車輛工程畢業(yè)設(shè)計（論文）車用發(fā)動機(jī)齒輪泵逆向設(shè)計【全套圖紙三維】

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1、 I 摘要機(jī)油泵是內(nèi)燃機(jī)潤滑系統(tǒng)的心臟，它的好壞直接影響內(nèi)燃機(jī)的可靠性和耐久性。發(fā)動機(jī)工作時，機(jī)油泵將油底殼機(jī)油抽出并加壓后排向潤滑油道，提高機(jī)油壓力，保證機(jī)油在潤滑系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)。本次設(shè)計的內(nèi)容是車用發(fā)動機(jī)齒輪油泵的逆向設(shè)計，主要運用游標(biāo)卡尺，千分尺等工具進(jìn)行測量。在運用 Pro/E 進(jìn)行立體建模，對機(jī)油泵的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和了解，并進(jìn)行從新的設(shè)計。在 Pro/E 立體建模后將所建立的模型各個零件即有這些零部件組成的裝配模型導(dǎo)入 AutoCAD 中，進(jìn)行標(biāo)注。全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 在設(shè)計中選取的是金杯面包車上發(fā)動機(jī)的機(jī)油泵，該機(jī)油泵為齒輪形式。該種類的機(jī)

2、油泵具有機(jī)構(gòu)簡單、加工方便、工作可靠、能產(chǎn)生較高壓力等優(yōu)點，因此得到廣泛使用。逆向設(shè)計是 20 世紀(jì) 90 年代才發(fā)展起來的，一種以先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)備的實物、樣件、軟件(包括圖樣、程序、技術(shù)文件等)或影像作為研究對象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)、生產(chǎn)工程學(xué)、材料學(xué)和有關(guān)專業(yè)知識進(jìn)行系統(tǒng)分析和研究、探索掌握關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而開發(fā)出同類的更為先進(jìn)的產(chǎn)品技術(shù)。 II關(guān)鍵詞: 發(fā)動機(jī)齒輪油泵、測量、Pro/E、AutoCAD、逆向設(shè)計 IIIABSTRACTOil pump is the heart of the internal combustion engine lubrication system, it wil

3、l 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 gea

4、r 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 mo

5、del 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

6、 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 scien

7、ce 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 錄摘要Adstrictx第 1 章 緒論 11.1 機(jī)油泵總成的作用及分類11.2 齒輪式機(jī)油泵總成工作

8、原理的結(jié)構(gòu)特點11.3 逆向工程技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)狀與應(yīng)用21.3.1 逆向工程的發(fā)展21.3.2 逆向創(chuàng)新設(shè)計的概念21.3.3 逆向工程技術(shù)在汽車產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用31.4 設(shè)計的主要內(nèi)容4第 2 章機(jī)油泵零件尺寸的測量 52.1 零件的測量即測量工具的介紹52.2 齒輪的參數(shù) 52.3 主動軸即從動軸的參數(shù)62.4 限壓閥各部件的參數(shù)62.5 機(jī)油泵殼體參數(shù)72.6 本章小結(jié)7第 3 章 Pro/E 建模和 CAD 圖紙繪制103.1Pro/E 軟件介紹103.1.1 Pro/ENGINEER 的優(yōu)點103.1.2 參數(shù)化定義113.2 Pro/E 參數(shù)化建模運用113.3 按測量建立 3D 模

9、型153.3.1 Pro/E 齒輪模型建立過程153.3.2 Pro/E 主動軸從動軸的模型建立303.3.3 限壓閥個零部件的模型建立313.3.4 殼體各零部件的模型建立323. 4AutoCAD 軟件的介紹33 3. 5Pro/e 輸出二維圖并在 AutoCAD 下規(guī)范標(biāo)注333.6 本章小結(jié)33第 4 章 Pro/E 模型的模擬仿真機(jī)油泵334.1 Pro/E 模型的模擬仿真344.1.1 基本物理方程344.1.2 湍流模型344.2 仿真模型的建立344.3 內(nèi)部流場的數(shù)值模擬計算354.3.1 網(wǎng)格劃分354.3.2 邊界條件354.3.3 多參考系模型（MRF）354.3.4

10、求解方法364.4 計算結(jié)果及其分析364.5 本章小結(jié)37第 5 章機(jī)油泵流量與校核計算385.1 機(jī)油泵的流量計算395.1.1 齒輪油泵平均流量的計算395.1.2 齒輪油泵轉(zhuǎn)數(shù)395.1.3 理論流量405.2 半圓鍵的強(qiáng)度校核405.3 本章小結(jié)40結(jié)論41參考文獻(xiàn)42致謝43附錄A44附錄B46 1第 1 章 緒論1.1 機(jī)油泵總成的作用及分類機(jī)油泵的主要作用是對潤滑表面提供潤滑劑降低發(fā)動機(jī)運動時產(chǎn)生的摩擦；同時在潤滑的過程中對發(fā)動機(jī)的缸體、活塞、連桿和曲柄等機(jī)構(gòu)起到機(jī)油散熱的作用。機(jī)油泵的功能是將一定壓力和數(shù)量的潤滑油供到潤滑表面。機(jī)油泵有齒輪形式的、轉(zhuǎn)子形式、葉片式和柱塞式等多

11、種形式，常采用的為齒輪式和轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵。1.2 齒輪式機(jī)油泵總成工作原理的結(jié)構(gòu)特點齒輪形式機(jī)油泵工作原理如圖 1-1 所示。齒輪式機(jī)油泵由裝在油殼體內(nèi)的兩個齒數(shù)和模數(shù)相同的主動齒輪、從動齒輪、進(jìn)出油腔和限壓閥等組成。齒輪與殼體的頂間隙、端面間隙均很小（一般為 1/201/10mm） ，以減少機(jī)油漏損，提高機(jī)油泵的容積效率。圖 1.1 機(jī)油泵原理示意圖因油泵殼體內(nèi)壁的間隙很小，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時，主動齒輪帶動被動齒輪，二者轉(zhuǎn)向相反。齒輪將潤滑油從進(jìn)油腔帶到出油腔，將機(jī)油泵的機(jī)械能變?yōu)闄C(jī)油的壓力能，增大出油腔油壓，潤滑油便經(jīng)出油口被壓送到發(fā)動機(jī)有道中。同時，進(jìn)油口因部分機(jī)油被帶走而形成真空，機(jī)油便從進(jìn)

12、油口被吸入進(jìn)油腔。機(jī)油泵不斷工作，保證機(jī)油在潤滑油路中不斷循環(huán)。齒輪機(jī)油泵具有機(jī)構(gòu)簡單、加工方便、工作可靠、能產(chǎn)生較高壓力等優(yōu)點，因此得到廣泛使用。汽油機(jī)的機(jī)油泵多利用配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸的螺旋齒輪直接或間接的通過傳動軸驅(qū)動，同時，驅(qū)動分電器，它與凸輪軸的傳動比為 1:1。齒輪泵由裝在殼體內(nèi)的一對齒輪所組成，齒輪兩側(cè)有端蓋，殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成了許多密封工作腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)吸油腔由于相互嚙合的輪齒逐漸脫開，密封工作容積逐漸增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大氣壓力的作用下，經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，把油液帶到左側(cè)壓油腔內(nèi)。在壓油區(qū)一側(cè)， 2

