[CAD图纸全套]车用发动机齿轮泵逆向设计[3D-PROE]

黑龙江工程学院本科生毕 业设计 I 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 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 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 ，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、 、 向设计 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 il is of it a on of to in is of of as In , of of is of to In of of is my of as so is 990 s, we a of of or as of of 、 龙江工程学院本科生毕 业设计 目 录 摘要 第 1 章 绪论 1 油泵总成的作用及分类 1 轮式机油泵总成工作原理的结构特点 1 状与应用 2 向工程的发展 2 向 创新设计的概念 2 向工程技术在汽车产品设计中的应用 3 计的主要内容 4 第 2 章机油泵零件尺寸的测量 5 件的测量即测量工具的介绍 5 轮的参数 5 动轴即从动轴的参数 6 压阀各部件的参数 6 油泵壳体参数 7 章小结 7 第 3 章 建模和 纸绘制 10 软件介绍 10 优点 10 数化定义 11 参数化建模运用 11 15 齿轮模型建立过程 15 主动轴从动轴的模型建立 30 压阀个零部件的模型建立 31 体各零部件的模型建立 32 3. 4件的介绍 33 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 3. 5e 输出二维图并在 规范标注 33 章小结 33 第 4 章 模型的模拟仿真机油泵 33 模型的模拟仿真 34 本物理方程 34 流模型 34 真模型的建立 34 部流场的数值模拟计算 35 格划分 35 界条件 35 参考系模型（ 35 解方法 36 算结果及其分析 36 章小结 37 第 5 章机油泵流量与校核计算 38 油泵的流量计算 39 轮油泵平均流量的计算 39 轮油泵 转数 39 论流量 40 圆键的强度校核 40 章小结 40 结论 41 参考文献 42 致谢 43 附录 A 44 附录 B 46 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 1 买文档送全套 纸，扣扣 414951605 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 2 绪论 油泵总成的作用及分类 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 3 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。 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 1/201/10以减少机油漏损，提高机油泵的容积效率。 图 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、低压两黑龙江工程学院本科生毕 业设计 4 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。 向工程技术发展、现状与应用 向工程的发展 逆向工程 E 是近年在计算机技术、数控测量技术和 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 型的情况下 ,按照现有零件实物、利用各种数字化技术及 术重新构造原型 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 三维设计软件环境中实现产品逆向的过程。 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 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。 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 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、黑龙江工程学院本科生毕 业设计 5 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： 面为基础的曲面构造法； 面片为基础的曲面构造法； 向工程技术在汽车产品设计中的应用 逆向工程是汽车产品最具实用价值的一种高科技技术咖啡形式，其发展前景是无法估量的。