齿轮油泵建模设计说明书

1、齿轮油泵建模设计说明书.u3rqa2tyus.g4gysi。.q5iwra。.r7gubs。.u8phga。qgdmly.1 l_3dwzu。lu3komv 。1p6foxv 。n/ykfka.ie7h285。igfqwm 82p2淤，.l273i7d。2bo4kg3目录1绪论01.1 机械专业传统的教学方式存在的问题l69xsa-1.2 将三维技术应用到机械类专业课的教学中 likwp2o2设计概述c2am。3设计过程3.1 齿轮油泵零件建模设计3.1.1 齿轮油泵骨架的设计.3.1.2 齿轮油泵主体的设计.3.1.3 齿轮油泵左盖的设计.3.1.4 创建齿轮泵右侧盖的设计3.1.5 齿轮轴

2、的设计3.1.6 其它零件的创建 3.2 齿轮油泵装配设计3.2.1 虚拟装配设计3.2.2 生成爆炸图4机构仿真及工作原理动画4.1 齿轮油泵机构仿真设计4.2 齿轮油泵工作原理动画仿真.5总结 致谢参考文献1绪论计算机辅助教学是教学发展的一个焦点，pro/e等三维建模软件的发展以及虚拟制 造技术的出现为机械类专业课教学提供了一种极好的现代化教学的工作平台。terjc。1.1 机械专业传统的教学方式存在的问题(1)在机械类课程的教学中，经常需要实物模型帮助学生理解教学内容，如果没 有模型，仅仅依靠讲解，是很难讲清楚一个立体结构的。学生缺少对实物的感官认识也 就更难理解没有模型的讲解，而传统的

3、教学方式是利用教学实物模型，但实物模型携带 不方便，而且容易损坏5不便于保管。hgxwv。(2 )教学中存在的另一个问题是传统的教学实物模型一成不变，更新换代的速度慢，而几十年不变的教学模型已不能满足教学和科技时代不断进步的需要。时代在 发展，教学内容在不断更新，当然教学模型也要跟上教学内容的更新，要想根据教学需 要更改实物模型是很困难的。更换新实物模型成本又很高，而旧模型基本没有再利用的 价值，造成很大的浪费。vptkm。(3)传统的教学模型作运动演示和运动分析也存在很多缺陷，一是学校很难保证有一套完整的机械专业的教学模型，而且成本也较大；二是有些空间的机构内部 的运动很难观察到；三是装配模

4、型时容易损坏零件，运动容易出故障；四是运动特性的 分析也很困难。ikogd。(4)对于机械设计的教学，传统的教学方法是先展开平面简图的构思，形成稍微 完整的方案之后，开始绘制三维简图，完全定型后再根据需要绘制效果图、三视图或制 作简易的模型。在造型设计的过程中，需要用样品实物模型来表达设计者的构思，但对 每一种方案都制作实物样品，要付出大量的劳动，还存在着精度低、修改调整困难、设 计周期长及成本费用高等问题。1mvjs1.2 将三维技术应用到机械类专业课的教学中pro/e系统是美国参数技术公司(parametric technology corporation,简称ptc)的产品。本软件采用单

5、一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，改变了机械 cad/cae/cam的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机 械cad /cae/cam领域的 新标准。将现代化的pro/e三维技术应用到在机械 专业课的教学中，可以解决以上传统教 学存在的很多不足。ohhtb。(1)建立零件的三维模型，虚拟的模型便于现代化教学，在教学中如果应用 pro/e的三维技术建立零件的三维模型，可以避免传统教学模型的缺点，它同样具有实物 教学模型的直观、容易理解的优点，又克服了传统教具的不足，避免了携带困难的问 题，还便于制作多谋体课件。cf49e。(2)把教学中常用的零件、部件和标准件建立起自己的模型库，利用

6、pro/e提 供的强大的基于特征的参数化实体造型功能，把教学中常用的零件、部件和标准件，利 用微机的存储信息量大的特点建立起自己的模型库，以充分利用已有的设计成果和前人 的经验。hholz我们建立的教学模型库有如下特点：1)零件模型库的覆盖面广、标准新；2)当教学需要某一零件模型时，可直接从零件模型库中调出，不必手工绘制；3 )零件模型从模型库中调入后可任意移动、旋转，在装配时确定准确的位置；4)零件模型库的操作使用简捷、方便、灵活、易学易懂；5)还可以用互联网实现零件模型库的资源共享，充分运用网络资源为教学服务。(3)可将各种三维零部件和机械传动在pro/e内进行虚拟装配、三维动画 演示和

