实验8_齿轮泵装配与运动仿真实践

1、第一篇 计算机辅助设计实验八 齿轮泵装配与运动仿真实践8.1 实验任务和目的齿轮泵是依靠密封在一个壳体中的两个或两个以上齿轮，在相互啮合过程中所产生的工作空间容积变化来输送液体的泵。齿轮泵适用于输送不含固体颗粒、无腐蚀性、粘度范围较大的润滑性液体，特别适合传输粘稠、高温、高压的液体，齿轮泵结构简单紧凑,制造容易,维护方便，有自吸能力，但流量、压力脉动较大且噪声大，因此适合工业、实验室有特殊应用的领域使用。通过装配齿轮泵，掌握Creo装配完整产品的技术及其运动仿真分析，重点掌握齿轮的啮合装配仿真。要求利用随书光盘提供的素材根据表8.1所示的装配明细完成图8.1所示的齿轮泵装配和运动仿真。表8.1

2、 齿轮泵的装配明细序号名称数量材料备注（模型名）1泵体1HT150pumpbody2泵盖1HT150cover3齿轮轴145gearaxis4填料压盖1Q235-Apackinggland5键145key6螺钉M5×206Q235-Ascrew7垫片1硬纸板gaskcet8齿轮145gear9轴145axis10压紧螺母1Q235-Anut11填料1石棉绳stuffing图8.1 齿轮泵装配示意图8.2 实验环境Creo Parametric 2.0软件，win7（32位或者64）操作系统8.3 预备知识和技能本次实践装配的齿轮泵是外啮合双齿轮泵，外啮合双齿轮泵的工作原理是一对相互啮

3、合的齿轮和泵缸一起形成吸入腔和排出腔，吸入腔和排出腔是隔开的。齿轮转动时，吸入腔侧轮齿相互脱开处的齿间容积逐渐增大，压力降低，液体在压差作用下进入齿间。随着齿轮的转动，一个个齿间的液体被带至排出腔。这时排出腔侧轮齿啮合处的齿间容积逐渐缩小，将液体排出。在术语上讲，齿轮泵也叫正排量装置，即像一个缸筒内的活塞，当一个齿进入另一个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的，所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间，这样，液体就被排除了。由于齿的不断啮合，这一现象就连续在发生，因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量，泵每转一转，排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转，泵也就不间

4、断地排出流体。泵的流量直接与泵的转速有关。实际上，在泵内有很少量的流体损失，这使泵的运行效率不能达到100，因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧，而泵体也绝不可能无间隙配合，故不能使流体100地从出口排出，所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行，对大多数挤出物料来说，仍可以达到9398。8.4 实验内容和步骤Step1，装配从动轴组件1）创建组件装配模型将随书光盘CreoStudyDtest8的文件拷贝到E:下，打开Creo Parametric 2.0软件，单击主页下选择工作目录按钮，将工作目录设置在E:CreoStudyDtest8。图8.3“新文件选项”对话框图8.2“新建

5、”对话框单击新建按钮，在弹出的如图8.2所示的文件“新建”对话框中“类型”区域选取装配单选项，选中“子类型”选项组中的设计单选项，在名称中输入文件名axisgearasm，取消复选框，单击对话框中的确定按钮。选取适当的装配模板，在弹出如图8.3所示的“新文件选项”对话框中，选取模板，然后单击确定按钮。2）装配轴（axis）选择模型下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开名为axis.prt的零件。在如图8.4所示的元件放置操控板中，选择放置约束为默认，以固定元件，然后单击按钮。完成轴装配。图8.4 元件放置操控板3）装配键（key）选择模型下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开名为key.prt

6、的键零件，并通过零件操作球将键移到如图8.5所示适当的装配位置。图8.5 键装配初始位置在约束集列表中选取用户定义选项，约束形式选择重合。选择匹配重合的两个面如图8.6所示。重合匹配的这两个面重合匹配的这两个面图8.7 重合匹配面2图8.6重合匹配面1在放置面板中，新建约束，约束类型选择“重合”，打开“指定约束时在单独窗口中显示元件”按钮，在对话框和工作窗口分别选择图8.7所示的两个匹配重合面。在放置面板中，新建约束，约束类型选择“重合”，选择匹配重合的两个面如图8.8所示，完成此操作后操控板的状况项显示完全约束。然后单击确定按钮，完成键的装配。重合匹配两个面图8.8重合匹配面33）装配齿轮（

7、gear）选择模型下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开名为gear.prt的齿轮零件，并通过零件操作球将齿轮移到如图8.9所示的装配位置。图8.9齿轮装配初始位置在约束集列表中选取用户定义选项，约束形式选择重合。选择匹配重合的两个面如图8.10所示。在放置面板中，新建约束，约束类型选择“重合”，选择图8.10所示的圆柱面和齿轮孔面，使它们的轴心线重合。两个匹配重合面两个重合对齐圆柱面图8.10面重合在放置面板中，新建约束，约束类型选择“重合”，选择图8.11所示的两个基准面使它们重合对齐，完成此操作后操控板的状况项显示完全约束。然后单击确定按钮，完成齿轮的装配。两个重合对齐基准面图8.11两

