三叶型转子泵的设计

1、三叶片转子泵设计ee（e）指导教师：e摘要 三叶片转子泵广泛用于输送粘稠介质，以其体积小，动力强劲、无污染等优点被广泛应用于食品、饮料、化工、医药等行业 。由于该泵的转子形状较为特殊而精度要求又很高, 所以设计制造较为困难。本课题主要对一定参数的三叶片转子泵进行结构设计，主要解决转子轮廓曲线的设计计算工作，针对两个共轭式叶片，利用曲线方程绘制复杂的圆弧共轭曲线。应用CAD技术在Pro/E软件中进行转子泵零件的整体建模、装配和仿真工作。 关键词 叶片转子泵 转子轮廓曲线 三维建模 Pro/E装配仿真Three-blade rotor pump designe(e )tutor:eAbstract

2、 A three-bladed rotor pump is widely used in transportation of viscous medium, with its small size, strong power, no pollution and other advantages are widely used in food, beverage, chemical, pharmaceutical and other industries. Because the pump rotor shape is more special and high precision, so it

3、 is difficult to design and manufacture. The main topic of certain parameters of a three-bladed rotor pump structural design, mainly to solve the rotor profile curve design calculation, according to the two conjugation type blade, using the equation of a curve drawing complex conjugate curve arc. Ap

4、plication of CAD technology in the Pro/E software for rotor pump parts modeling, assembly and simulation. Key words Blade rotor pump; Rotor profile curve; Three-dimensional modeling; Pro / E assembly simulation.目 录前言11 转子泵的发展趋势31.1 转子泵简介31.2 CAD/CAM简介31.2.1 CAD/CAM技术31.2.2 CAD/CAM在实体建模中的应用41.3 本课题的主

5、要工作62 转子泵总体设计72.1 转子泵的介绍72.1.1 转子泵简介72.1.2 转子泵的工作原理72.1.3 转子泵的结构82.1.4 转子泵的特点82.1.5 转子泵的技术参数92.1.6 转子泵的应用范围102.2 叶片泵的传动设计102.2.1 泵的总体构成102.2.2 总体传动结构设计102.3 转子的设计计算112.3.1 转子曲线型线设计112.3.2 转子型线解析方程式132.3.3 利用绘图软件绘制叶片曲线142.3.4 计算叶片厚度：142.3.5 容积效率的计算：152.3.6 三叶片凸轮转子泵的特点分析152.4 齿轮的设计计算162.4.1 按齿面接触强度设计1

6、62.4.2 按齿根弯曲强度设计172.4.3 几何尺寸计算182.5 轴的结构设计计算192.5.1 轴的最小直径计算192.5.2 轴的结构设计192.5.3 轴的校核202.5.4 精确校核轴的疲劳强度212.6 轴承的设计计算242.6.1 轴承的选取242.6.2 轴承的当量动载荷计算242.7 泵箱体的设计252.7.1 泵主体设计252.7.2 泵腔和泵腔盖的设计282.8 密封和润滑292.8.1 轴承端盖的密封和润滑292.8.2 齿轮的润滑292.8.3 叶片泵轴的密封和润滑303 转子泵主要零部件的三维建模323.1 转子的三维建模323.2 齿轮的三维建模353.3 轴

7、的三维建模383.4 箱体的三维建模383.5 泵体的三维建模413.6 轴承座的三维建模424 三叶片转子泵的装配和仿真444.1 转子泵的装配444.2 转子泵装配注意事项484.3 转子泵的仿真494.4 三维模型导出二维装配图525 转子泵的维修保养545.1 维护保养545.2 常见故障及消除方法54致谢56参考文献57前言凸轮式双转子泵是采用国外先进技术制造的多用途双向容积泵，BV系列胶体泵-又称罗茨泵、不锈钢转子泵、凸轮泵、万用输送泵、热溶胶体泵、颗粒胶体泵、渣料泵、蛋白渣泵、高浓浆泵等。产品的专业制造技术和制造精度基本接近德国同类产品。该产品采用两个同步运动的转子，转子由一对外