在 20世纪 90年代，国家汽车界兴起一种逆向工程的汽车产品开发方式。经过几年的发展，积累了很多 经验，取得巨大进步，可以说已经成为现代汽车产品开发的主流形式。 逆向工程技术在汽车产品设计中的世纪应用中主要有以下几个内容： 要用于汽车产品的改型或仿形设计。 现原产品的设计意图及重构三维数字化模型。 便修复或重制。 如检测产品的变性分析、焊接量等。以及加工产品与三维黑龙江工程学院本科生毕 业设计 6 数字化模型之间的误差分析。 逆向工程可以对已有汽车产品进行数据测量拟合、分析、改进设计和实现新产品的开发，它有效地支持了新产品影 响市场的速度，可以输出快速原型制作及模具加工的多种数据格式，支持不同用途。 逆向工程主要是依靠高度集成化、可视化、开放式的计算机技术和网络技术，构筑汽车产品，从概念构思、产品设计、工程分析、工艺制造、应用工程、市场服务，全过程实现无纸化、高精度、系统化得操作手段，最终将会为取消这一过程。就这样思维的方式而言，是思维先于实体、实体用于反证思维的你想逻辑形式，国际汽车界称之为逆向工程。 实施逆向工程的目的是为了更好地实现汽车产品设计的并行工程，是产品设计及其相关过程实行同步作业，并使之优化，大大提高产品设计的一 次成功率，从而缩短周期，降低成本，减少风险，提高质量，增强企业竞争力。 发展汽车产品开发能力，是当代汽车工业竞争的核心问题，逆向工程是一种具有实用价值的新型开发方式，而且还在不断发展中。他的意义在于揭示了汽车产品开发的本质与属性，并且构成了 21世纪汽车产品开发的大思路、大战略。 计的主要内容 （ 1）分析机油泵的结构特点，技术参数。游标卡尺等测量并确定机油泵的基本尺寸数据； （ 2）在 e 下建立三维立体模型，转化成二维 形后在 境下完成标注输出正式装配图、零件图。 （ 3）对机油 泵泵油量、机油泵进口、出口压力进行计算； （ 4）完成设计说明书。 第 2 章 机油泵零件尺寸的测量 件的测量即测量工具的介绍 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 7 在测量之前，需要初步了解机械设备的结构性能、工作原理和使用情况。对被测绘的每一个零件，要，并且还要大体了解被测绘零件的加工方法。把零件从总成上拆卸下来零件包括机油泵的主动齿轮、从动齿轮、主动轴、机油泵盖、机油泵壳体、限压阀等。 测量主要是采用游标卡尺进行测量。 游标卡尺，是一种测量 长度 、内外径、深度的量具。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。若从背面看，游标是一个整体。游标与尺身之间有一弹簧片，利用弹簧片的弹力使游标与尺身靠紧。游标上部有一紧固螺钉，可将游标固定在尺身上的任意位置。主尺一般以 毫米 为单位，而游标上则有 10、 20 或 50个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺 、五十分度格游标卡尺等。游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。深度尺与游标尺连在一起，可以测槽和筒的深度。 轮的参数 齿顶圆直径 齿根圆直径 高 h= 齿轮轴孔直径 数 10 主要计算公式： d=mz 各主要参数见表 轮各参数一览表 齿宽 s 槽宽 e 距 p 轮模数 m 数 z 10 齿顶高系数 1 齿隙系数 c* 度圆直径 d 30力角 20 齿顶圆 根圆 圆齿距 龙江工程学院本科生毕 业设计 8 基圆 顶高 根高 全高 h 动轴即从动轴的参数 主动轴的测量参数： 油泵的主动轴为一个阶梯轴 图 油泵主动轴示意图 轴的各断直径分别为 2= 3=15 4= 角 = 倒圆角 r=动轴的测量参数： 图 油泵从动轴示意图 直径 R= 轴长 倒角为 压阀各部件的参数 1. 阀体 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 9 图 油泵限压阀示意图 直径 内孔直径 顶直径 角 1= 倒角 2=. 阀弹簧 图 油泵限压阀弹簧示意图 螺旋数 13 弹簧直径 弹簧截面直径 弹簧高度 L=. 垫片 图 油泵限压阀垫片 1 示意图 图 油泵限压阀垫片 2 示意图 垫片 1：外圆直径 内圆直径 片厚度 h=片 2：外圆直径 内圆直径 片厚度 h=油泵壳体参数 图 油泵壳体下底面示意图 长 = 宽 厚度 动轴轴孔 动轴轴孔 油腔直径 龙江工程学院本科生毕 业设计 8 轴距 A=壁圆弧半径 壁尺寸： 6= 油泵壳体示意图 压阀腔的圆心到底座的距离 h=压阀排油孔直径 控直径 油阀腔尺寸： 动轴腔外圆直径 油泵壳体俯视示意图 栓孔直径 油盖： 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 9 图 油泵下端盖示意图 章小结 通过对机油泵的测量，的出各个零部件的尺寸，了解每一个工作原件的工作原理，清楚它在整机或某个部件中的地位和作用、受理分状太和接触介质 ，以及与其他零件的关系。 