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摘 要
机油泵是内燃机润滑系统的心脏，它的好坏直接影响内燃机的可靠性和耐久性。发动机工作时，机油泵将油底壳机油抽出并加压后排向润滑油道，提高机油压力，保证机油在润滑系统内不断循环。
本次设计的内容是车用发动机齿轮油泵的逆向设计，主要运用游标卡尺，千分尺等工具进行测量。在运用Pro/E进行立体建模，对机油泵的机构进行分析和了解，并进行从新的设计。在Pro/E立体建模后将所建立的模型各个零件即有这些零部件组成的装配模型导入AutoCAD中，进行标注。
在设计中选取的是金杯面包车上发动机的机油泵，该机油泵为齿轮形式。该种类的机油泵具有机构简单、加工方便、工作可靠、能产生较高压力等优点，因此得到广泛使用。
逆向设计是20世纪90年代才发展起来的，一种以先进产品设备的实物、样件、软件(包括图样、程序、技术文件等)或影像作为研究对象，应用现代设计方法学、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统分析和研究、探索掌握关键技术，进而开发出同类的更为先进的产品技术。
关键词: 发动机齿轮油泵、测量、Pro/E、AutoCAD、逆向设计
Abstract
Oil pump is the heart of the internal combustion engine lubrication system, it will have a direct impact on the reliability of the internal combustion engine and durability. Engine work, oil pump oil sump oil will drawn back to lubricating oil pressure, improve the way oil pressure, ensure the oil in the lubricating system ceaselessly inside loop.
This design is the content of gear pump vehicle engine of reverse design, the main use vernier caliper, micrometer tools such as measurements. In using Pro/E, stereo modeling of oil pump agencies analyze and understand, and new design from. In Pro/E stereo modeling after the model of each part is composed of these parts assembly model AutoCAD, introduction to mark.
In the design of the selection of golden cup is my van engine oil pump, the machine oil pump for gear form. This kind of machine oil has simple structure, convenient processing, reliable operation, can produce such advantages as high pressure, so widely used.
Reverse engineering is the 1990 s, we developed a kind of advanced products, equipment of the physical, sample, software (including drawings, procedures, technical documents, etc.) or the image as the research object, the application of the modern design methodology, production engineering, materials science and relevant professional knowledge system analysis and research, exploration mastering key technology, and then developed the same kind of more advanced product technology.
Keyword: Engine gear pump, reverse design, measurement, Pro/E、AutoCAD
目 录
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Adstrictx…………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论…………………………………………………………………………… 1
1.1机油泵总成的作用及分类………………………………………………………1
1.2齿轮式机油泵总成工作原理的结构特点………………………………………1
1.3逆向工程技术发展、现状与应用…………………………………………………2
1.3.1逆向工程的发展……………………………………………………………2
1.3.2逆向创新设计的概念………………………………………………………2
1.3.3逆向工程技术在汽车产品设计中的应用…………………………………3
1.4设计的主要内容…………………………………………………………………4
第2章机油泵零件尺寸的测量…………………………………………………… 5
2.1零件的测量即测量工具的介绍…………………………………………………5
2.2齿轮的参数……………………………………………………………………… 5
2.3主动轴即从动轴的参数…………………………………………………………6
2.4限压阀各部件的参数……………………………………………………………6
2.5机油泵壳体参数…………………………………………………………………7
2.6本章小结……………………………………………………………………………7
第3章 Pro/E建模和CAD图纸绘制………………………………………………10
3.1Pro/E软件介绍……………………………………………………………10
3.1.1 Pro/ENGINEER 的优点……………………………………………………10
3.1.2参数化定义……………………………………………………………11
3.2 Pro/E参数化建模运用…………………………………………………………11
3.3按测量建立3D模型………………………………………………………………15
3.3.1 Pro/E齿轮模型建立过程………………………………………………15
3.3.2 Pro/E主动轴从动轴的模型建立………………………………………30
3.3.3限压阀个零部件的模型建立……………………………………………31
3.3.4壳体各零部件的模型建立………………………………………………32
3. 4AutoCAD软件的介绍……………………………………………………………33
3. 5Pro/e输出二维图并在AutoCAD下规范标注…………………………………33
3.6本章小结……………………………………………………………………33
第4章 Pro/E模型的模拟仿真机油泵…………………………………………33
4.1 Pro/E模型的模拟仿真…………………………………………………………34