8、置式同步齿轮箱进行传动，转子在传动轴的带动下进行同步反方向旋转，从而构成了较高的真空度和排放压力，特别适合医药级介质和腐蚀性高粘度介质的输送。凸轮转子泵广泛应用于石油化工、精细化工、日用化工、制药、食品、环保、造纸、涂料、冶金等行业，在替代进口泵的应用过程中得到了用户的一致好评。凸轮转子泵依靠两同步反转动的转子在旋转过程中于进口处产生吸力(真空度)，从而吸入所要输送的物料。转子泵,凸轮转子泵,三叶型转子泵，蝴蝶型转子泵 凸轮转子泵,是容积式齿轮泵的一种型式。通过转子与泵体间的相对运动来改变工作容积 ，进而使液体的能量增加。 工业生产中，离心泵约占泵总数的80，转子泵约占10。因此使用者一般对离

9、心泵都比较熟悉，也比较偏爱。这常会造成在一些不合适使用离心泵的场合中选用了离心泵。 转子泵按其结构和原理， 可分为齿轮泵、螺杆泵、凸轮转子泵(罗茨泵)、三叶型凸轮转子泵，蝴蝶型凸轮转子泵，挠性叶轮泵、滑片泵、软管泵等。转子泵是一种旋转的容积式泵 ，具有正排量性质，其流量不随背压变化而变化。 优先选用转子泵的场合有： 粘性液体，需要计量的场合，需要自吸的场合，含有气体的场合，小流量场合， 要求对介质柔和的泵，需要反转的泵，及高压力场合等。 凸轮转子泵易于维护和清洁是产品的主要特性，其产品符合FDA GMP认证标准，应用领域广泛，涉及高疲劳强度和腐蚀性工业项目、消毒要求高的消费品以及医药装置等。我

10、们拥有分布于250个地区的分销网络，可在全球范围内提供支持。其优良的品质和合理的价位为世界各地的用户所认可. 凸轮转子泵材质: 泵壳由整体316L不锈钢制成,内表面抛光符合3-A标准. 转子:采用tnt919抗磨损、镍基合金制成。为实现最佳质量控制，由本公司自行生产这种材料。 转子泵密封： 配有碳化硅/碳化硅面的标准单端面机械密封。 可选用双端面机械密封。 产品系列： TR3A系列凸轮转子泵是更新换代产品派生多个系列产品。该产品可进行低速低脉冲输送且便于安装维护。TR2B系列旋转凸轮泵，先进新技术制造的TR3C系列三叶凸轮泵、TR2A系列蝴蝶转子泵。GMP卫生级系列转子泵、TR3AT系列保温转

11、子泵。 应用范围： 卫生加工行业，包括食品、饮料、医药、个人护理、生物技术、啤酒、乳制品和油槽汽车。工业加工行业，包括化学品、石油、造纸、涂料和油墨。 可传输并计量稀薄和粘性液体，食品医药（乳制品、糖浆、豆粕、果酱、饮料、生物制药、肉类加工,罐装食品、饮料加工,糖果加工,调味品加工等）日用化工（皂角、洗发水、调理剂、面霜等乳液等）石油化工（涂料、沥青、油墨、涂料、油漆、胶类、聚合物等高黏度介质的加工等）冶金环保（污水、矿浆、泥浆、废渣等）1 转子泵的发展趋势1.1 转子泵简介在广泛应用的各种液压设备中，液压泵是关键性的元件，它们的性能和寿命在很大程度上决定着整个液压系统的工作能力，随着时代的发

12、展和技术的进步，液压泵性能越来越完善，在各种工业设备、行走机构以及船舶和飞机上都得到了广泛应用。因此对于叶片泵相关知识的学习和认识十分必要，特别是对于从事液压相关方面工作的人更显得尤为重要。液压泵作为现代液压设备中的主要动力元件，它决定着整个液压系统的工作能力。在液压系统中，液压泵的功能主要是将电动机及内燃机等原动机的机械能 转换成液体的压力能，向系统提供压力油并驱动系统工作。在液压传动与控制中使用最多的液压泵主要有齿轮式、 叶片式和柱塞式三大类型。其中容积泵是在近代液压技术发展史上最早实用的一种液压泵。 叶片泵与齿轮式、柱塞式相比，叶片泵具有尺寸小、重量轻、流量均匀、噪声低等突出优点。在各类