第 3 章 建模和 纸绘制 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 10 软件介绍 3D 产品设计领域的标准。它包含了最先进的生产效率工具，可以促使用户采用最佳设计做法，同时确保遵守业界和公司的标准。集成的参数化 3D 决方案可让您的设计速度比以前都要快，同时最大限度地增强创新力度并提高质量，最终创造出不同凡响的产品。 产品，它刚一面世 (1988年 )，就以其先进的参数化设计、基于特征设计的实体造型而深受用户的欢迎 . 988 首家推出的使用参数化特征造型技术的大型 有造型设计、零件设计、装配设计、二维工程图制作、结构分析、运动仿真、模具设计、钣金设计、管路设计、数控加工、数据库管理等功能。广泛的应用于机械设计 ,电子产品设计 ,模具设计 ,外观设计等领域 . 集零 件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机2构仿真、应力分析、电路布线、装配管路设计等功能模块和专有模块于一体，可以实现面向制造的设计 (面向装配的设计 (逆向设计 (并行工程 (E)等先进的设计方法和模式。 优点： 综合 3D 列解决方案为工程师和设计师提供了独特的优势，因为 完全关联的。这意味着对设计所做的任何变更会自动在所有下游可交付件中反映出来 无需进行任何数据转换。因此，您不仅节省了时间，还能避免在设计中出现转换错误的可能性。同时， 品开发系统 (密不可分的一部分。您可以通过添加 决方案无缝地扩展您的 决方案，并通过 户界面轻松地访问信息和人员。它在单一、完全可扩展的平台上提供的强大功能和速度是任何其他产品开发软件包都无法匹敌的。 适用于产品设计过程中任何角色的解决方案 除了这些 件包中包含的产品外， 提供了可以扩展 能的其他精密工具，其中包括： 造解决方案提供的强大工具可以满足加工、棱柱和多曲面铣削、黑龙江工程学院本科生毕 业设计 11 工具设计、模具基体设计、 金、已加工零件计算机辅助校验、注塑过程仿真等等各方各面的要求 于扩展仿真和分析，比如高级材料和非线性行为 数化定义 : 参数化设计（ 计（也叫尺寸驱动 不仅可使 具有自动绘图的功能。目前它是 待进一步研究的课题。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息 的存储量。 参数化建模运用 步骤一 : 齿轮 建模前须知： 关于渐开线圆柱座标方程的推导，请看这里： 齿轮渐开线方程的推导 ， 标准化的齿轮齿形是以齿数、模数、压力角来定义的。 在已知齿数 N、模数 M、压力角 与分度圆半径 顶圆半径 根圆半径 圆半径 *M/2 p+1*M p*) 为十进制角度 步骤二 : 间插入如下语句： 入齿数参数 of 示输入齿数 入模数参数 示输入模数 入压力角参数 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 12 示输入压力角 入齿厚参数 示输入齿厚 *M/2 * p+1*M p*) 存退出，系统提问：是否要将所做的修改体现到模型中？回答 入齿数： 20 输入模数： 入压力角： 20 步骤三 : 图平面选 入草绘画一圆，标注直径加入关系 其中 标注半径尺寸号，示图而定。 拉伸深度为 入任意数值。 选择该拉伸特征，修改深度尺寸为 图平面选 入草绘画一圆，标注直径加入关系 2 两个方向深度为 o 别选择步骤三的两个端面。 图平面选 入草绘画一圆，标注直径加入关系 2 两个方向深度为 o 别选择步骤三 1的两个端面。 为方便直观，本人将特征重命名了 步骤四 : 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 13 选择 标 = 弹出的记事本中写入以下红色内容： A=t*)/80 r=+(A*80)2) *80)-()/80270/z=0 保存退出即可建出一标准渐开线。此方程的推导请看： 齿轮渐开线方程的推导 。 步骤五 : 1通过渐开线的起点，垂直于渐开线创建基准平面 ； 2 步骤 （五）的基准平面镜像步骤（四）的渐开线 ； 3 逼近合并步骤 4和步骤五 2两条曲线 。 步骤六 : 图平面选 准， 考面选 准，进入草绘使用步骤五 3曲线的边。两个方向深度为 o 别选择步骤三 1的两个端面。 步骤 七 ： 过轴 准平面成一夹角创建齿形对称基准 平面，角度值暂为任意。 选择 步骤 七 1 的 基准特征，修改角度尺寸为 180/ 步骤七 1的基准平面镜像步骤六的齿面 ； 4 两个齿面 (步骤六、步骤七 3)与齿根圆步骤三 3合并成一个 出圆角 R，很多公司习惯该 R = ，本人无法查证，暂且照搬该值。与之前步骤一样修改 I*。 步骤八： 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 14 1 选择 旋转角度值内写入 360/统提示是否加入关系，回答 2 择步骤 曲面，点选角度尺寸为阵列驱动尺寸，在增量值内暂写入 30 = 阵列数量暂写为 5 = 入以下关系式 (#为尺寸号，视图而定 ) : D# = 360/# = 4 可生成所有齿形 5 齿顶圆与第一个齿面合并，接着与阵列的第一个齿面合并。