汽油泵课设说明书

1、燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书课 程 设 计 说 明 书题目：汽车汽油泵设计学 院： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 目录一 绪论11 研究意义课题12 汽油泵作用及分类1二 汽油泵电动机的选择及校核2三 汽油泵泵芯设计31 汽油泵泵芯壳体设计32 汽油泵叶轮设计43 汽油泵泵体端盖设计64 汽油泵壳体端盖设计75 汽油泵泵芯单向阀、安全阀柱塞设计86 汽油泵泵芯单向阀、安全阀弹簧设计97 汽油泵泵芯单向阀出油口设计98 汽油泵泵芯安全阀出油口设计10五 汽油泵外壳设计101 汽油泵外壳壳体设计112 汽油泵外壳端盖设计113 汽油泵滤网架设计12六 心得体会13七

2、参考文献14燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书一 绪论1 研究意义课题内燃机是汽车的心脏，电喷式内燃机因其动力性、经济性及环保性远远大于传统内燃机而广泛采用。电喷式内燃机中，燃油供给系统机械结构的设计对内燃机的性能起着一定的作用。电动汽油泵是电喷发动机中燃油供给系统的一个重要组成部件。汽油泵工作的稳定性决定着整个汽车供油系统的工作稳定性，故已给予必要的重视。汽油泵工作中承受一定的压力，并长期浸泡在汽油中，所以要求它应有足够的结构强度和耐腐蚀性；又因汽车油箱容积有限，所以汽油泵设计时应考虑小尺寸、轻量化设计。2 汽油泵作用及分类汽油泵的作用是把汽油从油箱中吸出，并经管路和汽油滤清器压送到

3、化油器的浮子室内。正是由于有了汽油泵，汽油箱才能安放到远离发动机的汽车尾部，并低于发动机。汽油泵按驱动方式的不同，可分为机械驱动式和电驱动式两种，电驱动式又分为滚柱式电动汽油泵、齿轮式汽油泵和叶片式汽油泵。其中叶片泵是转子槽内的叶片与泵壳(定子环)相接触，将吸入的液体由进油侧压向排油侧的泵，该种结构的电动汽油泵，又称为离心式电动汽油泵，它是依靠旋转的叶轮来实现燃油的输送。电动汽油泵体积很小，但是泵油量与出油压力都比较大，因此其电机的负荷很大。所以，大部分电动汽油泵都采用了使吸入的油流经电机电枢后再从出油阀流出的设计，目的是冷却电枢，保证电机正常油工作。采用这种设计的电动汽油泵，凡是燃油流经的机

4、件表面，都被制造得光洁平滑，以便减少流动阻力。也有少部分电动汽油泵，燃油不流经电枢而直接泵出，这种设计对其电机要求很高。当电动汽油泵停止工作时，出油单向阀关闭，防止油管中具有一定压力的燃油流回到油箱去，有利于再启动。当出油口堵塞造成泵内压力过高时，泄压阀打开，将燃油从泵体内排到油箱里，以免电机负荷过高被烧坏。电动汽油泵的电机都具有在泄压阀短时间内(l min之内)失灵的情况下而不被烧坏的能力。本次课程设计我的任务是在学习了解车辆供油系统工作原理、性能需求的基础上，针对家用汽油机轿车，设计绘制一台电动汽油泵。在设计过程中，本人将所设计汽油泵的主要零件在Solid works中建立三维实体模型，最

5、后将其装配起来。二 汽油泵电动机的选择及校核电动机是汽油泵的动力来源，使得油压由一个大气压提升至所需压力值。电动机型号的选择关系到整个汽油泵的设计，因为电动机外形尺寸是汽油泵设计尺寸的重要参考 。查阅相关资料，本次课程设计我选择的汽油泵供油流量为8L/min；汽油泵出口油压为3个大气压，即出口油压为300 k。泵的输出功率= Qp=(8L2)/60 27w考虑到汽油泵功率与电动机功率间存在效率转化，取效率为70%，则电机功率约为39w。查阅资料后，本人选择的电动机型号为YK2340.B型直流电动机，该型号电动机功率为40.5w，直径为36mm，电机主体长为77mm。查相关资料：汽油化学计量空燃

6、比=14.515.3（kg空气/kg汽油）取=15；汽油密度=0.75kg/m，空气密度=1.2 kg/ m。故进入气缸的油气体积比A=1.07 由最大功率下转速为6000r/min，得每分钟汽油机运行3000周期，对1.6L排量汽油机，所需汽油流量为：Q=1.6L6000/2A=0.5136L/min=8.56ml/s所选电机符合最大供油要求。三 汽油泵泵芯设计 汽油泵泵芯是汽油泵的主要部件，它的外形尺寸和重量决定了汽油泵的外形尺寸及重量。1 汽油泵泵芯壳体设计壳体装载电动机的部分外直径定为60mm，内直径定为46mm，壳体装载电动机的部分的深度定为82mm。电动机输出轴根部直径为17mm，

