aided design, familiar with three dimensional design method, understand the modern design method. The graduation design described the gear pump is introduced, and the main contents are:1. Pump shell parts of surveying and mapping;2. Pump shell assembly;3.Pump of the motion simulation; This thesis mainly is the CAD/CAM technology used in 3 d mechanical structure design, the use of three-dimensional modeling software UG to pump structure surveying and mapping, and the gear pump parts for assembly, for pump structure design and improved provides effective design technical dataKEY WORDS： UG 、 Pump 、Modeling 、 Assemble 、Motion simulation目录摘要2设计概述3第一章各组件的三维设计41.1 泵体的三维设计41.2齿轮轴三维设计101.3端盖三维设计131.4螺钉三维设计151.5其余构建的模型18第二章 各组件的装配192.1 新建装配文件与添加组件192.2装配齿轮与齿轮轴202.3配对端盖212.4螺钉的配对22第三章创建爆炸图233.1 自动爆炸233.2编辑爆炸图24第四章运动仿真244.1 新建仿真244.2定义连杆254.3定义质量特性264.4定义运动副274.5定义齿轮副284.6解算方案284.7解算29总结30致 谢31参考文献32第一章 各组件的三维设计 1.1 泵体的三维设计1.1.1新建文件单击“标准”工具条中的“新建”按钮，系统弹出“文件新建”对话框，在“模板”栏中选择“模型”然后选择“单位”为“毫米”，在”新文件名” 栏的“名称”文本框中输入“beng ti”, 在“文件夹”文本框中输入文件的保存位置，单击，完成新文件的建立。如图1.11所示图1.11 文件新建1.1.2设置草图首选项系统进入模型设计界面。单击主菜单中的“首选项”菜单，在弹出的下拉菜单中选择“草图”，系统弹出“草图首选项”对话框，将“小数位数”改成“1”，“文本高度”改成“2.5”，“尺寸标签”改成“值”，其他采用默认设置，如图1.12所示。单击完成草图首选项的设置。图1.12 草图首选项1.1.3创建拉伸特征。1）选择草图绘制平面。设图层21为工作图层，单击“特征”工具条中的“草图”按钮，系统要求选择绘制草图平面如图1.13，在绘制区选择基准CSYS的XZ的平面，单击完成。绘制如图1.14所示的草图。图1.13 CSYS基准 图1.14 泵体草图2）创建拉伸特征1。单击“特征”工具条中的“拉伸”按钮，系统弹出拉伸对话框，单击“界面”栏中的“选择曲线”，在绘图区选择如图1.15所示的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制”栏的终点“距离”中输入“36”，其余采用默认，单击完成本次拉伸。如图1.15所示3）创建拉伸特征2。单击“特征”工具条中的“拉伸”按钮，系统弹出拉伸对话框，单击“界面”栏中的“选择曲线”，在绘图区选择如图1.16所示的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制”栏的终点“距离”中输入“18，在“布尔运算”栏的布尔下拉列表中选择“求差”，其余采用默认。如图1.16 图1.15 拉伸泵体 图1.16 拉伸泵腔4）创建拉伸特征3。