7、运动特性分析。总之，把pro/e的三维技术引入机械专业课的教学，彻底改变了传统的教学理念， 大大改善了辅助教学环境，提高了教学效果。通过实践证明，我们只要认真研究和大胆 尝试辅助教学这一现代化教学手段，不断地去学习、掌握这种技术，很好地将pro/e 的三维技术应用到我们的机械专业教学中去，提高工作效率，充分利用微机多媒体辅助 教学的优越性，调动学生的积极性，就一定能有效地帮助我们达到降低教学成本，提高 教学质量的目的。ks5dc o2设计概述本设计主要围绕齿轮油泵设计这个实例展开。液压油泵作为一种重要的液压元件， 其规格和型号比较繁多，传统的开发过程繁琐、效率低下、绘图量大，pro/e作为一款

8、 高效快捷的cad/cam软件，克服了以上的不足之处，大大提高设计人员的开发速度，本 文将着重就pro/e的实体建模、虚拟装配、机构仿真等功能进行齿轮油泵的设计。齿轮 油泵包含多个零部件，其设计巧妙运用pro/e基于单一数据库这一特点并综合运用多种 建模方法和设计方法。3tdo2。设计的具体要求为：(1)齿轮油泵零件建模设计；(2)齿轮油泵装配设计；(3)齿轮油泵机构仿真设计；(4)齿轮油泵工作原理动画设计。3设计过程3.1 齿轮油泵零件建模设计齿轮油泵包含20多个零部件，其设计巧妙运用pro/e基于单一数据库这一特点并综 合运用多种建模方法和设计方法，齿轮油泵的最后设计结果如图1所示，组件分

9、解图如图2所不 rlm6。图1齿轮油泵三维图图2齿轮油泵爆炸图3.1.1 齿轮油泵骨架的设计齿轮油泵骨架的设计主要是一系列基准曲线的绘制，其随后的建模设计建立在骨架设 计的基础上，齿轮油泵的骨架设计结果如图3所示。9skbi。图3齿轮油泵骨架设计结果(1)新建零件文档；1)单击新建按钮打开新建”对话框。在类型”选项组中选取零件”选项，在 子类型”中选取实体”选项，在名称”文本框中输入零件名称“ geajpumprf048 。2)取消使用缺省模板”复选项，单击确定”按钮。系统打开新文件选项对话框，选取其中的“urnns_part_soli(选项，再单击确定”按钮进入三维实体建模环境0kz9js

10、。(2)草绘基准曲线；图4齿轮油泵骨架草绘齿轮油泵建模设计说明书1）单击草绘工具”按钮打开草绘”对话框；2 ）选取基准平面front作为草绘平面，其它设置接受系统默认选项，单击草绘”进 入草绘界面；3）在草图内绘制曲线如图4所示。（3）创建基准平面；1）单击基准平面工具”按钮打开基准平面”对话框；2）选取front基准平面作为参照，设置平移距离35 ；3）单击 确定”完成阿1基准平面。（4）草绘曲线。1）单击草绘“打开草绘”对话框；单击草绘”2）选取uim1作为草绘平面，其它设置接受系统默认选项,3）绘制如图5所示曲线。图5齿轮油泵骨架草绘.保存设计结果，作为骨架设计，关闭窗口。3.1.2 齿

11、轮油泵主体的设计（1）新建零件文档；单击新建”按钮打开新建对话框。在类型“中选零件“在子类型”中选实体” 5在名称”文本框中输入零件名称“gear_part_m 7zfmk（2）创建外部继承特征；1）单击插入”主菜单中选取共享数据”合并/继承”选项，系统打开设计图标版（6）；件“geatqump同时系统打开外部合并”对话框，在该对话框的约束类型”下选取缺 省”选项，在系统默认位置装配齿轮油泵骨架文件；fevkz。3)单击外部合并”中的确定”单击设计板”上的确定”(3)创建拉伸实体特征；1)单击拉伸”打开设计板，在设计板中单击放置”打开参照面板，单击其中定 义”打开草绘”对话框，选择front为

