基于UG的齿轮泵三维设计及仿真

1、-*水利电力职业技术学院题目：基于UG的齿轮油泵三维建模与仿真班 级：2021机制姓 名：廖 建专 业：机械设计及制造指导教师：小芹辩论日期：2021年5月26日. z-*水电职业技术学院机电工程系2021届毕业生毕业设计任 务 书2021年 10 月：廖建 班级：2021 专业：机械设计入制造 *：设计题目： 基于UG的齿轮泵三维建模与仿真 容 ：运用UG N* 8.0软件，对齿轮泵油泵这类常用的液压元件进展三维建模设计，虚拟装配以及工作原理的运动仿真。进度：第一周，图纸分析及各组件的三维设计。第二周，齿轮泵的虚拟装配及爆炸图的创立。第三周，工作原理的运动仿真。第四周，设计说明书的撰写 。第

2、五周，制作PPT准备辩论。 要求：能熟练运用UG N* 8.0开发系统中的根本指令进展设计，装配以及工作原理的运动仿真。前言UG 是目前市场上功能最极致的产品设计工具，它不仅拥有现金现今CAD/CAM软件中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术，更提供高效能的曲面建构功能，能够完成最复杂的造型设计。UG提供工业标准之人机接口，不但易学易用，更有无限次数的undo功能、方便好用的弹出窗口指令、快捷图像操作说明、自订造作功能指令及中文操作接口等特色，并且拥有一个强固的档案转换工具，能转换各种不同CAD软件的图文件，以及重复使用原有资料。UG是一套复杂产品设计制造的最正确系统，从概念设计到生

3、产产品，UG广泛的使用在汽车业、航天业、磨具加工以及设计业、医疗器材产业等等，近年来更将触角深及消费性市场产业中最为复杂的领域工业设计。运用其功能强大的复合式建模工具设计者可以工作的需求选择最适宜的建模方式：关联性的单一数据库，是大量的零件处理更加方稳定。除此之外，组立功能、2D出图功能、模具加工功能及与PDM之间的严密结合，使得UG在工业界成为一套无可匹敌CAD/CAM系统。 本设计从齿轮泵的三维设计、虚拟装配以及运动仿真方面着手，就UG的一些常用的根本功能进展一个综合运用，是对自己三年来所学的一个检验，更是对自己的一个挑战！限于学生本人水平有限，书中难免有错误和不妥之处，希望导师批评指正。

4、目录前言3设计概述4第一章各组件的三维设计51.1 泵体的三维设计51.2齿轮轴三维设计101.3端盖三维设计131.4螺钉三维设计151.5其余构建的模型17第二章各组件的装配182.1 新建装配文件与添加组件182.2装配齿轮与齿轮轴192.3配对端盖212.4螺钉的配对21第三章创立爆炸图233.1 自动爆炸233.2编辑爆炸图23第四章运动仿真244.1 新建仿真244.2定义连杆254.3定义质量特性254.4定义运动副264.5定义齿轮副274.6解算方案274.7解算28总结29致30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

5、繁多，传统的开发过程繁琐、 效率低下、 绘图量大，UG作为一款高效快捷的CAD/CAM软件，抑制了以上的缺乏之处，大大提高设计人员的开发速度，本文将着重就UG的实体建模、虚拟装配、机构仿真等功能进展齿轮油泵的设计。齿轮油泵包含多个零部件，本设计巧妙利用UG关联性的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进展。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齿轮油泵爆炸图的创立；4 齿轮油泵机构仿真设计；关键词：齿轮泵；UG；建模；装配；运动仿真第一章 各组件的三维设计1.1 泵体的三维设计新建文件单击“标准工具条中的“新建按钮，系统弹出“文件新建对话框，在“模板栏

6、中选择“模型然后选择“单位为“毫米，在新文件名 栏的“名称文本框中输入“beng ti, 在“文件夹文本框中输入文件的保存位置，单击，完成新文件的建立。如图1.11所示图1.11 文件新建设置草图首选项系统进入模型设计界面。单击主菜单中的“首选项菜单，在弹出的下拉菜单中选择“草图，系统弹出“草图首选项对话框，将“小数位数改成“1，“文本高度改成“2.5，“尺寸标签改成“值，其他采用默认设置，如图1.12所示。单击完成草图首选项的设置。图1.12 草图首选项创立拉伸特征。1选择草图绘制平面。设图层21为工作图层，单击“特征工具条中的“草图按钮，系统要求选择绘制草图平面如图1.1-3，在绘制区选择