13、液压泵中，叶片泵输出单位液压功率所需重量几乎是最轻的，加之结构简单，价格比柱塞泵低，可以和齿轮泵竞争。 本课题设计的叶片转子泵也叫凸轮泵，是现今已经发展成熟，并在工业、食品领域得到广泛应用的一种液压泵，凸轮泵是一般不能变量的，因此工作情况较其它泵良好，被广泛应用于液压系统领域，成为液压工业上不可或缺的关键性元件。1.2 CAD/CAM简介1.2.1 CAD/CAM技术1 CAD/CAM技术在国外的应用现状CAD/CAM技术20世纪50年代起源于美国,经过近50年的发展,其技术和水平已经到达了相当成熟的阶段。日本、法国、德国也相继在机械制造、航空航天、汽车工业、建筑化工等行业中广泛使用CAD/C

14、AM技术。CAD/CAM技术在发达国家已经成为国民经济的重要支柱。 2 CAD/CAM技术在我国的应用现状我国CAD/CAM技术的应用起步于20世纪60年代末,经过40多年的研究、开发与推广应用,CAD/CAM技术已经广泛应用于国内各行各业。综合来看,CAD/CAM技术的在国内的应用主要有以下几个特点:(1)起步晚、市场份额小我国 CAD/CAM技术应用从20世纪80年代开始,“七五”期间国家支持对24个重点机械产品进行了 CAD/CAM的开发研制工作,为我国CAD/CAM技术的发展奠定了一定的基础。国家科委颁布实施的863计划也大大促进了CAD/CAM技术的研究和发展。“九五”期间国家科委又

15、颁发了19952000年我国CAD/CAM应用工程发展纲要,将推广和应用 CAD/CAM技术作为改造传统企业的重要战略措施。有些小企业由于经济实力不足、技术人才缺乏,CAD/CAM技术还不能够完全应用到生产实践中。国内研发的CAD/CAM软件在包装和功能上与发达国家还存在差距,市场份额小。(2)应用范围窄、层次浅CAD/CAM技术在企业中的应用在CAD方面主要包括二维绘图、三维造型、装配造型、有限元分析和优化设计等。其中CAD二维绘图技术在企业应用情况较好,这一方面得益于国家大力推进“甩图板”工程,另一方面是由于二维绘图技术解决的是所有企业的共性问题。三维造型软件由于早期没有推出微机版本,需要

16、在工作站环境中工作,投资较大,所以只有部分大企业有所应用。在CAM方面,目前企业普遍应用的只是数控程序编制,国内企业已经开始广泛使用华中数控系统、南京SKY系统、日本FUNUC系统、德国SIEMENS系统。而广义的 CAM只有少数大型企业采用,中小企业极少应用。(3)功能单一、经济效益不突出CAD/CAM技术在企业中的应用只是单元的智能技术应用,是从企业生产的几个侧面来提高效率。功能分散的CAD/CAM技术其效果是有限的,只有将 CAD、CAPP、CAM、PDM等技术集成在一起,综合应用在设计与制造生产的过程中 ,才能产生显著的经济效益。1.2.2 CAD/CAM在实体建模中的应用随着我国近年

17、来工业设计日益兴起，产品模型制作已经成为一个专业性的行业。产品模型制作的主要内容就是应用CAD/CAM技术制作出产品外观结构件的首版样品。研究CAD/CAM技术在产品模型制作中的应用对于工业产品的设计研发具有很重要的意义。CAD/CAM技术制作的产品模型不仅是可视的，而且是可触摸的，它可以很直观的以实物的形式把设计师的创意反映出来，避免了“画出来好看而做出来不好看”的弊端。所以，它首先可以用来检验产品的外观设计。使用CAD/CAM技术制作产品模型还可以检验产品的结构设计。因为产品模型是可装配的，所以它可以很直观的反映出产品结构合理与否，安装的难易程度，便于及早发现问题。并且制作产品模型可以避免