13、由于輪齒在這里逐漸進(jìn)入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被擠出去，從壓油腔輸送到壓力管路中去。在齒輪泵的工作過程中，只要兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向不變，其吸、排油腔的位置也就確定不變。這里嚙合點處的齒面接觸線一直分隔高、低壓兩腔起著配油作用，因此在齒輪泵中不需要設(shè)置專門的配流機(jī)構(gòu)，這是它和其它類型容積式液壓泵的不同之處。齒輪泵的概念是很簡單的，即它的最基本形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個殼體的內(nèi)部類似“8”字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機(jī)的物料在吸入口進(jìn)入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。1

14、.3 逆向工程技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)狀與應(yīng)用1.3.1 逆向工程的發(fā)展逆向工程 ReverseEngineering,RE 是近年在計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控測量技術(shù)和 CAD/CAM 技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新技術(shù)。逆向工程是在沒有設(shè)計圖紙或者設(shè)計圖紙不完整以及沒有 CAD 模型的情況下,按照現(xiàn)有零件實物、利用各種數(shù)字化技術(shù)及 CAD 技術(shù)重新構(gòu)造原型 CAD 模型,然后將此模型用于產(chǎn)品的分析、制造和加工生產(chǎn)的技術(shù) 。反求工程大致可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)處理、曲面重構(gòu)建模和模型檢驗修正等個步驟。目前,隨著科技的日新月異和市場全球化,世界范圍內(nèi)的市場競爭越來越激烈,要求在提高產(chǎn)品的品質(zhì)和性能的同時縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,因此,

15、逆向工程在飛機(jī)、汽車、家電等模具相關(guān)行業(yè)越來越受到重視。本文介紹了具體的測量實例以及在 Pro/E 三維設(shè)計軟件環(huán)境中實現(xiàn)產(chǎn)品逆向的過程。1.3.2 逆向創(chuàng)新設(shè)計的概念設(shè)計是一項目標(biāo)明確、思維創(chuàng)新、難點攻關(guān)的腦力勞動。設(shè)計與知詛 l 有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性：知識不等同于設(shè)計，但在實踐過程中，知識在相當(dāng)大的程度上也被認(rèn)為是設(shè)計。新技術(shù)新設(shè)備的出現(xiàn)，以及產(chǎn)品市場的全球化，使得創(chuàng)造性得到了極致的發(fā)揮。當(dāng)今市場的典型特點是：進(jìn)入市場更加迅速，對個性分明的新產(chǎn)品需求更加旺盛。面對如此強(qiáng)烈的市場挑戰(zhàn)，涌現(xiàn)出對先進(jìn)的設(shè)計方法學(xué)的更多思考，以減少在設(shè)計過程中知識獲取的時間，從而促進(jìn)創(chuàng)新的思維發(fā)展。CAD 軟件大多基

16、于參數(shù)化定義的特征。這些特征方便的表達(dá)了設(shè)計意圖及設(shè)計信息。設(shè)計師可以得到高層的形體定義參數(shù)，例如半徑、長度、角度、厚度等，以及能指定幾何體之間的約束，如強(qiáng)制相等、平行、垂直、共線、同心等。通過改變這些直觀的參數(shù)及約束，可以在同一個模型上派生出多個配置，從而獲取一個產(chǎn)品系列。通常，采用特征樹的形式來記錄設(shè)計過程的歷史，使得設(shè)計過程可以重現(xiàn)。 3然而在 RE 軟件中，我們生成的是曲面(通常為自由曲面)。自由曲面主要體現(xiàn)在對尺寸及約束的強(qiáng)烈弱化，而在概念設(shè)計中我們正需要自由曲面編輯的靈活性， 無需把握設(shè)計意圖或知識。盡管在自由曲面中采用了諸如權(quán)重、節(jié)點、控制頂劇41、控制曲線等底層形體參數(shù)作為調(diào)節(jié)

17、手段，但這些參數(shù)對設(shè)計師而言是很不直觀的，而且也很難預(yù)估變形后的結(jié)果。過去十多年發(fā)展了很多提高變形直觀性的方法，這也在一定程度上提升了設(shè)計師通過網(wǎng)格或曲面變形來控制形體改變的能力。產(chǎn)品逆向設(shè)計的過程及其關(guān)鍵問題產(chǎn)品的逆向設(shè)計是指設(shè)計師對產(chǎn)品實物樣件表面進(jìn)行數(shù)字化處理（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理） ，并利用可實現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計的軟件來重新構(gòu)造實物的模型（曲面模型重構(gòu)） ，并進(jìn)一步用系統(tǒng)實現(xiàn)分析、再設(shè)計、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過程。在逆向設(shè)計中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)是產(chǎn)品造型設(shè)計逆向設(shè)計的三大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集（樣件的表面數(shù)字化）是進(jìn)行產(chǎn)品逆向設(shè)計的第一步。一般而言，數(shù)據(jù)采集可由接觸式與非接觸式兩種

18、來實現(xiàn)。接觸式方法由于對物體的表面的顏色和光照沒有要求， 因此物體邊界的測量相對精確， 但對軟質(zhì)材料適應(yīng)差且速度慢；而非接觸式方式 （以激光為媒介的非接觸三維表面數(shù)據(jù)采集法在采集實物模型的表面資料時， 采集速度快， 可形成 “點云” 資料， 缺點是精度較低而且對樣件表面和光照有較高的要求。數(shù)據(jù)處理的結(jié)果將影響模型重構(gòu)的質(zhì)量。在此階段一般應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、 數(shù)據(jù)分塊、 數(shù)據(jù)光順三角化、 數(shù)據(jù)優(yōu)化、 多視拼合、 噪聲濾波、 拓?fù)浣⑻卣魈崛〉裙ぷ鳌ＤＰ椭貥?gòu)方案目前主要有三種：1.B-spline 或 NURBS 曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法； 2.以三角Bezi-er 曲面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法；3.以多

19、面體面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法。1.3.3 逆向工程技術(shù)在汽車產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用 逆向工程是汽車產(chǎn)品最具實用價值的一種高科技技術(shù)咖啡形式，其發(fā)展前景是無法估量的。在 20 世紀(jì) 90 年代，國家汽車界興起一種逆向工程的汽車產(chǎn)品開發(fā)方式。經(jīng)過幾年的發(fā)展，積累了很多經(jīng)驗，取得巨大進(jìn)步，可以說已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車產(chǎn)品開發(fā)的主流形式。逆向工程技術(shù)在汽車產(chǎn)品設(shè)計中的世紀(jì)應(yīng)用中主要有以下幾個內(nèi)容：1.汽車新零件的設(shè)計。主要用于汽車產(chǎn)品的改型或仿形設(shè)計。 42.現(xiàn)成零件測量及復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計意圖及重構(gòu)三維數(shù)字化模型。3.對汽車產(chǎn)品損壞或磨損零件的原還原，以便修復(fù)或重制。4.對于汽車產(chǎn)品的檢測，列如檢測產(chǎn)品的變性