击“特征”工具条中的“拉伸”按钮，系统弹出拉伸对话框单击“界面”栏中的“选择曲线”，在绘图区选择如图1.17示的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制”栏的开始“距离”中输入“-4”,终点“距离”中输入“45”，不运算栏中的“布尔”下拉菜单中选择“求和”，其余采用默认。如图1.17所示 图1.17 拉伸3 图1.18 选择草图平面5）创建拉伸特征4的草图。在泵体侧面（图1.19所示）建立如图1.110所示的草图。 图1.19 草图 图1.110 拉伸螺纹孔6）创建拉伸特征4。击“特征”工具条中的“拉伸”按钮，系统弹出拉伸对话框，单击“界面”栏中的“选择曲线”，在绘图区选择如图1.110示的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制”栏的开始“距离”中输入“0”,终点“距离”中输入“12”，不运算栏中的“布尔”下拉菜单中选择“求差”，其余采用默认。 图1.111 拉伸退刀槽 图1.112 拉伸输油孔7) 创建拉伸特征5。击“特征”工具条中的“拉伸”按钮，系统弹出拉伸对话框，单击“界面”栏中的“选择曲线”，在绘图区选择如图1.111示的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制”栏的开始“距离”中输入“10”,终点“距离”中输入“12”，不运算栏中的“布尔”下拉菜单中选择“求差”，其余采用默认。如图1.111。1.1.4创建镜像特征。执行特征工具条中的“镜像特征”命令，选择如图1.1-12所示的三个拉伸特征，选择CSYS基准中的XZ平面，单击完成镜像特征。图1.112 镜像特征 图1.113 回转草图1.1.5创建回转特征。首先在YZ平面内建立如图1.113所示草图，然后单击特征工具条中的“回转”命令。限制栏开始“角度”为“0”终点“角度”为“360”。如图1.1-14所示 图1.113 回转特征 图1.114 附着特征1.1.6创建突台特征。单击特征工具条中的“突台”命令，“直径”填写“25”，“高度”填写“10”，“锥角”填写“0”，然后选择如图所示的放置面，单击，选择“点对点”,再选择如图1.114所示的圆弧，选择“圆弧中心”。图1.115 创建螺纹特征1.1.7创建螺纹特征。执行特征操作工具条中的“螺纹”命令，“类型”选择“详细”，数值如图，起始面是最左端的平面，其余默认。6M61和2G1/4的螺纹不再详细叙述。结果如图1.1161.1.8创建边倒圆角特征执行“特征操作”工具条中的“边倒圆”命令，然后选择如图1.1-16所示各边，“半径”填“2.5”，单击确定。完成边倒圆。图1.116 边倒圆1.2齿轮轴三维设计1.2.1 绘制渐开线1）在UG nx5.0中执行“文件”“新建”命令，新建模型文件“chi lun zhou”。2）执行“工具”“表达式”命令，输入如图1.21所示的表达式图1.21 表达式3）执行“插入”“曲线”“圆弧/圆”命令，以原点为圆心，绘制半径分别 ra，r，和rf的三个圆，如图1.22所示 图3.2 三圆 图1.23 渐开线4）执行“插入”“曲线”“规律曲线”命令，以，xt，zt为参数 绘制渐开线，如图1.23所示。1.2.2 绘制齿形草图1）执行“编辑”“曲线”“修剪”命令，剪除渐开线曲线在齿顶 和齿根圆以外的部分，如图1.24所示 图1.24 修剪曲线 图1.25 绘制直线2）执行“插入”“曲线”“直线” 命令，绘制原点 渐开线和分度圆交点的直线，如图1.25所示3）执行“编辑”“变换”“绕点旋转”旋转上面所绘制的 a角度，如图36.26所示，并以旋转所得直线伟轴镜像渐开线如图1.27所示 图1.27 镜像曲线 图1.28 绘制齿廓1.2.3 创建齿轮1）执行“直线与圆弧”工具条中的“圆（切-切-切）”命令，并做相修剪应绘制如图1.2-8所示的曲线。