8、个重合对齐基准面4）单击保存按钮，弹出保存对话框，单击确定完成轴齿轮组件装配。Step2，新建装配模型单击新建按钮，在弹出的如图8.2所示的文件“新建”对话框中“类型”区域选取装配单选项，选中“子类型”选项组中的设计单选项，在名称中输入文件名gear_pump，取消复选框，单击对话框中的确定按钮选取适当的装配模板，在弹出如图8.3所示的“新文件选项”对话框中，选取模板，然后单击确定按钮。Step3，装配泵体（pumpbody）1）选择模型下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开名为pumpbody.prt的零件。2）在如图8.4所示的元件放置操控板中，选择放置约束为默认，以固定元件，然后单击按钮

9、。Step4，装配齿轮轴（gearaxis）1）选择模型下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开名为gearaxis.prt的齿轮轴，并通过零件操作球将齿轮轴移到适当位置如图8.12所示。对齐的两个柱面图8.12齿轮轴装配12）创建销钉连接在约束集列表中选取销钉连接选项。单击操控板的放置选项，调出放置界面如图8.13所示。定义轴对齐约束，选取如图8.12所示的齿轮轴（gearaxis）的柱面和泵体（pumpbody）的一个内孔面，选择完成后圆柱面的轴线能重合完成轴对齐。定义平移约束，分别选取图8.14所示的两个平面（泵体pumpbody的表面和齿轮轴gearaxis的齿轮端面），以限制齿轮轴（g

10、earaxis）在泵体（pumpbody）上平移。当操作完成后在操控板中会显示“完成连接定义”，单击确定按钮，完成销钉连接定义。平移约束对齐的两个面图8.14齿轮轴装配2图8.13放置界面验证连接的有效性，进入模型项，点击按钮，打开拖动对话框如图8.15所示.。图8.15拖动对话框单击主体拖动按钮，在齿轮轴gearaxis的齿轮上选择一点，然后在该位置处单击鼠标左键，出现一个标志，移动鼠标光标，如果齿轮轴跟随光标绕齿轮轴轴线转动，证明齿轮轴装配有效，否则重新装配齿轮轴。Step6，装配齿轮组件（axisgearasm）1）选择模型下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开step1装配完成的齿轮组

11、件axisgearasm.prt，并通过零件操作球将齿轮轴轴移到适当位置如图8.16所示。2）创建销钉连接在约束集列表中选取销钉连接选项。单击操控板的放置选项，调出放置界面如图8.13所示。定义轴对齐约束，选取如图8.16所示的齿轮组件（axisgearasm）的柱面和泵体（pumpbody）的一个内孔面，选择完成后圆柱面的轴线能重合完成轴对齐。定义平移约束，分别选取图8.16所示的两个平面（泵体pumpbody的表面和齿轮组件axisgearasm的齿轮端面），以限制齿轮组件（axisgearasm）在泵体（pumpbody）上平移。当操作完成后在操控板中会显示“完成连接定义”，单击确定按钮

12、，完成销钉连接定义。对齐的两个圆柱面对齐的两个表面图8.16齿轮组件装配验证连接的有效性，进入模型项，点击按钮，打开拖动对话框如图8.15所示.。单击主体拖动按钮，在齿轮组件（axisgearasm）的齿轮上选择一点，然后在该位置处单击鼠标左键，出现一个标志，移动鼠标光标，如果齿轮组件（axisgearasm）跟随光标绕其轴线转动，证明齿轮轴装配有效，否则重新装配齿轮组件（axisgearasm）。Step7，装配泵盖（cover）1）选择模型下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开泵盖（cover），并通过零件操作球将泵盖（cover）移到适当位置如图8.17所示。2）定义泵盖（cover）和

13、泵体（pumpbody）的两个螺钉连接孔轴线对齐：选择约束集为用户定义，约束类型为重合。单击操控板的放置选项，调出如图8.13所示的放置界面，选择图8.17所示的泵盖（cover）和泵体（pumpbody）的两条孔轴线，使其重合对齐。3）定义泵盖（cover）和泵体（pumpbody）的两个侧面对齐：选择束类型为重合。单击操控板的放置选项，调出如图8.13所示的放置界面，选择图8.17所示的泵盖（cover）和泵体（pumpbody）的两个侧面，使其重合对齐。4）定义泵盖（cover）和泵体（pumpbody）的两个端面对齐：选择约束类型为重合。单击操控板的放置选项，调出如图8.13所示的放置

14、界面，选择图8.17所示的泵盖（cover）和泵体（pumpbody）的两个端面，使其重合对齐。当操作完成后在操控板中的状况项显示“完全约束”，单击确定按钮，完成泵盖的装配。重合对齐的两条轴线重合对齐的两个侧面重合对齐的两个端面图8.17装配泵盖Step8，装配螺钉（screw）和垫片（gasket）1）装配齿轮泵上部分三个螺钉和垫片装配垫片，选择模型选项卡下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开垫片（gasket）。选择约束集为用户定义，约束类型为重合。选择图8.18所示的泵体（pumpbody）的柱面和垫片（gasket）的柱面，使它们的轴线重合对齐；再选择泵体（pumpbody）的一个端面