4.1.1 基本物理方程……………………………………………………………34
4.1.2 湍流模型…………………………………………………………………34
4.2仿真模型的建立…………………………………………………………………34
4.3内部流场的数值模拟计算………………………………………………………35
4.3.1 网格划分…………………………………………………………………35
4.3.2 边界条件…………………………………………………………………35
4.3.3 多参考系模型（MRF）……………………………………………………35
4.3.4 求解方法…………………………………………………………………36
4.4 计算结果及其分析……………………………………………………………36
4.5本章小结…………………………………………………………………………37
第5章机油泵流量与校核计算……………………………………………………38
5.1机油泵的流量计算………………………………………………………………39
5.1.1齿轮油泵平均流量的计算………………………………………………39
5.1.2齿轮油泵转数……………………………………………………………39
5.1.3理论流量…………………………………………………………………40
5.2半圆键的强度校核………………………………………………………………40
5.3本章小结…………………………………………………………………………40
结论………………………………………………………………………………………41
参考文献…………………………………………………………………………………42
致谢………………………………………………………………………………………43
附录A…………………………………………………………………………………44
附录B…………………………………………………………………………………46
绪论
1.1机油泵总成的作用及分类
机油泵的主要作用是对润滑表面提供润滑剂降低发动机运动时产生的摩擦；同时在润滑的过程中对发动机的缸体、活塞、连杆和曲柄等机构起到机油散热的作用。
机油泵的功能是将一定压力和数量的润滑油供到润滑表面。机油泵有齿轮形式的、转子形式、叶片式和柱塞式等多种形式，常采用的为齿轮式和转子式机油泵。
1.2齿轮式机油泵总成工作原理的结构特点
齿轮形式机油泵工作原理如图1-1所示。齿轮式机油泵由装在油壳体内的两个齿数和模数相同的主动齿轮、从动齿轮、进出油腔和限压阀等组成。齿轮与壳体的顶间隙、端面间隙均很小（一般为1/20~1/10mm），以减少机油漏损，提高机油泵的容积效率。
图1.1机油泵原理示意图
因油泵壳体内壁的间隙很小，当发动机工作时，主动齿轮带动被动齿轮，二者转向相反。齿轮将润滑油从进油腔带到出油腔，将机油泵的机械能变为机油的压力能，增大出油腔油压，润滑油便经出油口被压送到发动机有道中。同时，进油口因部分机油被带走而形成真空，机油便从进油口被吸入进油腔。机油泵不断工作，保证机油在润滑油路中不断循环。
齿轮机油泵具有机构简单、加工方便、工作可靠、能产生较高压力等优点，因此得到广泛使用。
汽油机的机油泵多利用配气机构凸轮轴的螺旋齿轮直接或间接的通过传动轴驱动，同时，驱动分电器，它与凸轮轴的传动比为1:1。齿轮泵由装在壳体内的一对齿轮所组成，齿轮两侧有端盖，壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔内。在压油区一侧，由于轮齿在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去，从压油腔输送到压力管路中去。在齿轮泵的工作过程中，只要两齿轮的旋转方向不变，其吸、排油腔的位置也就确定不变。这里啮合点处的齿面接触线一直分隔高、低压两腔起着配油作用，因此在齿轮泵中不需要设置专门的配流机构，这是它和其它类型容积式液压泵的不同之处。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。
1.3逆向工程技术发展、现状与应用
1.3.1逆向工程的发展
逆向工程 ReverseEngineering,RE 是近年在计算机技术、数控测量技术和 CAD/CAM技术发展基础上产生的新技术。逆向工程是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有 CAD 模型的情况下,按照现有零件实物、利用各种数字化技术及 CAD 技术重新构造原型CAD模型,然后将此模型用于产品的分析、制造和加工生产的技术 。反求工程大致可分为数据采集、数处理、曲面重构建模和模型检验修正等个步骤。目前,随着科技的日新月异和市场全球化,世界范围内的市场竞争越来越激烈,要求在提高产品的品质和性能的同时缩短产品的生产周期,因此,逆向工程在飞机、汽车、家电等模具相关行业越来越受到重视。本文介绍了具体的测量实例以及在 Pro/E三维设计软件环境中实现产品逆向的过程。
1.3.2逆向创新设计的概念
设计是一项目标明确、思维创新、难点攻关的脑力劳动。设计与知诅l有着很强的关联性：知识不等同于设计，但在实践过程中，知识在相当大的程度上也被认为是设计。新技术新设备的出现，以及产品市场的全球化，使得创造性得到了极致的发挥。当今市场的典型特点是：进入市场更加迅速，对个性分明的新产品需求更加旺盛。面对如此强烈的市场挑战，涌现出对先进的设计方法学的更多思考，以减少在设计过程中知识获取的时间，从而促进创新的思维发展。
CAD软件大多基于参数化定义的特征。这些特征方便的表达了设计意图及设计信息。设计师可以得到高层的形体定义参数，例如半径、长度、角度、厚度等，以及能指定几何体之间的约束，如强制相等、平行、垂直、共线、同心等。通过改变这些直观的参数及约束，可以在同一个模型上派生出多个配置，从而获取一个产品系列。通常，采用特征树的形式来记录设计过程的历史，使得设计过程可以重现。
然而在RE软件中，我们生成的是曲面(通常为自由曲面)。自由曲面主要体现在对尺寸及约束的强烈弱化，而在概念设计中我们正需要自由曲面编辑的灵活性， 无需把握设计意图或知识。尽管在自由曲面中采用了诸如权重、节点、控制顶剧¨41、控制曲线等底层形体参数作为调节手段，但这些参数对设计师而言是很不直观的，而且也很难预估变形后的结果。过去十多年发展了很多提高变形直观性的方法，这也在一定程度上提升了设计师通过网格或曲面变形来控制形体改变的能力。
产品逆向设计的过程及其关键问题产品的逆向设计是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处理（数据采集、数据处理），并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的模型（曲面模型重构），并进一步用系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的
过程。
在逆向设计中数据采集、数据处理、模型重构是产品造型设计逆向设计的三大关键环节。
数据采集（样件的表面数字化）是进行产品逆向设计的第一步。一般而言，数据采集可由接触式与非接触式两种来实现。接触式方法由于对物体的表面的颜色和光照没有要求， 因此物体边界的测量相对精确， 但对软质材料适应差且速度慢；而非接触式方式 （以激光为媒介的非接触三维表面数据采集法在采集实物模型的表面资料时， 采集速度快， 可形成 “点云” 资料， 缺点是精度较低而且对样件表面和光照有较高的要求。
数据处理的结果将影响模型重构的质量。在此阶段一般应进行数据预处理、 数据分块、 数据光顺三角化、 数据优化、 多视拼合、 噪声滤波、 拓扑建立
特征提取等工作。模型重构方案目前主要有三种：
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