12、草绘平面，接受其它默认设置单击草绘”进入草绘模式；mc29u2)在草绘平面内使用抓取边”工具绘制拉伸剖面图，然后单击确定”退出 草绘，调整方向输入拉伸深度“ 25.2最后创建的拉伸实体如图。再次单击拉伸”按 钮，选取上一零件端面作为草绘平面，进入草绘模式；buy7n3)绘制如图所示草绘剖面图，调节拉伸方向，输入拉伸深度“ 25.2,”最后创建的实体特征如图所示；4)再次单击拉伸”，选取上一零件右侧面为草绘平面，进入草绘模式；5)绘制如图所示草绘剖面图，调节拉伸方向，输入深度“9.5,”最后创建的拉伸实体如图6所示。图6齿轮油泵主体拉伸结果图7齿轮油泵主体创建孔结果(4)创建孔特征；1)单击孑l

13、”打开孔设计板。单击拉伸体端面为主参照。单击放置”打开参照面板，选取同轴”放置类型，然后激活次参照”选取拉伸体轴线；pd5qi。2)完成后的放置”设置形状”列表，最后完成的孔特征如图所示；3)再次用孔特征创建孔，如图7所示。(5)创建螺纹修饰特征，如图8；(6)创建倒圆角特征，如图9；(7)补上一个拉伸切削特征，最后完成的零件图，如图 10。图8齿轮油泵主体螺纹修饰结果图10齿轮油泵主体设计结果图9齿轮油泵主体倒圆角结果图11左盖设计结果3.1.3 齿轮油泵左盖的设计齿轮油泵左盖的设计同样以齿轮油泵骨架作为母体零件，综合运用拉伸、孔和镜像复制等建模方法。齿轮油泵的最后设计结果，如图 11所示。

14、bqf7y(1)新建零件文件，输入零件名称“geajpumpeft cove ； (2)创建外部继承特征，如图12 ；(3)创建拉伸实体特征，如图13 ；图12左盖外部继承图13左盖实体拉伸结果mxryx(4)创建拉伸切削特征，如图14;(5)创建阶梯孔，如图15 ；图14左盖拉伸切削结果(6)创建倒圆角特征，如图16图15左盖阶梯孔结果图17右盖设计结果图16左盖倒圆角结果3.14创建齿轮泵右侧盖的设计齿轮泵右盖的设计和齿轮油泵左盖的设计相似，都是以齿轮油泵的骨架作为母本二进 行设计的。设计步骤参照左盖设计，齿轮油泵右盖的设计结果如图17所示。19m6h 3.1.5 齿轮轴的设计齿轮轴的设计

15、以全参数化标准直齿圆柱齿轮通用件作为母体，对齿轮通用件18 所示 urq2i。参数进行修改并添加必要的特征。齿轮轴的最终设计结果，如图，） a i0.a t ti e?b h ie9 4l ,= /3z图18齿轮轴设计结果图19 pr。标准零件库2.1 ”寸话框为简化设计，这里的全参数化齿轮采用台湾大学林清安教授开发的“ proe标准零件库2.1(1)打开“proes准零件库21”，如图19所示;(2)从 零件类型”中选择 齿轮”零件规格选择“20t ；如图20所示；图20正齿轮”对话框修改右边列表中可修改”项目，修改齿轮的模数m=3,齿数z=9,齿宽b=25.2.单击打开文 件”按钮，输入零

16、件名称“geajshaft打开的齿轮零件如图2106khd4齿轮油泵建模设计说明书图24齿轮轴旋转草绘图25齿轮轴旋转结果(5)创建旋转切削特征，以切出槽，切槽结果如图27;图26齿轮轴切槽草绘图27齿轮轴切槽结果图29齿轮轴键槽结果(6)重复旋转切削，切出另一端的槽;(7)创建键槽，结果如图29；图28齿轮轴键槽草绘(8)创建倒角特征，结果如图30 ；图30齿轮轴倒角结果图31齿轮轴设计结果（9）创建螺纹修饰特征 选择 插入“修饰“螺纹”；选取作图平面为参照面，右图面为螺纹起始面，输入深度为10,直径为12.6。（10）隐藏基准，完成齿轮轴的创建，如图31。3.1.6其它零件的创建至此齿轮油