18、直接开发模具的风险性。由于模具制造费用很高，比较大的模具价值数十万乃至几百万，如果在开发模具的过程中发现结构不合理或其他问题，损失可想而知。而模型制作则能避免这种损失，减少开模风险。此外，运用CAD/CAM技术制作的产品模型可以使产品面市时间大大提前。企业可以在模具开发出来之前利用模型样机展示来进行产品的宣传，甚至前期的销售。本文从理论分析和实践应用两方面对CAD/CAM技术在产品模型制作中应用进行研究，为工业产品的外观设计寻求更科学更准确的方法。我们先从理论层面分析CAD/CAM技术的主要内容及其在产品模型制作中的应用。CAD/CAM技术在产品模型制作中的应用主要包括CAD建模技术在产品数据

19、模型中的应用和CAM集成数控编程系统在产品模型加工中的应用。计算机内部表示及产品建模技术是CAD/CAM系统的核心技术。产品建模首先是得到一种想像模型，表示了用户所理解的客观事物及事物之间的关系，然后将这种想像模型以一定的格式转换成符号或算法表示的形式，即形成产品信息模型，它表示了信息类型和信息间的逻辑关系。最后形成计算机内部存储模型，这是一种数据模型，即产品数据模型。因此，产品建模过程实质就是一个描述、处理、存储、表达现实世界中的产品，并将工程信息数字化的过程。产品数据模型的建模方法中目前最常用的是三维几何建模和特征建模。产品数据模型最常用的是三维几何建模系统中的曲面建模（Surface M

20、odelling）和实体建模（Solid Modelling）技术。曲面建模主要采用Bezier曲线、B样条曲线、NURBS曲线等生成曲面。实体建模技术是20世纪70年代后期、80年代初期逐渐发展完善并推向市场的，目前已成为CAD/CAM技术发展的主流。实体建模是利用一些基本体素，如长方体、圆柱体、球体、锥体、圆环体以及扫描体等通过集合运算生成复杂形体的一种建模技术。主要包括体素的定义及描述和体素之间的布尔运算（并、交、差）等两部分内容。特征建模技术是CAD/CAM系统发展的新里程碑。除了包含零件的基本几何信息外，它还包含了设计制造等过程所需要的一些非几何信息，如材料信息、尺寸、形状公差信息、

21、热处理及表面粗糙度信息和刀具信息等。因此，它是更高层次上对几何形体上的凹腔、孔、槽等的集成描述。目前国内外的大多数特征建模系统都是建立在原有三维实体建模系统的基础上，将几何信息与非几何信息描述集中在一个统一的模型中，设计时将特征库中预定义的特征实例化，并作为建模的基本单元实现产品建模。运用CAD/CAM建模技术生成的产品数据模型在外观效果、内部机构和机电操作性能都力求与成品一致。除精确体现产品外观特征和内部结构外，有些还必须具有实际操作使用的功能，以检验产品结构、技术性能、工艺条件和人机关系等。1.3 本课题的主要工作本次设计主要完成以下任务：(1) 针对一定参数的三叶型转子泵进行结构设计，利

22、用曲线方程绘制复杂的圆弧共轭曲线，进行两个共轭式叶片结构尺寸设计。(2) 用Pro/E软件进行转子泵零部件三维直观设计。 (3)对转子泵进行三维装配、运动仿真。(4)利用Pro/E工程图模块生成转子泵的二维装配图。2.电机选择2.1电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为：；工作机所需功率为：；传动装置的总效率为：；传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得：所需电动机功率为：略大于 即可。选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动

23、比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数，大齿轮齿

24、数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即3.2.1确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1。（2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数; 。（10）计算接触疲劳许用应力。取失

25、效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力3.2.2计算（1）试算小齿轮分度圆直径=49.56mm（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）计算纵向重合度0.tan=20.73（5）计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直

26、径，由式（10-10a）得（7）计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）3.3.1确定计算参数（1）计算载荷系数。 =2.09（2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得（6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ，；（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可

27、知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由 取圆整后取表 1高速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m22压力角2020分度圆直径d=22

28、7=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计4.1低速轴4.1.1求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则4.1.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的4.1.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适

29、应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.1.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在