7、基准CSYS的*Z的平面，单击完成。绘制如图1.14所示的草图。图1.13 CSYS基准 图1.14 泵体草图2创立拉伸特征1。单击“特征工具条中的“拉伸按钮，系统弹出拉伸对话框，单击“界面栏中的“选择曲线，在绘图区选择如图1.15所示的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制栏的终点“距离中输入“36”，其余采用默认，单击完本钱次拉伸。如图1.15所示3创立拉伸特征2。单击“特征工具条中的“拉伸按钮，系统弹出拉伸对话框，单击“界面栏中的“选择曲线，在绘图区选择如图1.16所示的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制栏的终点“距离中输入“18，在“布尔运算栏的布尔下拉列表中选择“求差，其余采用默认。如图1.16图1

8、.15 拉伸泵体 图1.16 拉伸泵腔4创立拉伸特征3。击“特征工具条中的“拉伸按钮，系统弹出拉伸对话框单击“界面栏中的“选择曲线，在绘图区选择如图1.17示的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制栏的开场“距离中输入“4”,终点“距离中输入“45”，不运算栏中的“布尔下拉菜单中选择“求和，其余采用默认。如图1.17所示图1.17 拉伸3 图1.18 选择草图平面5创立拉伸特征4的草图。在泵体侧面图1.19所示建立如图1.110所示的草图。图1.19 草图 图1.110 拉伸螺纹孔6创立拉伸特征4。击“特征工具条中的“拉伸按钮，系统弹出拉伸对话框，单击“界面栏中的“选择曲线，在绘图区选择如图1.110示

9、的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制栏的开场“距离中输入“0”,终点“距离中输入“12”，不运算栏中的“布尔下拉菜单中选择“求差，其余采用默认。图1.111 拉伸退刀槽 图1.112 拉伸输油孔创立拉伸特征5。击“特征工具条中的“拉伸按钮，系统弹出拉伸对话框，单击“界面栏中的“选择曲线，在绘图区选择如图1.111示的草图轮廓为拉伸轮廓，在“限制栏的开场“距离中输入“10,终点“距离中输入“12，不运算栏中的“布尔下拉菜单中选择“求差，其余采用默认。如图1.111。创立镜像特征。执行特征工具条中的“镜像特征命令，选择如图1.1-12所示的三个拉伸特征，选择CSYS基准中的*Z平面，单击完成镜像特征。图

10、1.112 镜像特征 图1.113 回转草图创立回转特征。首先在YZ平面建立如图1.113所示草图，然后单击特征工具条中的“回转命令。限制栏开场“角度为“0终点“角度为“360。如图1.1-14所示图1.113 回转特征 图1.114 附着特征创立突台特征。单击特征工具条中的“突台命令，“直径填写“25，“高度填写“10，“锥角填写“0，然后选择如下列图的放置面，单击，选择“点对点,再选择如图1.114所示的圆弧，选择“圆弧中心。图1.115 创立螺纹特征创立螺纹特征。执行特征操作工具条中的“螺纹命令，“类型选择“详细，数值如图，起始面是最左端的平面，其余默认。6×M6×1

11、和2×G1/4的螺纹不再详细表达。结果如图1.116创立边倒圆角特征执行“特征操作工具条中的“边倒圆命令，然后选择如图1.1-16所示各边，“半径填“2.5，单击确定。完成边倒圆。图1.116 边倒圆1.2齿轮轴三维设计 绘制渐开线1在UG n*8.0中执行“文件“新建命令，新建模型文件“chi lun zhou。2执行“工具“表达式命令，输入如图1.21所示的表达式图1.21 表达式3执行“插入“曲线“圆弧/圆命令，以原点为圆心，绘制半径分别 ra，r，和rf的三个圆，如图1.22所示图3.2 三圆 图1.23 渐开线4执行“插入“曲线“规律曲线命令，以，*t，zt为参数 绘制渐开

12、线，如图1.23所示。 绘制齿形草图1执行“编辑“曲线“修剪命令，剪除渐开线曲线在齿顶 和齿根圆以外的局部，如图1.24所示图1.24 修剪曲线 图1.25 绘制直线2执行“插入“曲线“直线 命令，绘制原点 渐开线和分度圆交点的直线，如图1.25所示3执行“编辑“变换“绕点旋转旋转上面所绘制的 a角度，如图36.26所示，并以旋转所得直线伟轴镜像渐开线如图1.27所示图1.27 镜像曲线 图1.28 绘制齿廓 创立齿轮1执行“直线与圆弧工具条中的“圆切-切-切命令，并做相修剪应绘制如图1.2-8所示的曲线。2执行特征工具条中的“拉伸命令，绘制齿轮毛坯，如图1.2-10所示图1.29 拉伸齿轮坯