15、和垫片（gaskcet）的一个端面，使它们的重合对齐。当操作完成后在操控板中的状况项显示“完全约束”，单击确定按钮，完成垫片（gasket）的装配两个重合对齐的圆柱面两个重合对齐的端面图8.18装配泵盖阵列垫片（gasket）：打开装配模型树，如图8.19所示，选中模型树上GASKET.PRT，单击右键弹出右键菜单，执行阵列命令，单击操控板中的确定按钮。完成齿轮泵上部分三个垫片的装配。图8.19阵列垫片装配螺钉（screw），选择模型下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开螺钉（screw），并通过零件操作球将螺钉（screw）移到适当位置如图8.20所示。选择约束集为用户定义，约束类型为重合。

16、选择图8.20所示的螺钉（screw）的轴线和泵盖（cover）的螺钉连接孔轴线，使其重合对齐。选择图8.20所示的螺钉（screw）的端面和垫片（gaskcet）的端面，使其重合对齐。当操作完成后在操控板中的状况项显示“完全约束”，单击确定按钮，完成螺钉的装配。重合对齐的两个端面重合对齐的两根轴线图8.20装配螺钉阵列螺钉（screw）：打开装配模型树，如图8.21所示，选中模型树上SCREW.PRT，单击右键弹出右键菜单，执行阵列命令，单击操控板中的确定按钮。完成齿轮泵上部分三个螺钉的装配。图8.21阵列螺钉2）装配齿轮泵下部分三个螺钉齿轮泵下部分三个螺钉的装配和齿轮泵上部分三个螺钉的装配

17、完全一样，参照齿轮泵上部分三个螺钉的装配方法完成。Step9，填充填料（stuffing）1）隐藏齿轮轴和泵盖，在模型树分别选中齿轮轴（gearaxis）和泵盖（cover），点击右键弹出右键菜单，执行隐藏命令，完成齿轮轴和泵盖的隐藏。2）选择模型下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开填料（stuffing）元件，并通过零件操作球将填料（stuffing）移到如图8.22所示位置。重合对齐的两个圆柱面重合对其的两个表面图8.22填充填料3）选择约束集为用户定义，约束类型为重合。选择图8.22所示的泵体（pumpbody）孔的内表面和填料（stuffing）孔的内表面，使它们的轴线重合对齐；再选

18、择泵体（pumpbody）孔的一个端面和填料（stuffing）的一个端面，使它们的重合对齐。当操作完成后在操控板中的状况项显示“完全约束”，单击确定按钮，完成填料填充。Step10，装配填料压盖(packinggland)1）选择模型选项卡下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开填料压盖（packinggland），并通过零件操作球将填料压盖（packinggland）移到适当的装配位置，如图8.23所示位置。2）选择约束集为用户定义，约束类型为重合。选择图8.23所示的泵体（pumpbody）的柱面和填料压盖（packinggland）的柱面，使它们的轴线重合对齐；再选择泵体（pumpbod

19、y）的一个端面和填料压盖（packinggland）的一个端面，使它们的重合对齐。当操作完成后在操控板中的状况项显示“完全约束”，单击确定按钮，完成填料压盖的装配。重合对齐的两个柱面重合对齐的两个端面图8.23装配填料压盖Step11，装配压紧螺母（nut）1）选择模型选项卡下组装按钮，在弹出的对话框中选择并打开压紧螺母（nut），并通过零件操作球将压紧螺母（nut）移到适当的装配位置，如图8.24所示位置。重合对齐的两根轴线重合对齐的两端面图8.24装配压紧螺母2）选择约束集为用户定义，约束类型为重合。选择图8.24所示的泵体（pumpbody）的孔轴线和压紧螺母（nut）孔的轴线，使它们的

20、轴线重合对齐；再选择泵体（pumpbody）的一个端面和压紧螺母（nut）的一个端面，使它们的重合对齐。当操作完成后在操控板中的状况项显示“完全约束”，单击确定按钮，完成压紧螺母（nut）的装配。Step12，对齐齿轮的啮合点对齐啮合点前将齿轮泵除两个齿轮外的其它零部件隐藏，如图8.25所示，图上需要对齐的两点为两个齿轮的齿廓与分度圆的交点，为了使仿真时齿轮能正确啮合，将这两点重合对齐，进入模型选项卡，点击按钮，打开如图8.26所示的拖动对话框。左键单击约束选项卡，然后单击对齐两个图元按钮，选择图8.25所示的两点对齐。单击拍下当前位置的快照按钮，拍下当前位置供后续仿真时使用。重合对齐的两点图8.26 拖动对话框图8.25 对齐齿轮啮合点Step13，定义齿轮啮合执行应用程序选项卡中机构按钮命令，进入机构操控板，单击齿轮副连接定义按钮弹出8.27所示的齿轮副定义对话框，选择齿轮1选项卡，单击运动轴按钮，选择图8.28所示的主动轴运动轴作为运动轴，在节圆区域的直径文本框中输入直径为35；完成后再选择齿轮2选项卡，单击运动轴按钮，选择图8.28所示的从动