30、半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm（

31、由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取 低速轴的相关参数：表4-1功率转速转矩1-2段轴长84mm1-2段直径50mm2-3段轴长40.57mm2-3段直径62mm3-4段轴长49.5mm3-4段直径65mm4-5段轴长85mm4-5段直径70mm5-6段轴长60.5mm5-6段直径82mm6-7段轴长54.5mm6-7段直径65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿

32、轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。4.2中间轴4.2.1求输出轴上的功率转速和转矩4.2.2求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为：（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：4.2.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径。图 4-24.2.4初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用

33、,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径 ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度，取。（3）取安装高速级大齿轮的轴段4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度

34、，故取。 4.2.5轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴的参数：表4-2功率10.10kw转速362.2r/min转矩263.61-2段轴长29.3mm1-2段直径25mm2-3段轴长90mm2-3段直径45mm3-4段轴长12mm3-4段直径57mm4-5段轴长5

35、1mm4-5段直径45mm4.3高速轴4.3.1求输出轴上的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率,则4.3.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为4.3.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 .半联轴器的孔径 ,

36、故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.4轴的结构设计4.4.1拟定轴上零件的装配方案图4-34.4.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单

37、列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。 5）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半

38、联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。高速轴的参数：表4-3功率10.41kw转速1460r/min转矩1-2段轴长80mm1-2段直径30mm2-3段轴长45.81mm2-3段直径42mm3-4段轴长45mm3-4段直径31.75mm4-5段轴长99.5mm4-5段直径48.86mm5-6段轴长61mm5-6段直径62.29mm6-7段轴长26.75mm6-7段直径45mm5.齿轮的参数化建模5.1齿轮的建模（1）在上工具箱中单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”

39、选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建”对话框2取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项”对话框（2）设置齿轮参数1在主菜单中依次选择“工具”“关系”选项，系统将自动弹出“关系”对话框。2在对话框中单击按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。图5-3输入齿轮参数（

40、3）绘制齿轮基本圆在右工具箱单击，弹出“草绘”对话框。选择FRONT 基准平面作为草绘平面，绘制如图5-4所示的任意尺寸的四个圆。（4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数1按照如图5-5所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。2双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为、修改的结果如图5-6所示。 图5-4草绘同心圆 图5-5“关系”对话框 图5-6修改同心圆尺寸 图5-7“曲线：从方程”对话框（5）创建齿轮齿廓线1在右工具箱中单击按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从方程”对

41、话框，如图5-7所示。2在模型树窗口中选择坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图5-8所示，打开记事本窗口。3在记事本文件中添加渐开线方程式，如图5-9所示。然后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。图5-8“菜单管理器”对话框 图5-9添加渐开线方程4选择图5-11中的曲线1、曲线2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图5-10所示。曲 线1曲 线 2图5-11基准点参照曲线的选择 图5-10“基准点”对话框5如图5-12所示，单击“确定”按钮，选取基准平面TOP和RIGHT作为放置参照，创建过两平面交线的基准轴A_1，如图6-13所示

42、。图5-12“基准轴”对话框 图5-13基准轴A_16如图5-13所示，单击“确定”按钮，创建经过基准点PNTO和基准轴A_1的基准平面DTM1,如图5-14所示。5 5-15基准平面对话框 5-15基准平面DTM17如图5-16所示，单击“确定”按钮，创建经过基准轴A_1，并由基准平面DTM1转过“-90/z”的基准平面DTM2，如图5-17所示。图5-16“基准平面”对话框 图5-17基准平面DTM28镜像渐开线。使用基准平面DTM2作为镜像平面基准曲线，结果如图5-18所示。图5-18镜像齿廓曲线（6）创建齿根圆实体特征1在右工具箱中单击按钮打开设计图标版。选择基准平面FRONT作为草绘