20、分析、焊接量等。以及加工產(chǎn)品與三維數(shù)字化模型之間的誤差分析。逆向工程可以對已有汽車產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)測量擬合、分析、改進(jìn)設(shè)計和實現(xiàn)新產(chǎn)品的開發(fā)，它有效地支持了新產(chǎn)品影響市場的速度，可以輸出快速原型制作及模具加工的多種數(shù)據(jù)格式，支持不同用途。逆向工程主要是依靠高度集成化、可視化、開放式的計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)筑汽車產(chǎn)品，從概念構(gòu)思、產(chǎn)品設(shè)計、工程分析、工藝制造、應(yīng)用工程、市場服務(wù)，全過程實現(xiàn)無紙化、高精度、系統(tǒng)化得操作手段，最終將會為取消這一過程。就這樣思維的方式而言，是思維先于實體、實體用于反證思維的你想邏輯形式，國際汽車界稱之為逆向工程。實施逆向工程的目的是為了更好地實現(xiàn)汽車產(chǎn)品設(shè)計的并行工程，

21、是產(chǎn)品設(shè)計及其相關(guān)過程實行同步作業(yè)，并使之優(yōu)化，大大提高產(chǎn)品設(shè)計的一次成功率，從而縮短周期，降低成本，減少風(fēng)險，提高質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。發(fā)展汽車產(chǎn)品開發(fā)能力，是當(dāng)代汽車工業(yè)競爭的核心問題，逆向工程是一種具有實用價值的新型開發(fā)方式，而且還在不斷發(fā)展中。他的意義在于揭示了汽車產(chǎn)品開發(fā)的本質(zhì)與屬性，并且構(gòu)成了 21 世紀(jì)汽車產(chǎn)品開發(fā)的大思路、大戰(zhàn)略。1.4 設(shè)計的主要內(nèi)容（1）分析機(jī)油泵的結(jié)構(gòu)特點，技術(shù)參數(shù)。游標(biāo)卡尺等測量并確定機(jī)油泵的基本尺寸數(shù)據(jù)；（2）在 Pro/e 下建立三維立體模型，轉(zhuǎn)化成二維 CAD 圖形后在 AUTOCAD 環(huán)境下完成標(biāo)注輸出正式裝配圖、零件圖。（3）對機(jī)油泵泵油量、機(jī)

22、油泵進(jìn)口、出口壓力進(jìn)行計算；（4）完成設(shè)計說明書。 5第 2 章 機(jī)油泵零件尺寸的測量2.1 零件的測量即測量工具的介紹在測量之前，需要初步了解機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能、工作原理和使用情況。對被測繪的每一個零件，要，并且還要大體了解被測繪零件的加工方法。把零件從總成上拆卸下來零件包括機(jī)油泵的主動齒輪、從動齒輪、主動軸、機(jī)油泵蓋、機(jī)油泵殼體、限壓閥等。測量主要是采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。游標(biāo)卡尺，是一種測量長度、內(nèi)外徑、深度的量具。游標(biāo)卡尺由主尺和附在主尺上能滑動的游標(biāo)兩部分構(gòu)成。若從背面看，游標(biāo)是一個整體。游標(biāo)與尺身之間有一彈簧片，利用彈簧片的彈力使游標(biāo)與尺身靠緊。游標(biāo)上部有一緊固螺釘，可將游標(biāo)固定在尺

23、身上的任意位置。主尺一般以毫米為單位，而游標(biāo)上則有 10、20 或 50 個分格，根據(jù)分格的不同，游標(biāo)卡尺可分為十分度游標(biāo)卡尺、二十分度游標(biāo)卡尺、五十分度格游標(biāo)卡尺等。游標(biāo)卡尺的主尺和游標(biāo)上有兩副活動量爪，分別是內(nèi)測量爪和外測量爪，內(nèi)測量爪通常用來測量內(nèi)徑，外測量爪通常用來測量長度和外徑。深度尺與游標(biāo)尺連在一起，可以測槽和筒的深度。2.2 齒輪的參數(shù)齒頂圓直徑 da=43.19mm 齒根圓直徑 df=27.08齒高 h=15.26mm 齒輪軸孔直徑 12.92mm齒數(shù) 10主要計算公式：d=mz各主要參數(shù)見表 2.1表 2.1 齒輪各參數(shù)一覽表齒寬 s3.96mm齒槽寬 e6.22mm齒距 p

24、10.18mm齒輪模數(shù) m3.59齒數(shù) z10齒頂高系數(shù) ha*1齒隙系數(shù) c*0.25分度圓直徑 d30mm壓力角 20 6齒頂圓 da43.14mm齒根圓 df27.88mm基圓齒距 pb9.57mm基圓 db28.69mm齒頂高 ha3.00mm齒根高 hf3.75mm齒全高 h6.75mm2.3 主動軸即從動軸的參數(shù)主動軸的測量參數(shù)：油泵的主動軸為一個階梯軸圖 2.1 機(jī)油泵主動軸示意圖軸的各斷直徑分別為R1=13.04mm L1=95.40mmR2=12.16mm L2=59.62mmR3=15mm L3=20.00mmR4=5.00mm L4=9.20mm倒角=0.5.mm 倒圓角

25、 r=2.50mm從動軸的測量參數(shù)：圖 2.2 機(jī)油泵從動軸示意圖直徑 R=13.04mm 軸長 45.00mm 倒角為 0.5mm2.4 限壓閥各部件的參數(shù)1. 閥體 7圖 2.3 機(jī)油泵限壓閥示意圖直徑 R1=15.98mm 內(nèi)孔直徑 R2=12.74mm 頂直徑 R3=15.02mm倒角 1=1.00mm 倒角 2=0.50mm2. 閥彈簧圖 2.4 機(jī)油泵限壓閥彈簧示意圖螺旋數(shù) 13 彈簧直徑 R1=9.92mm 彈簧截面直徑 R2=2.14mm 彈簧高度 L=31.32mm3. 墊片圖 2.5 機(jī)油泵限壓閥墊片 1 示意圖圖 2.6 機(jī)油泵限壓閥墊片 2 示意圖墊片 1：外圓直徑 R

26、1=15.82mm 內(nèi)圓直徑 R2=5.50mm 墊片厚度 h=1.02mm墊片 2：外圓直徑 R1=14.90mm 內(nèi)圓直徑 R2=5.22mm 墊片厚度 h=1.08mm2.5 機(jī)油泵殼體參數(shù)圖 2.7 機(jī)油泵殼體下底面示意圖 8長=95.40mm 寬 69.40mm 59.64mm 58.90mm 厚度 10.48mm主動軸軸孔 R1=6.52mm從動軸軸孔 R2=6.52mm出油腔直徑 R3=6.14mm軸距 A=36.62mm內(nèi)壁圓弧半徑 r123.59內(nèi)壁尺寸：L1=42.83mm L2=35.33mm R4=6.14mm R5=R6=6.18mm圖 2.8 機(jī)油泵殼體示意圖h1=