17、泵的主要零件以创建完成，下面还有很多装配用的小零件，其建模过程不再详细介绍。只列出其最终结果，如图 包括：螺钉、外部齿轮、平键、圆垫片、螺母- 1a）螺钉jc）平键o32 rld7q 压盖、圆柱销。b）外部齿轮d）圆0f）压盖e）螺母图32其它零件g)圆柱销至此齿轮油泵所有零件三维建模都以完成，下一步就是装配。3.2齿轮油泵装配设计 3.2.1虚拟装配设计齿轮油泵的装配综合运用到无连接接口约束和连接接口约束。在进行齿轮油泵的装配前，设计者首先要对齿轮油泵进行整体的分析，要弄清楚那些元件具有运动自由度，那些元件完全约束。对于具有运动自由度的元件就要根据具体要求 选择合适 的连接接口，反之使用无连

18、接接口的约束进行装配即可。5jj2q。(1)创建组件文档,输入组件名称“ geajpumpjnode”(2)在默认位置装配齿轮油泵主体；单击添加元件”按钮，打开下设计板，选择缺省，以在默认位置装配泵的主体。(3)向组件中装配销；使用插入“对齐“对齐”三种约束装配销钉，使其高出端面“8” (4)重复装配销钉；选中前面装配好的销钉零件，然后在编辑”中选取重复”打开重复元件”对话框。按住“ctrl键；选中插入”和对齐”两种约束方式。单击添加，共装配4根销 钉。(5)向组件中装配齿轮油泵左盖；使用匹配“插入“插入”三种约束。(6)向组件中装配齿轮轴一；1)单击右工具箱中的向组件中添加兀件”按钮，打开齿

19、轮油泵文件 gear shaft 1;2)在系统打开的设计板上的用户定义”中选取销钉”连接类型；3)完成放置”列表，装配结果如图33。图33装配齿轮釉一（7）向组件中装配齿轮轴二；1）单击右工具箱中向组件中添加兀件”按钮，打开齿轮油泵零件文件 geat_shaft_22）在系统打开的装配设计板上的用户定义”下拉菜单中选取销钉”连接类型；3）在设计板上单击移动”按钮，打开移动”列表。在该列表的运动类型”选项 中选取旋转”选项，然后选中运动参照”副选项；hxit6 o4）根据系统提示选shaft的轴线作为旋转运动参照，然后在工作区中旋转齿轮轴二,使两齿轮正确啮合，最后的啮合结果如图34。osdm。

20、图34装配齿轮触二（8）向组件中装配齿轮油泵右盖；1）单击向组件中添加元件”按钮，使用浏览方式打开齿轮油泵零件文件ge a r_pump_r i gh t cove ； gnaze2）在系统打开的装配设计板上单击放置”按钮，然后在放置”列表的约束类 型”下拉菜单中选取对齐”约束类型，然后分别选取轴a8和a15作为约束参照。新建 对齐”约束选取轴a9和a16作为约束参照；vvtvro3)新建匹配”约束类型，选取油泵主体端面和右盖端面，输入偏距4)列表如下图，最后装配结果如图最后完成的放置”35。图35装配右盖(9)在装配的元件之间进行布尔运算；1)在编辑”主菜单中选取元件操作”选项打开元件”菜单

21、，选取切除”选 项；2)根据系统提示选取右盖为被切除元件，单击确定”接着选取和其有相交关系的 两个销作为切除参照元件；3dpkl o3)最后单击再生”，再生后转配结果如图，被切除的右盖零件会相应变化。(10)装配螺栓；1)单击向组件中添加元件”按钮，打开“blot.prt ； 2)使用对齐”约束，选取螺栓轴线和螺栓孔轴线；3)使用 匹配”约束，选取螺栓头下端面和螺栓孔上端面。(11)重复装配螺栓；(12)向组件中装配压紧螺母；1)单击向组件中添加元件”按钮，打开齿轮油泵零件文件pack ；2)使用插入“和匹配”两中约束选取相应参照。(13)在元件之间进行布尔运算同步骤9 一样，切除压紧螺母；(