43、平面，接收系统默认选项放置草绘平面。2在右工具箱中单击按钮打开“类型”对话框，选择其中的“环”单选按钮，然后在工作区中选择图5-19中的曲线1作为草绘剖面。再图标中输入拉伸深度为“b”，完成齿根圆实体的创建，创建后的结果如图5-20所示。图5-19草绘的图形 5-20拉伸的结果（7）创建一条齿廓曲线1在右工具箱中单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取基准平面FRONT作为草绘平面后进入二维草绘平面。2在右工具箱单击按钮打开“类型”对话框，选择“单个”单选按钮，使用和并结合绘图工具绘制如图5-21所示的二维图形。图 5-21 草绘曲线图 5-22显示倒角半径3打开“关系”对话框，如图5-22所示

44、，圆角半径尺寸显示为“sd0”，在对话框中输入如图5-23所示的关系式。图5-23“关系“对话框（8）复制齿廓曲线1在主菜单中依次选择“编辑” “特征操作”选项，打开“菜单管理器”菜单，选择其中的“复制”选项，选取“移动”复制方法，选取上一步刚创建的齿廓曲线作为复制对象。图5-24依次选取的 菜单2选取“平移”方式，并选取基准平面FRONT作为平移参照，设置平移距离为“B”，将曲线平移到齿坯的另一侧。图5-25输入旋转角度3继续在“移动特征”菜单中选取“旋转”方式，并选取轴A_1作为旋转复制参照，设置旋转角度为“asin(2*b*tan(beta/d)”，再将前一步平移复制的齿廓曲线旋转相应角

45、度。最后生成如图5-26所示的另一端齿廓曲线。图5-26创建另一端齿廓曲线（9）创建投影曲线1在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框。选取“RIGUT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向为“右”，单击“草绘”按钮进入草绘环境。2绘制如图5-27所示的二维草图，在工具栏内单击按钮完成草绘的绘制。图5-27绘制二维草图3主菜单中依次选择“编辑” “投影”选项，选取拉伸的齿根圆曲面为投影表面，投影结果如下图5-28所示。图5-28投影结果（10）创建第一个轮齿特征1在主菜单上依次单击“插入” “扫描混合”命令，系统弹出“扫描混合”操控面板，如图5-29所示。2在“扫描混合”操

46、控面板内单击“参照”按钮，系统弹出“参照”上滑面板，如图6-30所示。图5-29 “扫描混合”操作面板 图5-30“参照”上滑面板3在“参照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框内选择“垂直于轨迹”选项，在“水平/垂直控制”下拉列表框内选择“垂直于曲面”选项，如图5-30示。4在绘图区单击选取分度圆上的投影线作为扫描混合的扫引线，如图5-31示。扫描引线图5-31选取扫描引线5在“扫描混合”操作面板中单击“剖面”按钮，系统弹出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中选择“所选截面”选项，如图5-32所示。图5-32“剖面”上滑面板 图5-33 选取截面6在绘图区单击选取“扫描混合”截面，如图5-33所

47、示。7在“扫描混合”操控面板内单击按钮完成第一个齿的创建，完成后的特征如图5-34所示。图5-34完成后的轮齿特征 图5-35“选择性粘贴“对话框(11)阵列轮齿1单击上一步创建的轮齿特征，在主工具栏中单击按钮，然后单击按钮，随即弹出“选择性粘贴”对话框，如图5-35所示。在该对话框中勾选“对副本应用移动/旋转变换”，然后单击“确定”按钮。图5-36 旋转角度设置 图5-37复制生成的第二个轮齿2单击复制特征工具栏中的“变换”，在“设置”下拉菜单中选取“旋转”选项，“方向参照”选取轴A_1，可在模型数中选取，也可以直接单击选择。输入旋转角度“360/z”,如图6-36所示。最后单击按钮，完成轮

48、齿的复制，生成如图6-37所示的第2个轮齿。3在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单中单击“编辑” “阵列”命令，系统弹出“阵列”操控面板，如图6-38所示。图5-38 “阵列”操控面板图5-39 完成后的轮齿 图5-40齿轮的最终结构4在“阵列”操控面板内选择“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根园的中心轴作为阵列参照，输入阵列数为“88”偏移角度为“360/z”。在“阵列”操控面板内单击按钮，完成阵列特征的创建，如图5-39所示。5最后“拉伸”、“阵列”轮齿的结构，如图5-40所示致谢本论文是在ee老师的悉心指导下完成的。e老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在