27、9.60mm h2=84.44mm h3=20.70mm h4=11.12mm h5=16.08mm h6=22.96mm減壓閥腔的圓心到底座的距離 h=31.21mm減壓閥排油孔直徑 R1=10.00mm銷控直徑 R2=4.50mm排油閥腔尺寸：R3=11.55mm R4=7.99mm R5=6.00mm主動軸腔外圓直徑 R6=10.98mm圖 2.10 機(jī)油泵殼體俯視示意圖r2=6.72mm r3=9.30mm r4=15.05mm r5=10.00mm r6=8.56mmr7=4.40mm r8=8.64mm L3=21.69mm L4=29.16mm 9螺栓孔直徑 R7=2.79mm機(jī)

28、油蓋：圖 2.11 機(jī)油泵下端蓋示意圖2.6 本章小結(jié) 通過對機(jī)油泵的測量，的出各個零部件的尺寸，了解每一個工作原件的工作原理，清楚它在整機(jī)或某個部件中的地位和作用、受理分狀太和接觸介質(zhì)，以及與其他零件的關(guān)系。 10第 3 章 Pro/E 建模和 CAD 圖紙繪制3.1Pro/E 軟件介紹Pro/ENGINEER 是 3D 產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。它包含了最先進(jìn)的生產(chǎn)效率工具，可以促使用戶采用最佳設(shè)計做法，同時確保遵守業(yè)界和公司的標(biāo)準(zhǔn)。集成的參數(shù)化 3D CAD/CAM/CAE 解決方案可讓您的設(shè)計速度比以前都要快，同時最大限度地增強(qiáng)創(chuàng)新力度并提高質(zhì)量，最終創(chuàng)造出不同凡響的產(chǎn)品。Pro/Engin

29、eer 系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司(Parametric Technology Corporation簡稱 PTC)的產(chǎn)品，它剛一面世(1988 年)，就以其先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計、基于特征設(shè)計的實體造型而深受用戶的歡迎.Pro/ENGINEER 是美國參數(shù)技術(shù)公司 1988 首家推出的使用參數(shù)化特征造型技術(shù)的大型 CAD/CAM/CAE 集成軟件，具有造型設(shè)計、零件設(shè)計、裝配設(shè)計、二維工程圖制作、結(jié)構(gòu)分析、運動仿真、模具設(shè)計、鈑金設(shè)計、管路設(shè)計、數(shù)控加工、數(shù)據(jù)庫管理等功能。廣泛的應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計,電子產(chǎn)品設(shè)計,模具設(shè)計,外觀設(shè)計等領(lǐng)域.Pro /ENGINEER 是一個全方位的三維產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)軟件，它

30、集零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鈑金設(shè)計、鑄造件設(shè)計、造型設(shè)計、逆向工程、自動測量、機(jī)2 構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、電路布線、裝配管路設(shè)計等功能模塊和專有模塊于一體，可以實現(xiàn)面向制造的設(shè)計(Design For Manufacturing，DFM)、面向裝配的設(shè)計(Design For Assembly，DFA)、逆向設(shè)計(Inverse Design，ID)、并行工程(Concurrent Engineering，CE)等先進(jìn)的設(shè)計方法和模式。 3.1.1 Pro/ENGINEER 的優(yōu)點：Pro/ENGINEER 的綜合 3D CAD/CAM/CAE 系列解決方案為工程師和設(shè)計師提供了獨

31、特的優(yōu)勢，因為 Pro/ENGINEER 是完全關(guān)聯(lián)的。這意味著對設(shè)計所做的任何變更會自動在所有下游可交付件中反映出來 無需進(jìn)行任何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。因此，您不僅節(jié)省了時間，還能避免在設(shè)計中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤的可能性。同時，Pro/ENGINEER 是 PTC 產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng) (PDS) 密不可分的一部分。您可以通過添加 Mathcad、Windchill、ProductView 或 Arbortext 解決方案無縫地擴(kuò)展您的 PDS 解決方案，并通過 Web 用戶界面輕松地訪問信息和人員。它在單一、完全可擴(kuò)展的平臺上提供的強(qiáng)大功能和速度是任何其他產(chǎn)品開發(fā)軟件包都無法匹敵的。適用于產(chǎn)品設(shè)計過程中任何角色的解決

32、方案除了這些 Pro/ENGINEER 軟件包中包含的產(chǎn)品外，PTC 還提供了可以擴(kuò)展 Pro/ENGINEER 功能的其他精密工具，其中包括： 111.Pro/ENGINEER 制造解決方案提供的強(qiáng)大工具可以滿足加工、棱柱和多曲面銑削、工具設(shè)計、模具基體設(shè)計、NC 鈑金、已加工零件計算機(jī)輔助校驗、注塑過程仿真等等各方各面的要求2.Pro/ENGINEER Advanced Mechanica，用于擴(kuò)展仿真和分析，比如高級材料和非線性行為 3.1.2 參數(shù)化定義:參數(shù)化設(shè)計（Parametric）設(shè)計（也叫尺寸驅(qū)動 Dimension-Driven）是 CAD 技術(shù)在實際應(yīng)用中提出的課題，它不

33、僅可使 CAD 系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動繪圖的功能。目前它是 CAD 技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一個重要的、且待進(jìn)一步研究的課題。利用參數(shù)化設(shè)計手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)，可使設(shè)計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設(shè)計速度，并減少信息的存儲量。3.2 Pro/E 參數(shù)化建模運用步驟一:齒輪建模前須知：關(guān)于漸開線圓柱座標(biāo)方程的推導(dǎo)，請看這里：Pro/E 齒輪漸開線方程的推導(dǎo)，標(biāo)準(zhǔn)化的齒輪齒形是以齒數(shù)、模數(shù)、壓力角來定義的。在已知齒數(shù) N、模數(shù) M、壓力角 A 的前提下，其與分度圓半徑 Rp、齒頂圓半徑Ra、齒根圓半徑 Rd、基圓半徑 Rb 有以下關(guān)系:Rp=N*M/2Ra=R

34、p+1*MRd=Rp-1 *M-0.25*M - 0.25 為 GB 修正系數(shù)Rb=Rp*COS(A) - A 為十進(jìn)制角度步驟二:1.新建 Part 文件名為 Spur_Gear。Program = Edit Design 在 INPUT 與 END INPUT 之間插入如下語句： INPUTTOOTH_NUMBER NUMBER - 加入齒數(shù)參數(shù)Enter the number of teeth: - 提示輸入齒數(shù)MODULE NUMBER - 加入模數(shù)參數(shù)Enter the module: - 提示輸入模數(shù) 12PRESSURE_ANGLE NUMBER - 加入壓力角參數(shù)Enter t

35、he pressure angle: - 提示輸入壓力角FACE_WIDTH NUMBER - 加入齒厚參數(shù)Enter the face width: - 提示輸入齒厚END INPUT在 RELATIONS 與 END RELATIONS 之間插入如下語句： RELATIONSPITCH_RAD = TOOTH_NUMBER*MODULE/2 - 即 Rp=N*M/2ADDENDUM_RAD = PITCH_RAD+1*MODULE - 即 Ra=Rp+1*MDEDENDUM_RAD = PITCH_RAD-1.25*MODULE - 即 Rd=Rp-1 *M-0.25*MBASE_RAD

