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基于CATIA的齿轮油泵设计 摘要：齿轮油泵是一种非常常见的液压泵，主要用于输送液体油料等，在工业润滑领域有着非常广泛的应用，本课题的是为了通过对齿轮泵的设计来发现一些现有齿轮油泵的缺点，从而更好的去了解齿轮油泵。在设计过程中需要应用到理论力学、材料力学、机械设计以及液压与气体传动等相关知识。 在原有的齿轮油泵装配图的基础上进行的完善设计，课题原定为基于PRO-E进行的三维建模设计，但由于作者本人对于PRO-E操作不熟，所以改为应用CATIA进行齿轮油泵的总体造型及零部件设计。同时也运用了AUTO-CAD等二维绘图软件来绘制齿轮油泵的零部件图纸，在此过程中作者本人对齿轮油泵的各零件进行了设计计算和力学校核。 关键词：齿轮油泵 CATIA 齿轮 装配图 计算校核 1 绪论 齿轮油泵是一种应用非常广泛的液压泵，它具有体积小，重量轻，结构简单，制造成本低以及自吸性能好，工作可靠等显著的优点，同时它的缺点也非常突出，易出现困油现象，流量不均，噪声较大，排量也不容易调节。齿轮油泵多用于发动机的润滑系统，它将润滑油输送到机械中需要润滑的部位。适用于输送粘度在5X10-6～1.5X10-3m2/s，温度在300℃以下的润滑油料。齿轮油泵在输油系统中可做传送，增压泵；在燃油系统中可做输送，加压，喷射加压的燃油泵；在工业领域又可做润滑油泵使用。 齿轮油泵是用一对相互啮合的齿轮，将原有的机械能转化为液压能的装置，有外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵之分。泵的工作腔有泵盖，泵体及齿轮组成。通过齿轮的转动将齿间的液体排除。 随着科技产业的进步我国的齿轮油泵也有了长足的进步，但相对于国外的同等产品还有很多不足。其主要表现在齿轮的寿命短，噪声大，精度低自动化程度也不高等方面，其主要原因在于我国虽然是一个生产大国，但生产的零部件的工艺水平不高，导致虽然齿轮油泵整体没有损坏也提前报废的情况发生。这一问题时间上是可以通过更加现代化的生产设计技术来改变的，我们可以对报废齿轮进行失效分析，以此来找到问题的所在，从而提高产品的质量，保证油泵的运转。 2 齿轮泵的介绍 2.1齿轮油泵的工作原理 齿轮油泵是机器中用来输送润滑油的部件，其工作原理非常简单，通过一对齿轮的高速旋转运动来带动润滑油的运动。齿轮的内外侧与泵体间紧密结合，来自吸入口的油料进入两个齿轮中间，并充满齿轮与泵体间的空腔，随着齿轮的旋转沿着泵体运动，最后在两齿啮合时排出。 两个齿轮一个为主动轮，另一个是从动轮，通过啮合将泵体内空腔分为两部分即吸入腔和排出腔，齿轮油泵工作时主动齿轮转动带动从动齿轮一起旋转，当齿轮从啮合到脱离的过程，吸入腔就形成了暂时的真空状态，液体被吸入，被吸入的液体又随着齿轮转动到排出腔，齿轮啮合时液体被挤出形成高压油被排出油泵。可见下图 图2.1 齿轮泵工作原理图 2.2齿轮泵的机构特点 2.2.1 泄漏 液压泵中组成密封工作容积的零件做相对运动其间隙产生的泄露会影响液压泵的性能。外啮合齿轮泵压油腔的压力油主要通过以下三条途径泄露到低压腔中去。 (1) 齿顶径向间隙和泵体内表面的泄露。由于齿轮传动方向与泄露方向相反，压油腔到吸油腔通道较长，所以其泄漏量相对较小，约占总泄漏量的百分之10到百分之15左右。 （2）齿面啮合处间隙的泄露。由于齿形误差的存在,造成沿齿宽方向接触不好而产生间隙，使吸油腔与压油腔之间造成泄露，但这部分泄漏量很少。 （3）齿轮端面间隙的泄露。前后盖之间的端面与齿轮端面之间的间隙较大，此端面间隙封油长度又短，所以泄露量最大，可占总泄漏量的百分之70到百分之75。 从上述可知，齿轮泵由于泄露量较大以及额定工作压力不高，如果想提高齿轮泵的额定压力,保证较高的容积效率，首先要减少沿端面间隙的泄露问题。 2.2.2液压径向不平衡力 在齿轮泵中，由于在吸油腔和压油腔之间存在着压力差，又因齿轮齿顶与泵体内表面之间存在着径向间隙，可以认为压油腔压力逐渐分级下降到吸油腔压力，这些压力的方向与大小都不同，他们的合力就是作用在轴上的径向不平衡力F，其大小为 F=K△pBD 式中：K—系数，对于主动轮，K=0.75；对从动轮，K=0.85； △p—泵进出口压力差； D—齿顶圆直径 作用在泵轴上的径向力会导致轴弯曲，从而引起齿顶与泵壳体相接触，会降低轴承的使用寿命，这种危害会随着齿轮泵压力的提高而加剧，所以应采取措施尽量减小径向不平衡力，其方法如下： (1) 缩小压油口的直径，使压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内，这样压力油作用于齿轮上的面积减小，因而径向不平衡力也就相应地减小。 (2) 增大泵体内表面与齿轮齿顶圆的间隙，使齿轮在径向不平衡力作用下，齿顶也不能和泵体相接触。 (3) 开压力平衡槽，平衡吸油腔与压油腔相对应的径向力，使作用在轴承上的径