2）执行特征工具条中的“拉伸”命令，绘制齿轮毛坯，如图1.2-10所示 图1.29 拉伸齿轮坯 图1.210 拉伸求差 3）执行特征工具条中的“实例特征”命令，选择“圆形阵列”，然后选择图1.211所示的特征，“方法”为“常规”，“数量”为14，“角度”为“360/4”。效果如图1.212所示。 图1.211 圆形阵列 图1.2-12 创建圆台1.2.4创建轴1）隐藏上述草图曲线，执行特征工具条中的“土台”命,“直径”为3， “高度”为2，“拔模角”为0。如图1.22所示。并执行特征中的“割槽”命令和特征操作中的“倒斜角”命令，切槽尺寸为2，倒斜角尺寸为，2）在齿轮的另一面建立图1.23所示的草图所示，并执行回转命令，并执行特征中的“割槽”命令和特征操作中的“倒斜角”命令，切槽尺寸为2，倒斜角尺寸为结果如图3.4所示 图1.23 轴草图 图1.24 回转轴3）执行特征工具条中的“键槽”命令，绘制的槽，距离台肩的距离为，如图所示 图1.25 创建键槽特征1.3端盖三维设计1.3.1 绘制草图1）新建文件。在UG NX 5.0建模块中执行“文件”“新建”命令，建立“ duan gai”文件。2）建立主体草图。在CSYS基准中的XZ平面中建立如图1.3-1所示的草图 图1.31 端盖草图 图1.32 宊台草图3）建立突台草图。在距离XZ平面22的平面内建立如图1.32所示的草图1.3.2 创建拉伸1）拉伸主体。执行特征工具条中的拉伸命令，选择如图1.33所示的截面，拉伸距离为15 图333 拉伸主题 图1.34 拉伸突台2）拉伸突台。执行特征工具条中的拉伸命令，选择如图1.34所示的截面，拉伸距离为7，“布尔”为“求和”如图1.3-4所示3）拉伸沉孔。执行特征工具条中的拉伸命令，选择如图1.35所示的截面，拉伸起始距离为，终点距离 5，“布尔”为“求差”如图1.3-5所示 图1.35 拉伸沉孔 图1.36 孔1.3.4 创建孔1）孔。执行特征工具条中的“孔”命令，“直径”3， “深度”2，“锥角”20。如图1.36所示1.3.5 倒圆角1）倒圆角。执行特征操作工具条中的“倒圆角”命令，选择如图1.37所示各边，半径为2.5，哦如图1.38所示 图1.37 倒圆角 图1.38 端盖1.4螺钉三维设计1.4.1 创建螺栓主体1）新建文件。在UG NX 5.0建模块中执行“文件”“新建”命令，建立“ luo ding”文件。2）创建主体。执行特征工具条中的“圆柱”命令，“矢量”选择X轴负方向，“直径”0， “深度”5。如图3.36所示 图1.41 圆柱 图1.42 突台3）突台螺柱。执行特征工具条中的“圆柱”命令，“矢量”选择X轴正方向，“直径”0， “深度”5。如图1.42所示4）孔。执行特征工具条中的“孔”命令，“矢量”选择X轴正方向，“直径”6， “深度”5，“锥顶角”120。如图1.43所示 图1.43 拉伸孔 图1.44 边倒圆1.4.2倒圆角执行特征操作工具条中的“倒圆角”命令，选择如图所示截面，半径为0.5， 如图1.44所示。1.4.3倒斜角执行特征操作工具条中的“倒斜角”命令，选择如图所示截面，半径为0.5， 如图1.45所示 图1.45 倒斜角 图1.46 内六角草图1.4.4创建孔1）草图。执行特征工具条中的“草图”命令，建立如图1.46所示草图，2）拉伸。执行特征工具条中的“拉伸”命令，选择如图1.47所示截面，“终点”距离为3，“布尔”为“求差”，如图所示 图1.47 拉伸内六角孔 图1.48 螺纹1.4.5创建螺纹建立螺纹特征。执行特征操作工具条中的“螺纹”命令，“小径”4.5.，“长度”20，“螺距”.25，“度”60。 如图1.4-8所示。1.5其余构建的模型 （1）填料压盖 （2）齿轮 （3）压紧螺母 （4）铆钉第二章 各组件的装配2.1 新建装配文件与添加组件1）新建文件。单击“标准”工具条中的“新建”按钮，系统弹出“文件新建”对话框，选择“模型”“模板”中的“装配”项，在“单位”下拉列表中选择“毫米”，在“新文件名”栏的“名称”文本框中输入“zhuang pei”，单击“确定”完成新建文件。如图21所示图21 文件新建2）添加组件。