22、14)装配键；1)单击向组件中添加元件”按钮，打开齿轮油泵零件文件key;2)使用匹配“匹配”匹配”三种约束方式选取相应参照。(15)装配齿轮；1)单击向组件中添加元件”按钮，打开齿轮油泵零件文件gear ：2)使用对齐“匹配“匹配”三种约束方式选取相应参照。(16)装配垫片；(17)装配螺母；(18)影藏曲线特征。1)在模型树上选中“pack?”件，单击右键，选取打开”打开该元件；2) 单击 层“按钮，系统显示 层树“窗口。选取“prt_all_curves,单击右 键选 取保存；3)在空白处单击右键，选取保存状态”；4)接着保存对“pack元件的修改结果，最后的组件显示结果如图36。图36

23、齿轮泵设计结果3.2.2生成爆炸图(1)从菜单栏中选择视图“分解”“编辑位置”命令，打开分解位置对话 框；(2)在分解位置”对话框中，设置运动类型”等选项组用来调整爆炸图中 个元件的位置，得到满意位置后，点击 确定”按钮。tiw03。编辑爆炸图完成后，得到分解视图下的齿轮油泵装配爆炸图，效果如图37图37齿轮泵爆炸图4机构仿真及工作原理动画4.1 齿轮油泵机构仿真设计(1)准备工作设置模型显示外观，结果如图38;(2)进入机构”模块；在应用程序”主菜单中选取机构”选项，进入机构仿真界面(3)定义齿轮副连接；1)单击定义齿轮副连接”按钮，打开齿轮副定义”对话框；图39齿轮定义”对话框图40齿轮定

24、义”对话框2)定义齿轮1选项卡，选gear_shft_伪运动轴,节圆直径”27,如图39 ；3)定义齿轮2选项卡，选geajshft_2为运动轴，节圆直径”27,如图40 ：4)打开属性”选项卡，在(3)创建驱动；齿轮比”选项组中选取直径”选项1)单击定义伺服电机”按钮，系统弹出伺服电机定义”对话框；2)在从动图元”选项组中选取连接轴”选项，然后选取“gear_shaft_的轴线作为连接轴；sxaiq。3）在伺服电机定义”对话框中打开轮廓”选项卡，在规范”中选速度”选项在模”中选常数”并将“ a值设为“ 40”完成后的对话框如图41 ； tg0p6。图41电机定义”对话框图42定义结果4）完成

25、所以设置后在伺服电机定义”对话框中单击确定，机构设计的最终结果如图42所示。（4）创建连接；1）在编辑“主菜单中选取连接”选项，弹出连接组件”对话框，如图43;图43连接组件”对话框2）单击运行按钮，打开 确认”对话框，单击是”按钮，完成连接的创建 工作，如图44。机狗装配成功-所帝装配会差9 1为口 ooi.头如雄叱品圭为d。恋旻 贺捷配阮直奸-生 数曙阵中垂聿便主建吗？图44确认”对话框（5）创建运动分析；1）单击运动分析”按钮，系统打开如图分析定义”对话框；2）在类型”下拉列表框中选择运动学”选项，并把运动终止时间”栏的值修改 为“ 60”接着单击运行”按钮，观察齿轮油泵的运动情况；mh

26、qwr3）完成上述操作后，单击确定”按钮关闭分析定义”对话框，完成运动分析创 建。（6）回放结果并制作多媒体播放文件1)单击回放以前的运动分析”按钮，系统弹出如图所示回放”对话框如图图45回放”对话框45,单击其中回放”按钮，打开如图所示动画”对话框如图46; vgdm图46动画”对话框2)在动画对话框中可以单击播放”按钮观察仿真结果；单击停止”按钮结束运动 仿真；单击捕获”按钮打开捕获”对话框如图所示。单击其中的浏览”按钮，弹出保 存副本”对话框，在次选择文件的保存路径，选择保存格式并填写文件名称。完成后单击 捕获”对话框中的确定”按钮，开始媒体播放文件的制作。gxrmx 4.2 齿轮油泵工