结果如图： 6模型树中选中上一步的 键单击，选择 可用参考阵列合并所有的齿面。 步骤九 : 成整个齿轮实体。 十修改齿轮参数时： 据提示输入各值即可。 其实用此曲面做出的齿轮夹 原因是直接用实体生成的每一个齿形都会有大量参照的。 测量建立 3D 模型 齿轮模型建立过程 输入 m、 z、 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 15 /* 参数字母含义如下 : /* * * * * * * * * *特征尺寸赋值 /*定义齿轮常数 (c*) /*定义齿高系数 ( /*定义齿顶系数 (c*) c=*定义渐开线展角 B=(a)-(80*a)/(80) /*定义分度圆直径 d=m*z /*定义齿顶圆直径 z+2*m /*定义齿根圆直径 ha+c)*m /*定义基圆直径 db=m*z*a) /*定义齿距 p=PI*m /*定义基圆齿距 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 16 pb=p*a) /*定义分度圆齿槽宽 e=(PI*m)/2 /*计算齿槽宽的夹角 (e/(d/2)*(180/*定义 *定义 *结束 /* 选取 图 将齿顶圆的直径赋予草 绘尺寸， 下图所示。 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 17 接受草图，返回 4、创建渐开线 插入基准曲线 图 选择“从方程”，然后单击完成 图 选取坐标系，如下： 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 18 然后选择笛卡尔，如下： 图 输入关系式： 0*t 80)*(180/)/X=rk*Y=rk*Z=0 图 得到渐开线，如下图所示： 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 19 旋转复制刚得到的渐开线。 图 选择复制 图 单击完成 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 20 选取刚刚生成的渐开线，单击完成。 图 选择中心轴，单击正向。 图 输入旋转角度。 图 单击完成移动， 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 21 图 单击确定 图 单击完成，完成旋转。然后修改旋转角度。 图 在关系中输入： d5= 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 22 如下图所示 图 单击确定，再生模型 图 镜像旋转后的渐开线，如下： 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 23 图 草绘如下的截面： 并将齿根圆的半径赋予草绘尺寸 。 图 单击确定，系统自动更新草绘尺寸，接受草绘，返回完成裁减。 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 24 图 图 复制该拉伸裁减， 单击菜单栏中的“编辑”“特征操作”。 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 25 单击完成 图 选择刚刚生成的拉伸裁减特征，单击完成。 图 选择中心轴。 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 26 单击正向，输入角度 20（随便输），然后完成复制。 右击刚刚复制的特征，选择阵列。 图 单击旋转角度 20。 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 27 接受阵列。 图 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 28 图 图 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 29 单击确定，再生模型，如下图所示。 图 模型 主动轴从动轴的模型建立 图 建模 图 建模 主动轴和从动轴为圆柱形原件，圆柱形原件的建模比较简单，主要是选择草绘基准面按测量数据进行草绘然后进行模型的拉伸 . 压阀个零部件的模型建立 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 30 图 图 建模 限压阀和两个限压阀垫片都为圆柱形原件，圆柱形原件的建模比较简单，主要是选择草绘基准面按测量数据进行草绘然后进行模型的拉伸。 图 建模 限压阀的建模运用的是螺旋伸出，运用测量的数