7、与该处配合的孔尺寸为17mm；电动机输出轴直径为6mm，与该处配合的孔尺寸为6mm。汽油泵泵芯壳体与壳体端盖、泵体端盖间的连接处螺钉为十字盘头螺钉M2.510。为了泵芯密封良好，在壳体与壳体端盖配合处有凹入壳体的一段平台，此处孔径尺寸为46mm，在壳体与泵体端盖配合处孔径尺寸为49mm。这样会使得汽油从汽油泵泵芯壳体与泵体端盖连接处渗出时，所需经过的油路变得更加曲折，从而增加渗漏阻力，起到增加密封性的功效。在solidworks中利用旋转凸台、拉伸凸台、扫描切除、拉伸切除等命令，根据已知的尺寸数据绘制出的汽油泵泵芯壳体三维模型图如图1所示：图1 汽油泵泵芯壳体三维模型图2 汽油泵叶轮设计旋涡泵

8、工作原理：星形轮在旋转时，产生了离心力，液体在此离心力的作用下，由泵壳侧面孔流入叶片根部并被抛向外圆，进入两侧盖板的槽道中。这部分液体原来随着叶片做圆周运动，具有一定的速度能，在盖板槽道中速度能变为压力能，之后又被叶片所攫取。在液体质点由入口到出口的过程中，这样的作用多次重复，能量逐次增加，就像液体在离心水泵中受多级叶轮的作用那样。液体在槽道中随星形叶轮运动，到了截止点，由于槽道突然被堵塞，液体就从出口孔流出。旋涡泵有如下优点：(1) 结构简单，体积小，重量轻，扬程高；(2) 大部分旋涡泵具有自吸能力；(3) 具有陡降的扬程特性曲线，如图2；(4) 很多旋涡泵能实现气液混输，这对于抽送含有气体

9、的易挥发的液体具有重要的意义；(5) 某些零件，如叶轮可使用非金属材料模压。图2旋涡泵特性曲线图3汽油泵叶轮三维模型图旋涡泵叶轮叶片分为：径向、朝旋转力一向前倾、后弯直叶片、后转角、前转角式五种，本次课程设计为径向式，叶片数为40片。电动机输出轴直径为6mm，因叶轮转动靠电动机输出轴与叶轮配合处带动，故该处孔尺寸为6mm。在solidworks中依次使用拉伸凸台、拉伸切除、圆形矩阵命令制作出汽油泵叶轮三维模型图，如图3所示。3 汽油泵泵体端盖设计汽油泵泵体端盖部分外直径定为60mm。汽油泵泵体端盖与泵芯壳体配合处设计一平台，直径49mm。与壳体凹回的平台配合后，使其达到与迷宫密封槽类似的密封效

10、果。汽油泵泵体端盖内侧还需设计一孔洞，与电动机输出轴构成间隙配合，用来支撑电动机输出轴，限制电动机输出轴转动时的振动。电动机输出轴直径为6mm，电动机输出轴与汽油泵泵体端盖内侧配合处孔尺寸为6mm。图4 汽油泵泵体端盖三维模型图汽油泵泵体端盖上有汽油进油口，进油口在圆心附近，为矩形。这是因为旋涡泵的工作原理应用了离心力，该设计可以使汽油从更加靠近叶轮中心处被吸入泵中。在solidworks中，利用旋转凸台、拉伸切除、扫描切除、圆形矩阵等命令，绘制出汽油泵泵体端盖三维模型图，如图4所示。4 汽油泵壳体端盖设计汽油泵壳体端盖部分主要分布了单向阀出油口、安全阀出口和电极接头。汽油泵壳体端盖处有不止一

11、个简单的汽油出口。因为汽油出口太少会导致汽油泵不再工作后，汽车供油系统油路内油压将降至一个大气压，非常不利于汽车启动。为保持油路油压，在汽油泵汽油出口处有一个单向阀。当电动汽油泵停止工作时，出油单向阀关闭，防止油管中具有一定压力的燃油流回到油箱去。当出油口堵塞造成泵内压力过高时，泄压阀打开，将燃油从泵体内排到油箱里，以免电机负荷过高被烧坏，或泵内油压过高，破坏汽油泵结构，使汽油泵报废。电极接头位置分配在靠近圆周处，主要是考虑到为单向阀、安全阀留出足够的空间。单向阀、安全阀处螺纹为细牙普通螺纹，该螺纹耐受冲击和振动，装配时加装密封垫片，以保证此处螺纹的密封性。单向阀、安全阀处的螺纹大径D=12，