36、= PITCH_RAD*COS(PRESSURE_ANGLE) - 即 Rb=Rp*COS(A)END RELATIONS保存退出，系統(tǒng)提問：是否要將所做的修改體現(xiàn)到模型中？回答 YES；Enter = Select All / Done Sel輸入齒數(shù)：20輸入模數(shù)：3.59輸入壓力角：20步驟三:Frature = Creat = Surface = New =Exturde/Done = Both Side/Cappend Ends/Done 繪圖平面選 Front 基準(zhǔn)，Top 參考面選 Top 基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪畫一圓，標(biāo)注直徑加入關(guān)系 sd#= ADDENDUM_RAD*2 其中 sd

37、#為標(biāo)注半徑尺寸號，示圖而定。拉伸深度為 Build，輸入任意數(shù)值。OK = Modify =選擇該拉伸特征，修改深度尺寸為 FACE_WIDTH，Regenerate = Current ValsFrature = Creat = Surface = New = Exturde/Done = Both Side/Open Ends/Done 繪圖平面選 Front 基準(zhǔn)，Top 參考面選 Top 基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪畫一圓，標(biāo)注直徑加入關(guān)系 sd#= PITCH_RAD *2 兩個方向深度為 Up To Surface，分別選擇步驟三的兩個端面。Frature = Creat = Surface

38、= New = Exturde/Done = Both Side/Open Ends/Done 繪圖平面選 Front 基準(zhǔn)，Top 參考面選 Top 基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪畫一圓，標(biāo)注直徑加入關(guān)系 sd#= DEDENDUM_RAD *2 兩個方向深度為 Up To Surface，分別選擇步 13驟三 1 的兩個端面。為方便直觀，本人將特征重命名了 步驟四:Insert = Datum = Curve = From Equation/Done =選擇 PRT_CSYS_DEF 座標(biāo) = Cylindrical 在彈出的記事本中寫入以下紅色內(nèi)容： A=t*sqrt(ADDENDUM_RAD2-BAS

39、E_RAD2)/BASE_RAD/pi*180r=BASE_RAD*sqrt(1+(A*pi/180)2)theta=A-atan(A*pi/180)-(sqrt(PITCH_RAD2-BASE_RAD2)/BASE_RAD/pi*180-PRESSURE_ANGLE)+270/TOOTH_NUMBERz=0保存退出即可建出一標(biāo)準(zhǔn)漸開線。此方程的推導(dǎo)請看：Pro/E 齒輪漸開線方程的推導(dǎo)。步驟五:1通過漸開線的起點，垂直于漸開線創(chuàng)建基準(zhǔn)平面； 2Frature = Creat = Surface = Transfrom = Mirror/Copy/Done 以步驟 （五）的基準(zhǔn)平面鏡像步驟（四

40、）的漸開線；3Insert = Datum = Curve = Composite/Done = Approximate/Done 用逼近合并步驟 4 和步驟五 2 兩條曲線。步驟六:Frature = Creat = Surface = New = Exturde/Done = Both Side/Open Ends/Done 繪圖平面選 Front 基準(zhǔn)，Top 參考面選 Top 基準(zhǔn)，進(jìn)入草繪使用步驟五 3曲線的邊。兩個方向深度為 Up To Surface，分別選擇步驟三 1 的兩個端面。步驟七：1.Insert = Datum = Plane 通過軸 A1 與 Top 基準(zhǔn)平面成一夾

41、角創(chuàng)建齒形對稱基準(zhǔn) 平面，角度值暫為任意。2.Modify =選擇步驟七 1 的基準(zhǔn)特征，修改角度尺寸為180/TOOTH_NUMBER，Regenerate = Current Vals； 3.Frature = Creat = Surface = Transfrom = Mirror/Copy/Done 以步驟七 1的基準(zhǔn)平面鏡像步驟六的齒面；4Frature = Creat = Surface = Merge 將兩個齒面(步驟六、步驟七 3)與齒根圓步驟三 3 合并成一個 Quilt Sufrace； 145.Frature = Creat = Surface = New = Fille

42、t/Done = Simple/Done 倒出圓角 R，很多公司習(xí)慣該 R 值：R = PI*MODULE/8，本人無法查證，暫且照搬該值。與之前步驟一樣修改 R 尺寸為 PI*MODULE/8。 步驟八：1Frature = Creat = Surface = Transfrom = Move/Copy/Done = Rotate = Crv/Edg/Axis =選擇 A1 軸為旋轉(zhuǎn)軸，在旋轉(zhuǎn)角度值內(nèi)寫入 360/TOOTH_NUMBER，系統(tǒng)提示是否加入關(guān)系，回答 YES。2Feature = Pattern = Varying/Done 選擇步驟 8.a 的曲面，點選角度尺寸為陣列驅(qū)動尺

43、寸，在增量值內(nèi)暫寫入 30 = Done = 陣列數(shù)量暫寫為 5 = Done3Relations 加入以下關(guān)系式(#為尺寸號，視圖而定) :D# = 360/TOOTH_NUMBER P# = TOOTH_NUMBER-1OK 退出 4Regenerate = Current Vals 即可生成所有齒形5Frature = Creat = Surface = Merge 將齒頂圓與第一個齒面合并，接著與陣列的第一個齒面合并。結(jié)果如圖： 6模型樹中選中上一步的 Merge 特征，右鍵單擊，選擇 Pattern，即可用參考陣列合并所有的齒面。 步驟九:Feature = Creat = Prot

44、rusion Use = Quilt/Solid/Done 生成整個齒輪實體。十修改齒輪參數(shù)時：Regenerate = Select All = Done Sel 根據(jù)提示輸入各值即可。 其實用此曲面做出的齒輪夾 Part 文件比直接用實體做出的小得多。原因是直接用實體生成的每一個齒形都會有大量參照的。3.3 按測量建立 3D 模型3.3.1 Pro/E 齒輪模型建立過程1.加入?yún)?shù)輸入 m、z、a 的值！ 15圖 3.1 齒輪基本參數(shù)輸入2.輸入關(guān)系式：/* 參數(shù)字母含義如下:/* m-模數(shù)/* z-齒數(shù)/* a-壓力角/* p-齒距/* pb-基圓齒距/* d-分度圓直徑/* da-齒頂

45、圓直徑/* df-齒根圓直徑/* e-分度圓齒槽寬/*-/*特征尺寸賦值/*-/*定義齒輪常數(shù)(ha*&c*)/*定義齒高系數(shù)(ha*)ha=1/*定義齒頂系數(shù)(c*)c=0.25/*定義漸開線展角B=(tan(a)-(PI/180*a)/(PI/180)/*定義分度圓直徑d=m*z/*定義齒頂圓直徑da=(z+2*ha)*m 16/*定義齒根圓直徑df=(z-2*(ha+c)*m/*定義基圓直徑db=m*z*cos(a)/*定義齒距p=PI*m/*定義基圓齒距pb=p*cos(a)/*定義分度圓齒槽寬e=(PI*m)/2/*計算齒槽寬的夾角Angle=(e/(d/2)*(180/pi)/2/