执行“装配”“组件”“添加组件”命令，或单击按钮，系统弹出如图22所示的“添加组件”对话框。然后单“打开”按钮，然后在“部件名”对话框中选择所需部件，然后单击“确定”如图23所示，在“放置”栏的下拉菜单，中选择“绝对原点”，并选中“scatter”然后单击确定，结果如图24所示 图22 选择文件 图23 添加组件 图24 添加结果2.2装配齿轮与齿轮轴1）为了方便装配我们首先将泵体沿着Z轴旋转80度，执行装配工具条中的“重定位组件“命令”，选择泵体然后单击“确定”，选择“绕直线旋转”按钮，“坐标”选择“0，0，0”单击“确定”，“矢量”选择Z轴，单击“确定”，“角度”填写80，单击“确定”。2）执行装配工具条中的“配对组件“命令，“配对类型”选择“中心”，“配对对象”选择“对”，然后选择齿轮轴圆柱表面，和与其配对的圆柱表面，单击“应用”，结果如图2-5所示 图25 中心 图26 配对3）执行“配对类型”中的“配对”命令，选择齿轮右侧表面，以及泵体上与其破解诶对的表面，单击“应用”，结果如图26所示。4）配对齿轮。（1）首先将齿轮配对到泵体当中，方法同3）结果如图27所示 图3.77 结果 图28 相切（2）执行配对类型中的“相切”按钮，然后选择了齿轮轴的齿面与论吃的齿面如图2-8，单击应用。2.3配对端盖1）旋转端盖。执行装配工具条中的“重定位”命令，选择端盖单击“应用”，然后选择“绕）直线旋转”令，“点位置”选择默认，“旋转轴”选择Z轴，“角度”填80度，单击确定。2）配对端盖。执行装配工具条中的“配对组件“命令，“配对类型”选择“中心”，“配对对象”选择“2对2”，选择端盖上的铆钉孔的圆柱面以及泵体上与齐对应的空的圆柱面，然后选择另一对圆柱面，单击“应用”结果如图29所示，在执行命令，选择段盖上的面以及与泵体上相对应的面，单击“确定”，结果如图210所示. 图29 中心 图210 配对2.4螺钉的配对1）添加螺钉。首先执行装配工具条中的“添加组件”按钮，“部件”栏中“添加部件”选择“luoding”，“重复”栏中“数量”填写“3”，“放置”栏中的“定位”下来菜单中选择“选择原点”，并选中“scstter”，单击“应用”，然后在装配空间里选择一个合适的点，这样就有添加进来了两个螺钉，童言的方法，再添加进来一个“铆钉”，结果如图211所示2）中心对齐。执行装配工具条中的“配对组件“命令，“配对类型”选择“中心”，“配对对象”选择“对”，然后选择螺钉圆柱表面，和与其配对的圆柱表面，单击“应用”，同样的方法将其余两个螺钉进行中心对齐。结果如图2-12所示图211 添加螺钉 图212 中心 图213 配对3）平面配对。执行“配对类型”中的“配对”命令，选择螺钉右侧表面，以及泵体上与其配对对的表面，单击“应用”， 同样的方法将其余两个螺钉进行配对，结果如图213所示。2.5镜像装配执行装配工具条中的“镜像装配“命令，单击“下一步”，选择刚装配好的三个螺钉，单击“下一步”，单击“创建基准平面”按钮，“类型”选择“按某一距离”，然后选择XY平面 ，距离填“61.5”单击“应用”。装配结果图。其余组件的装配不再详细叙述，结果如图214所示图214第三章 创建爆炸图3.1 自动爆炸单击“爆炸图”工具条的“创建爆炸图”按钮，在弹出测“名称”对话框中填“bao zha tu”，单击应用，然后单击“自动爆炸”按钮，然后单击“全选”按钮，确定后系统要求填写“距离”，填为“50”单击确定，系统自动创建爆炸图。3.2编辑爆炸图单击“爆炸图”工具条中的“编辑爆炸图”按钮，系统弹出“编辑爆炸图”对话框，如图31所示，点亮“选择对象”如图3-2然后选择“duan gai”，然后点亮“移动对象”按钮，然后用鼠标拖动坐标系移动到合适位置如图33所示。其余组件均这样操作。结果图34所示 图31 选择对象 图32 移动对象 图33 编辑距离 图34 爆炸结果第四章 运动仿真4.1 新建仿真1）启动UG NX 5.0程序，选择“文件”“打开”或者单击“打开”图标打开文件“zhuang pei”。2）单击“标准”工具条中的“开始”按钮，弹出开始子菜单。