27、作原理动画仿真外啮合齿轮泵的工作原理：在泵的壳体内有一对外啮合齿轮，齿轮两侧有端盖盖 住。壳体、端盖、齿轮的各个齿间槽组成啦许多密封工作腔。当齿轮旋转时，右侧吸油 腔由于相互啮合的齿轮逐渐脱开，密封工作腔容积逐渐增大，形成部分真空，邮箱中的 油液被吸进来，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔去。在压油区一 侧，由于齿轮主逐渐进入啮合，密封工作腔容积逐渐减少，油液便被挤进去。吸油区和压 油区是由相互啮合的齿轮以及泵体分割开的。xxi63。在齿轮油泵机构仿真设计中，注重运动学的仿真和数据分析，对齿轮的内部工作原 理展示不充分。下边设计为在组件中装入箭头”零件，表示油液流动方向。vt7

28、d1 。(1)在组建“geajpumpjnodel .asn中组装 箭头”零件，结果如图47所示；图47装配结果图48装配体前视图(2)进入机构”模式，按先前步骤定义齿轮副和齿轮轴1的伺服电动机servomotori;(3)定义箭头向左运动的伺服电动机servomotor2/在 轮廓”选项卡中定义速度为10，方向如图49所示；etpeo图49电动机方向(4)定义箭头向左运动的伺服电动机servomotor2,”考虑到动画效果，在 轮廓”选项卡中定义速度改为电动机1的10倍：100,方向如图50所示；avadm (5)创建连接;1)在编辑”主菜单中选取连接”选项，弹出连接组件”对话框；2 )单击

29、运行按钮，打开确认”对话框，单击是”按钮，完成连接的创建工(6)创建运动分析;图50电动机方向1）单击运动分析”按钮，系统打开如图分析定义”对话框；2）在类型”下拉列表框中选择位置”选项，并把运动终止时间”栏的值修改为 “64,定义电动机”如图51所示，接着单击运行”按钮，观察齿轮油泵的运动情况； 3jkrb。直先虹电外幕盘窃3）完成上述操作后，单击确定”按钮关闭分析定义”对话框，完成运动分析创 建。直置昵功丁:弘苗咄1燮止s-rviifinl iirl1110131 tmrzhotarz1321亶serr jiiotor3阻25 ar i,阿 mm ar?冷36solflstorj3?sar

30、vlflolor2s ar vm or孑39505262燮止祷足i j登1 w.图51分析定义”对话框（7）回放结果并制作多媒体播放文件。用pro/e制作的简易工作原理动画可结合工作原理的flash动画，帮助理 解齿轮泵 工作原理5总结本文详细介绍了齿轮油泵的三维设计，从零件建模、零件装配设计到机构仿pro/e的一个重要特点。真。其中齿轮轴的设计采用了参数化设计，参数化设计是重点描述了齿轮泵工作原理的动画设计，通过直观的三维动画，方便学生理解记 忆，且 充分调动学生的积极性，达到了降低教学成本，提高教学质量的目的。使用pro/e仿真设 计在展示油泵工作原理时，并不能展示油液的流动情况”外，所以

31、还要结合其它软件设计工作原理动画。6i5d4。致谢本次毕业设计是在指导老师的悉心指导下完成的。指导老师具有严谨的治学态度和 较高的理论水平，在治学及做人方面使我受益匪浅。衷心感谢老师对我的关心指导和帮 助。同时对于大学几年来关心过、指导过、给予我以帮助的老师一并表示感谢。非常感 谢学院领导和老师给我提供了这次良好的深入学习的机会和宽松的环境条件。通过这次 毕业设计，不但使我能够将大学期间所学的专业知识再次回顾学习，而且也使我学到了 专业领域中一些前沿的知识。非常感谢在本次设计中曾给予我耐心指导和亲切关怀的老 师及帮助过我的同学，正是由于他们的帮助和鼓励才使我能够在毕业设计过程中克服种 种困难，最终顺利完成论文，他们的学识和为人也深深地影响着我。我对指导老师表示 崇高的敬意和诚挚的感谢！ 7ome5。参考文献1谢晓华.浅谈pro/engineer的三维技