46、*定義 PATTERN 的數(shù)量/*定義 PATTERN 的增量/*-/*結(jié)束/*- 3.創(chuàng)建齒坯選取 front 基準(zhǔn)面為繪圖平面！圖 3.3 草繪界面選擇將齒頂圓的直徑賦予草繪尺寸，sd0=da。如下圖所示。圖 3.2 建模關(guān)系截屏 17圖 3.4 草繪中關(guān)系輸入接受草圖，返回4、創(chuàng)建漸開線插入基準(zhǔn)曲線圖 3.5 拉伸建模選擇“從方程” ，然后單擊完成圖 3.6 曲線方程的選取選取坐標(biāo)系，如下： 18圖 3.7 坐標(biāo)選取然后選擇笛卡爾，如下：圖 3.8 坐標(biāo)系的選取輸入關(guān)系式：alphak=40*tThetak=(tan(alphak)-alphak*(pi/180)*(180/pi)Rk=

47、(db/2)/cos(alphak)X=rk*cos(thetak)Y=rk*sin(thetak)Z=0 19圖 3.9 坐標(biāo)系建立公式截屏得到漸開線，如下圖所示：圖 3.10 所得漸開線示意圖旋轉(zhuǎn)復(fù)制剛得到的漸開線。圖 3.11 漸開線的旋轉(zhuǎn)一選擇復(fù)制 20圖 3.12 漸開線的旋轉(zhuǎn)二單擊完成圖 3.13 漸開線的旋轉(zhuǎn)三選取剛剛生成的漸開線，單擊完成。圖 3.14 旋轉(zhuǎn)菜單選擇中心軸，單擊正向。 21圖 3.15 旋轉(zhuǎn)菜單輸入旋轉(zhuǎn)角度。圖 3.16 移動菜單單擊完成移動，圖 3.17 再生動作定義單擊確定 22圖 3.18 特征菜單關(guān)了器單擊完成，完成旋轉(zhuǎn)。然后修改旋轉(zhuǎn)角度。圖 3.19

48、從關(guān)系中修改旋轉(zhuǎn)角在關(guān)系中輸入：d5=angel/2如下圖所示 23圖 3.20 修改關(guān)系式截屏單擊確定，再生模型圖 3.21 曲線再生鏡像旋轉(zhuǎn)后的漸開線，如下： 24圖 3.22 曲線再生5.拉伸裁減草繪如下的截面：并將齒根圓的半徑賦予草繪尺寸 sd5，sd5=df/2。圖 3.223 草繪齒槽單擊確定，系統(tǒng)自動更新草繪尺寸，接受草繪，返回完成裁減。 25圖 3.24 草繪齒槽圖 3.25 齒槽的拉伸復(fù)制該拉伸裁減，單擊菜單欄中的“編輯” “特征操作” 。圖 3.26 特征編輯 26單擊完成圖 3.27 特征的選取選擇剛剛生成的拉伸裁減特征，單擊完成。圖 3.28 特征的剪裁選擇中心軸。圖

49、3.29 特征旋轉(zhuǎn) 27單擊正向，輸入角度 20（隨便輸） ，然后完成復(fù)制。右擊剛剛復(fù)制的特征，選擇陣列。圖 3.30 體征旋轉(zhuǎn)截屏一單擊旋轉(zhuǎn)角度 20。圖 3.31 體征旋轉(zhuǎn)截屏二 28接受陣列。圖 3.32 為陣列加入關(guān)系式圖 3.33 加入陣列關(guān)關(guān)系式 29圖 3.34 修改前面復(fù)制特征的旋轉(zhuǎn)角度圖 3.35 確定模型再生 30單擊確定，再生模型，如下圖所示。圖 3.36 齒輪 Pro/E 模型3.3.2 Pro/E 主動軸從動軸的模型建立圖 3.37 主動軸 Pro/E 建模 圖 3.38 從動軸 Pro/E 建模主動軸和從動軸為圓柱形原件，圓柱形原件的建模比較簡單，主要是選擇草繪基準(zhǔn)

50、面按測量數(shù)據(jù)進(jìn)行草繪然后進(jìn)行模型的拉伸. 313.3.3 限壓閥個零部件的模型建立圖 3.39 限壓閥墊片圖 3.40 限壓閥 Pro/E 建模限壓閥和兩個限壓閥墊片都為圓柱形原件，圓柱形原件的建模比較簡單，主要是選擇草繪基準(zhǔn)面按測量數(shù)據(jù)進(jìn)行草繪然后進(jìn)行模型的拉伸。圖 3.41 限壓閥的 Pro/E 建模限壓閥的建模運用的是螺旋伸出，運用測量的數(shù)據(jù)設(shè)置彈簧的高度、螺旋數(shù)、彈簧的直徑和彈簧的軸徑。 323.3.4 殼體各零部件的模型建立圖 3.42 機(jī)油泵殼體的 Pro/E 建模 殼體的形狀較為復(fù)雜，但多由規(guī)則的形狀，主要運用草繪和拉伸。在殼體上的螺栓口、限壓閥回油口等在拉伸時要選擇刪除多余項的

51、選項。圖 3.43 機(jī)油泵下端蓋的 Pro/E 建模下端蓋的主主題是運用拉伸的方法，而進(jìn)油油管的建模運用軌跡掃描伸出的方法，在一個選定平面內(nèi)進(jìn)行軌跡的草繪，再在系統(tǒng)自動選擇的平面內(nèi)草繪進(jìn)油管的界面圖 33形，之后進(jìn)行掃描。3.4AutoCAD 軟件的介紹計算機(jī)輔助設(shè)計（Computer Aided Design ,CAD）是指利用計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)來輔助進(jìn)行產(chǎn)品或工程設(shè)計、開發(fā)、分析、研究的一門綜合性應(yīng)用技術(shù)。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，CAD 技術(shù)的功能也日趨強(qiáng)大，目前已經(jīng)在機(jī)械、建筑、水利、電子、化工、服裝等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并不斷的應(yīng)用到其他新的領(lǐng)域中。Autodesk 公司在 1982

52、 年推出了 AutoCAD 的第一個版本 V1.0，隨后又相繼推出了V2.6、R9、R10、R12、R13、R14、R2000、AutoCAD 2004 等典型版本，目前已發(fā)展到AutoCAD 2008。但是，目前最常用的仍然是 AutoCAD 2004 版。在這 20 多年的時間里，AutoCAD 產(chǎn)品在不斷適應(yīng)計算機(jī)軟硬件發(fā)展的同時，自身功能也日益增強(qiáng)且趨于完善。早期的版本只是繪制二維圖的簡單工具，畫圖過程也非常慢，但現(xiàn)在它已經(jīng)集平面作圖、三維造型、數(shù)據(jù)庫管理、渲染著色、互聯(lián)網(wǎng)等功能于一體，并提供了豐富的工具集。所有這些使用戶能夠輕松快捷地進(jìn)行設(shè)計工作，還能方便地復(fù)用各種已有的數(shù)據(jù)，從而極