12、螺距p=1.5，两者的牙型角=60。汽油泵壳体端盖部分与泵芯壳体配合处设计一平台，直径46mm，与壳体凹回的平台配合后，使其达到与迷宫密封槽类似的密封效果。在solidworks中利用拉伸凸台、拉伸切除、扫描切除等功能画出汽油泵泵体端盖的三维模型图，如图5所示：图5 汽油泵泵体端盖三维模型图5 汽油泵泵芯单向阀、安全阀柱塞设计汽油泵泵芯单向阀、安全阀柱塞底端为半球形，这是基于单向阀或安全阀在开启、闭合时需保证良好的与壳体端盖出油口的同轴性。半球形底端开启时受力均匀，闭合时不会卡在出油口之外无法闭合。柱塞杆部直径与单向阀、安全阀弹簧内径相同，以保证弹簧承受竖直方向上的压力，这保证了弹簧能够提供正

13、确的单向阀或安全阀的开启压强控制，同时延长弹簧寿命。在solidworks中，利用旋转凸台这一命令，绘制出汽油泵泵芯单向阀、安全阀柱塞的三维模型图，如图6所示：图6 汽油泵泵芯单向阀、安全阀柱塞三维模型图6 汽油泵泵芯单向阀、安全阀弹簧设计弹簧中径=5mm，弹簧丝直径d为0.5mm，圈数为4圈。在solidworks中，利用螺旋线、扫描，绘制出汽油泵的泵芯单向阀、安全阀弹簧三维模型示意图图7 汽油泵泵芯单向阀、安全阀弹簧三维模型示意图7 汽油泵泵芯单向阀出油口设计汽油泵泵芯单向阀出油口一端与油管相连，另一端与壳体端盖单向阀出油口相连。与油管相连处为密封考虑，设计了两个槽，装配时将该段插入油管，

14、在连接处油管外加装可调直径的油管卡环加强固定，即可保证油路的密封性。与壳体端盖单向阀出油口连接处，螺纹参数：大径D=12，螺距p=1.5，牙型角=60。图8 汽油泵泵芯单向阀出油口三维模型图8 汽油泵泵芯安全阀出油口设计汽油泵泵芯单向阀出油口与壳体端盖安全阀出油口连接处，螺纹参数：大径D=12，中径=10.863，小径=10.106，螺距p=1.5，牙型角=60。利用凸台旋转、拉伸切除、扫描切除，绘制出汽油泵的泵芯安全阀出油口三维模型图，如图8所示：图9 汽油泵泵芯安全阀出油口三维模型图五 汽油泵外壳设计汽油泵外壳用来支撑汽油泵泵芯，使其保持垂直状态，并用来将汽油泵固定在油箱上，实现安装、拆卸

15、方便的需求。同时汽油泵外壳还用来固定油箱油液面传感器。1 汽油泵外壳壳体设计汽油泵外壳壳体外直径90mm，内直径70mm，高165mm。外壳壳体与汽油泵泵芯配合有一定的固定汽油泵泵芯的作用，该处孔直径为60mm。与汽油泵滤网架配合的孔径为40mm。用来固定油箱油液面传感器的部分为边长4646的矩形，并在四个角留了M2.5的螺纹孔，用以固定油液面传感器。汽油泵外壳壳体与汽油泵外壳端盖连接处选用M2.5螺钉连接。图10 汽油泵外壳壳体三维模型图2 汽油泵外壳端盖设计汽油泵外壳端盖用来连接汽油泵外壳与汽车油箱，将汽油泵固定在油箱上。同时与汽油泵外壳的配合还起到了固定汽油泵泵芯的作用。汽油泵外壳端盖与

16、汽油泵外壳连接处选用M2.5螺钉连接。汽油泵外壳端盖与油箱连接处，开有六个对称小槽作为汽油泵安全阀开启时的汽油泄流口。泄流口开在上方而非下方外壳壳体上，是考虑到防止汽油不经过滤网而经过该泄流口进入汽油泵，汽油杂质对泵芯出入口造成阻塞。汽油泵外壳端盖与汽油泵外壳配合处选择间隙配合，此处外形尺寸为70mm。图11汽油泵外壳端盖三维模型图3 汽油泵滤网架设计图12 汽油泵滤网架三维模型图汽油泵滤网架与汽油泵外壳固定，滤网架外直径为40mm，其内直径定为34mm。六个支撑杆宽2mm，厚3mm。至此汽油泵机械部分设计基本完成，利用Solid Works软件，对以上设计的各零件进行装配，生成图13中汽油泵

17、泵芯、汽油泵装配体三维模型图。图13左图：汽油泵泵芯装配体三维模型图 右图：汽油泵装配体三维模型图六 心得体会在前期的准备工作中，我通过从网上搜索和查阅书籍，对汽油泵的结构、工作原理、现状以及分类等有了更多的了解。在用软件绘制零件的过程中遇到了许多问题，开始使用CATIA作图，但是在画螺纹、弹簧时遇到了困难。之后又选择了SolidWorks，并用该软件成功绘制出了电动汽油泵的主要零件图和装配图。在整个课程设计过程中，我体会到了三维设计对设计者的帮助之大，应用三维设计后，设计者可以很直观、很形象的从各角度观察所设计的产品，有利于设计者对产品设计细微之处的把握，进一步实现优化设计。在这次课设过程中，我掌握了solidw