在子菜单中，选择“运动仿真”选项，系统进入“运动仿真”模块。3）单击“运动导航器”图标，系统弹出运动导航器窗口。4）右键单击“运动导航器中的节点，如图41所示，选择“新建仿真”选项，弹出“环境”对话框。 图41 运动导航器 图42 新建仿真5）选择“动力学”单选按钮，单击“确定”，定义新的仿真方案motion-，如图42所示。6）选择“首选项”“运动”命令，弹出“运动首选项”对话框。单击按钮，弹出“全局中立常数”对话框，如图43所示，设置GX和GY的值为0，GZ的值为-9806.65，然后单击确定按钮。图43 重力常数 图44 静态线框7）右键单击屏幕，在弹出的菜单中选择“渲染式样”-“静态线框”命令，则模型显示如图44所示。4.2定义连杆单击“连杆和运动副”工具条中的“连杆”按钮，弹出连杆对话框，如图45所示，“选择对象”选择“泵体”，“设置”选择“固定的”其余默认。单击确定。用同样的方法将“chu lun”和“chi lun zhou”也定义为连杆，注意“设置”中的“固定”不能选中。 图45 定义连杆 4.3定义质量特性执行主菜单中的“工具”“材料属性”，系统弹出“材料”对话框，如图46所示，选择“过滤”栏中的“库”按钮，系统弹出搜索准则对话框，如图47所示。点击“匹配数”按钮，单击确定，系统弹出“搜索结果”对话框，如图48所示，选择3“steel”单击确定。 图46 库 图47 匹配数 图48 选材 图49 定义转动副4.4定义运动副1）首先，在部件导航器中将“duan gai”“不显示”。单击“连杆和运动副”工具条中的运动副按钮，系统弹出运动副对话框，如图4-9所示，“类型”选择“旋转副”，然后选择“chi lun”的轴端外圆，如图4-10所示所示，注意确保Z轴与齿轮轴线重合。单击确定。 图410 选择方向/位置 图411 驱动类型2）定义运动副驱动类型。用同1）中的方法将“chi lun zhou”也定义为转动副，在单击确定之前，单击“驱动类型”按钮，选择“恒定”，如图4-11所示。然后单击确定。4.5定义齿轮副单击“连杆与运动副”工具条中的“齿轮副”按钮，系统弹出齿轮副对话框如图4-12所示，选择“J00”和”J002”,然后直接单击确定。结果如图4-13所示图412 定义齿轮副 图413 选择运动副 4.6解算方案单击“运动”工具条中的“解算方案”按钮，系统弹出解算方案对话框如图4-14所示，“解算方案类型”下拉菜单，选择“常规运动”，然后单击确定。 图414 结算方案 图415 解算4.7解算单击“运动”工具条中的解算按钮，系统弹出：运动驱动对话框如图4-15所示，选中“J003”运动副，“步长”填2，“步数”填000，单击“但不向前”按钮，到此，齿轮泵运动起来了！模拟工作原理原理。如图4-16所示，红色箭头为油液 图416 运动演示总结通过本次课程设计使我对UG零件从建模、装配到仿真的过程有了一个清晰的认识，同时也为以后工作做了点准备。其实，本此课程 不仅使我对UG 设计软件的操作进一步熟练的了，而且也使我对机械工作原理运动仿真的应用有了进一步的了解。在设计的过程中我的受益是不少的，不仅可对许多以前学过的知识进行回忆，同时也加深了对这些知识的记忆，最重要的是在设计过程中学到了许多新知识和发现自己的一些不足。随着毕业日子的逼近，毕业设计也接近尾声。在指导老师的带领下，我终于顺利完成毕业设计（论文）。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，毕业设计不是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。 这次毕业设计是我明白了自己的知识还是比较欠缺的。自己要学的知识还有很多，以前总是觉得自己什么都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。注重理论与实践的相结合。致 谢本论文是在指导老师悉心教诲指导下完成的，在整个毕业设计期间，得到了导师的认真指导和帮助，导师的严谨学风和渊博学识使本人受益匪浅，在此表示诚挚的敬