53、大地提高了設(shè)計效率。3.5 Pro/e 輸出二維圖并在 AutoCAD 下規(guī)范標(biāo)注建模的時候單位選 mm_N_s，把 Proe 里面的完成的二維工程圖保存為 dwg 格式的文件。在 CONFIG 文件中設(shè)置 ：drawing_units = mm default_draw_scale =1:1解決比例問題。在 AutoCAD 里面先把繪圖的比例設(shè)置好之后。然后以導(dǎo)入“塊”的形式將保存的dwg 文件導(dǎo)入，最后將導(dǎo)入的塊“包札”。再在 AutoCAD 中進(jìn)行標(biāo)注，尺寸就一致了。要注意使工程圖輸出 dwg 或 dxf 文件不出現(xiàn)亂碼，必需設(shè)置dxf_out_stroke_text 為 yes，以期解

54、決中文名不顯示的問題。有時處理亂碼問題的另一做法是，在 Autocad 命令行：style 之后設(shè)置那些陌生字體為您熟悉的漢字字體就好了。PROE 中字體改為仿宋體若沒有仿宋體，去 winC:WINDOWSFonts 中，將仿宋體拷貝到 proe 安裝字體目錄。在 PROE 工程圖中使用 T Fang Song-GB2312 字體，轉(zhuǎn) CAD 是要轉(zhuǎn)到 R12 版本的*.dxf 格式文件。在 CAD 打開時，文字樣式設(shè)為 T 仿宋 GB2312，再打開就可以了。3.6 本章小結(jié) 34 運用測量說得出來的數(shù)據(jù)在 Pro/E 中建立各部件的模型，并進(jìn)行總裝成為機(jī)油泵整體模型，使模型能夠體現(xiàn)出機(jī)油泵

55、的結(jié)構(gòu)特點及工作原理。再將 Por/E 的 3D 圖形轉(zhuǎn)入 AutoCAD 輸出成為二維圖并按規(guī)范進(jìn)行尺寸、偏差即配合間隙的標(biāo)注，并生成圖紙。 35第 4 章 Pro/E 模型的模擬油壓的仿真4.1 Pro/E 模型的模擬仿真潤滑油在內(nèi)燃機(jī)機(jī)油泵內(nèi)部的流動可以近似為三維定常不可壓縮流動，連續(xù)性方程 動量方程和湍流模型構(gòu)成封閉控制方程組。4.1.1 基本物理方程連續(xù)性方程：式中，為流體密度，為流體速度，為流體各向同性壓強(qiáng)，為體積力，為與流體粘性有關(guān)的剪應(yīng)力4.1.2 湍流模型內(nèi)燃機(jī)機(jī)油泵內(nèi)部流場以湍流為主，根據(jù)計算要求，采用 FLUENT 軟件中的標(biāo)準(zhǔn) k- 模型，其中 Cu=0.09，C1=1

56、.44，C2= 1.92， k=1.0，=1.3。4.2 仿真模型的建立逆向設(shè)計的油泵其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是模數(shù)為 3.595 mm，齒數(shù)為 9，齒寬為6.24mm，壓力角 20 ,齒頂高系數(shù)為 1，頂隙系數(shù)為 0.25；其主要的一些性能參數(shù)如下：1.機(jī)油泵安全閥的開啟壓力為 800 50 kPa；（41）（42）（43） 362.采用常溫下運動粘度為 19 0.6 的試驗用油，當(dāng)機(jī)油泵轉(zhuǎn)速為 1 600 r/min，機(jī)油壓力為 400 kPa 時，油量不小于 44 L/min；當(dāng)機(jī)油泵轉(zhuǎn)速為 300 r/min，機(jī)油壓力為 150 kPa 時，油量不小于 8 L/min3.當(dāng)機(jī)油泵以轉(zhuǎn)速為 300

57、 r/min 啟動時，出油時間不大于 5 s。另外，數(shù)值模擬的工作介質(zhì)為潤滑油，牌號為 CD15W/40，機(jī)油密度為 857 kg/m3，分析過程中忽略溫度對潤滑油的密度影響，動力粘度 與油溫 的關(guān)系可以用下面公式表示：=2.714610-8T4-8.081310-6T3+9.019410-4T2-4.570810-2T+0.93226 (5)機(jī)油泵內(nèi)部流場幾何模型的建立：機(jī)油泵的工作容腔是由三個幾何實體組合形成，這三個實體是：腔體內(nèi)表面與兩側(cè)蓋板內(nèi)表面圍成的幾何實體 主動齒輪和從動齒輪 只要三個部件的空間位置定位準(zhǔn)確，就能得到正確的機(jī)油泵工作容腔的幾何模型。首先在 Pro/e 環(huán)境下實現(xiàn)齒輪

58、的幾何建模，然后由 Pro/e 環(huán)境下的布爾減運算，以腔體為目標(biāo)體，分別以主動齒輪和從動齒輪為工具體進(jìn)行操作，得到機(jī)油泵工作容腔的幾何模型 圖 1 所示為內(nèi)燃機(jī)機(jī)油泵內(nèi)部流場幾何模型。圖 4.1 模型示意圖4.3 內(nèi)部流場的數(shù)值模擬計算4.3.1 網(wǎng)格劃分機(jī)油泵內(nèi)部流場幾何模型建好以后，使用面向 CFD 的前處理器軟件 Gambit 對機(jī)油泵內(nèi)部流場幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其內(nèi)部流場幾何模型是復(fù)雜的不規(guī)則區(qū)域，因此采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分。4.3.2 邊界條件進(jìn)出口邊界條件均設(shè)為壓力邊界條件，進(jìn)口壓力設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 0.1 MPa；出口邊界條件根據(jù)具體情況設(shè)置為所需的壓力；固壁邊界條件采

59、用無滑移邊界條件，對近壁面的流動按標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法處理；齒輪廓為動邊界，轉(zhuǎn)速大小根據(jù)具體工作條件 37調(diào)。4.3.3 多參考系模型（MRF）可動區(qū)域中瞬態(tài)流動問題，因此采用多參考系模型，建立三個參考系：兩個齒輪廓區(qū)域以外的靜止坐標(biāo)系和分別建立在兩個齒輪廓上的獨立旋轉(zhuǎn)參考系，區(qū)域間的流場信息通過共享的交界面?zhèn)鬟f及耦合計算。4.3.4 求解方法機(jī)油泵內(nèi)部流動近似為不可壓縮流動，筆者采用 SIMPLE 算法， SIMPLE 算法是求解不可壓縮流動應(yīng)用最廣泛的一種方法，以實現(xiàn)壓力速度耦合，方程壓力項采用Standard 差分格式，其他項采用一階迎風(fēng)差分格式 在迭代計算時，應(yīng)用亞松弛迭代，松弛系數(shù)分別?。?/p>

60、壓力項 0.3，速度項 0.7，湍流動能 0.8，湍流能耗散項 0.8。4.4 計算結(jié)果及其分析設(shè)置完成后求解，對油溫 85 出口壓力 0.6MPa 轉(zhuǎn)速 1 400 r/min 工況下機(jī)油泵內(nèi)部流場進(jìn)行可視化仿真，并分析其內(nèi)部流場壓力和速度變化?？梢暬抡娣治觯糊X輪順時針旋轉(zhuǎn)，右邊齒輪逆時針旋轉(zhuǎn)，由于齒輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)油區(qū)和壓油區(qū)的容積發(fā)生變化 從的壓力云圖中可知，進(jìn)油區(qū)的壓力降低，壓油區(qū)的壓力升高，這是因為進(jìn)油區(qū)的容積由于齒輪脫離嚙合以及機(jī)油不斷被帶到出油區(qū)而增大，區(qū)內(nèi)產(chǎn)生一定的真空，使油底殼內(nèi)的機(jī)油在大氣壓作用下進(jìn)入進(jìn)油區(qū)，而壓油區(qū)的容積由于齒輪進(jìn)入嚙合和機(jī)油不斷被帶入而減小，油壓升高，機(jī)油便

61、由出油口排出。圖 4.2 壓力云圖下圖為下的速度矢量圖，從圖 的速度矢量圖中可以看出，左邊齒輪齒槽間的機(jī)油順時針旋轉(zhuǎn)流進(jìn)出油區(qū)，右邊齒輪齒槽間的機(jī)油逆時針旋轉(zhuǎn)流進(jìn)出油區(qū)；低速區(qū)和高速區(qū)在兩齒輪間交替分布，對齒輪產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，影響齒輪使用壽命圖 所示為右邊齒輪齒頂與泵體之間的徑向間隙處局部放大時的速度矢量圖。 38圖 4.3 速度矢量圖從圖四可知，充滿在齒輪齒槽間的機(jī)油是逆時針旋轉(zhuǎn)，而齒輪齒頂與泵體之間的徑向間隙處的機(jī)油速度方向是順時針方向即由壓油區(qū)流向進(jìn)油區(qū)，即徑向間隙的泄漏，流速能達(dá)到 13m/s。圖 3.4 所示為機(jī)油泵困油區(qū)局部放大時的壓力云圖圖 3.5 所示為機(jī)油泵困油區(qū)局部放大時的

62、壓力云圖從圖 中可以看出，最大壓力出現(xiàn)在齒輪進(jìn)入嚙合處能達(dá)到 0.62MPa 區(qū)容積減小導(dǎo)致油壓升高。圖 5 中還可以發(fā)現(xiàn)有負(fù)壓產(chǎn)生且發(fā)生在齒輪脫離嚙合處，這是由于進(jìn)油區(qū)容積增大導(dǎo)致油壓降低，最小壓力能達(dá)到-0.146MPa 氣泡破滅時，在瞬時產(chǎn)生極大的沖擊力，齒輪表面經(jīng)受這種沖擊力的多次反復(fù)作用，易造成其表面損傷和破壞，即氣蝕現(xiàn)象。 39圖 3.6 所示為機(jī)油泵困油區(qū)局部放大時的速度矢量圖從圖六可以看出最大流速發(fā)生在齒輪嚙合處，最大值能達(dá)到 31.1m/s 齒輪嚙合處，機(jī)油要不斷承受兩齒輪的擠壓，兩齒輪間容積要在短時間內(nèi)變化，所以速度變得很大。另外從圖六中還可看出困油區(qū)泄漏機(jī)油流速方向是從壓

63、油區(qū)流向進(jìn)油區(qū)，且與齒輪轉(zhuǎn)動方向一致，即齒面接觸處泄漏。這是因為齒輪嚙合時接觸不好，壓油區(qū)與進(jìn)油區(qū)之間有間隙且壓油區(qū)比進(jìn)油區(qū)油壓等因素影響作用的結(jié)果。4.5 本章小結(jié)按照前面設(shè)置的參數(shù)，對溫度 85出口壓力 0.6 MPa 轉(zhuǎn)速 1 400 r/min 工況下進(jìn)行了模擬，可以模擬得到瞬時出口質(zhì)量流量，其結(jié)果是 0.587 452 73 kg/s 通過實驗得知，在上述工況下，出口體積流量為 43.2 L/min，相對誤差是 4.79%從相對誤差中可以看出，盡管兩者之間存在誤差，但是還是能夠基本反應(yīng)機(jī)油泵內(nèi)部流場的流動情況，可以為內(nèi)燃機(jī)潤滑系統(tǒng)機(jī)油泵的開發(fā)和選型設(shè)計提供新的研究方法和技術(shù)支持。 4

64、0第 5 章機(jī)油泵流量與校核計算5.1 機(jī)油泵的流量計算5.1.1 齒輪油泵平均流量的計算齒輪泵的平均流量公式為： Q= 2zbmn（5.1） 式中,流量；Q齒數(shù)；z端面模數(shù)；m齒寬；b轉(zhuǎn)速。n根據(jù)資料金杯面包車的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為 1400r/min齒輪的模數(shù) m=3.59齒數(shù) z=10Q=2103.963.59140012.5L/min當(dāng)其他參數(shù)一定時，增大齒寬，可增大流量，減少漏油，提高效率，同時為了保證齒輪的連續(xù)傳動條件， 取齒寬為10 倍的模數(shù)，為同一齒面上凸齒bqTAbqTA面接觸點與凹齒面接觸點的軸向距離。5.1.2 齒輪油泵轉(zhuǎn)數(shù)在設(shè)計齒輪泵時，一般都是先給定流量Q，壓力P和油的物理特

65、性。必須先確定轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速愈高齒輪泵的輪廓尺寸越小，但是轉(zhuǎn)速不能過高因為受到產(chǎn)生氣蝕的限制。 (5.2)12 Nd 13.3 P+0.55 式中,黏度；每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)；N節(jié)圓直徑；d 41入口壓力；P齒輪的節(jié)圓 d=30mm設(shè)入油孔的進(jìn)油壓力設(shè)為大氣壓力 P=0.1MPa發(fā)動機(jī)運用的機(jī)油牌號為 CD15W/40，機(jī)油密度為 857 kg/m3，黏度=190.6N13.8130/13.3（0.10.55）=47.91r/min5.1.3 理論流量在根據(jù)氣蝕設(shè)計發(fā)生界限而確定出轉(zhuǎn)速后，從所要求的單位時間流量Q，即可算出每一轉(zhuǎn)的理論流量： thV (5.3) thv60QV = NZ的計算公式具有下列一般

66、形式：thV (5.4)2222222th22001bV = b R -Ri R-R-1i l -1i tg 1212式中,b齒寬；一般情況下，由于齒輪泵兩個齒輪相同所以（4）改寫為： （5.5）22222th20vb11V =-A -t -b tg 233式中,中心距離；A齒輪外徑2D 若忽略不計間隙的影響： (5.6)2D = m Z+2 ;A= mZ;0nt = mcos所以（5）可以改寫為12： （5.7）22thn2V1= Z+1- cos 2bm12 Vth=2bm（Z+1-1/12costh） 42 =23.14153.963.59（10+1-3.1415/12cos20） =3293.22ml/min =3.29L/min一般齒輪泵的計算流量與實測值不太吻合。但如果用測面積儀來測量出齒搪面積和封閉面積以決定流量時再注意對待像上面講到的齒側(cè)隙處理方法，那么理論公式與實測量值是相當(dāng)符合的。5.2 半圓鍵的強(qiáng)度校核半圓鍵聯(lián)接受額定轉(zhuǎn)距T0作用時，鍵的側(cè)面受擠壓，主截面受剪切力，可能的失效形式是工作面壓潰或鍵剪斷。對于實際采用的材料和按標(biāo)準(zhǔn)選用的半圓鍵來說，壓潰是主要的失效形式