13、 图1.210 拉伸求差 3执行特征工具条中的“实例特征命令，选择“圆形阵列，然后选择图1.211所示的特征，“方法为“常规，“数量为14，“角度为“360/4”。效果如图1.212所示。图1.211 圆形阵列 图1.2-12 创立圆台创立轴1隐藏上述草图曲线，执行特征工具条中的“土台命,“直径为3， “高度为2，“拔模角为0。如图1.22所示。并执行特征中的“割槽命令和特征操作中的“倒斜角命令，切槽尺寸为2×ø，倒斜角尺寸为×，2在齿轮的另一面建立图1.23所示的草图所示，并执行回转命令，并执行特征中的“割槽命令和特征操作中的“倒斜角命令，切槽尺寸为2×

14、;ø，倒斜角尺寸为×结果如图3.4所示图1.23 轴草图 图1.24 回转轴3执行特征工具条中的“键槽命令，绘制××的槽，距离台肩的距离为，如图所示图1.25 创立键槽特征1.3端盖三维设计 绘制草图1新建文件。在UG N* 5.0建模块中执行“文件“新建命令，建立“ duan gai文件。2建立主体草图。在CSYS基准中的*Z平面中建立如图1.3-所示的草图图1.31 端盖草图 图1.32 宊台草图3建立突台草图。在距离*Z平面22的平面建立如图1.32所示的草图 创立拉伸1拉伸主体。执行特征工具条中的拉伸命令，选择如图1.34所示的截面，拉伸距离为5

15、图333 拉伸主题 图1.34 拉伸突台2拉伸突台。执行特征工具条中的拉伸命令，选择如图1.34所示的截面，拉伸距离为7，“布尔为“求和如图1.3-4所示3拉伸沉孔。执行特征工具条中的拉伸命令，选择如图1.35所示的截面，拉伸起始距离为，终点距离 5，“布尔为“求差如图1.3-5所示图1.35 拉伸沉孔 图1.36 孔 创立孔1孔。执行特征工具条中的“孔命令，“直径3， “深度2，“锥角20。如图1.36所示 倒圆角1倒圆角。执行特征操作工具条中的“倒圆角命令，选择如图1.37所示各边，半径为2.5，哦如图1.38所示图1.37 倒圆角 图1.38 端盖1.4螺钉三维设计 创立螺栓主体1新建文

16、件。在UG N* 5.0建模块中执行“文件“新建命令，建立“ luo ding文件。2创立主体。执行特征工具条中的“圆柱命令，“矢量选择*轴负方向，“直径0， “深度5。如图3.36所示图1.41 圆柱 图1.42 突台3突台螺柱。执行特征工具条中的“圆柱命令，“矢量选择*轴正方向，“直径0， “深度5。如图1.42所示4孔。执行特征工具条中的“孔命令，“矢量选择*轴正方向，“直径5， “深度3，“锥顶角20。如图1.43所示图1.43 拉伸孔 图1.44 边倒圆倒圆角执行特征操作工具条中的“倒圆角命令，选择如下列图截面，半径为0.5， 如图1.43所示倒斜角执行特征操作工具条中的“倒斜角命令

17、，选择如下列图截面，半径为0.5， 如图1.43所示图1.45 倒斜角 图1.46 六角草图创立孔1草图。执行特征工具条中的“草图命令，建立如图1.46所示草图，2拉伸。执行特征工具条中的“拉伸命令，选择如图1.47所示截面，“终点距离为3，“布尔为“求差，如下列图图1.47 拉伸六角孔 图1.48 螺纹创立螺纹建立螺纹特征。执行特征操作工具条中的“螺纹命令，“小径4.5.，“长度20，“螺距.25，“度60。 如图1.4-8所示1.5其余构建的模型1填料压盖2齿轮3压紧螺母4铆钉第二章 各组件的装配2.1 新建装配文件与添加组件1新建文件。单击“标准工具条中的“新建按钮，系统弹出“文件新建对

18、话框，选择“模型“模板中的“装配项，在“单位下拉列表中选择“毫米，在“新文件名栏的“名称文本框中输入“zhuang pei，单击“确定完成新建文件。如图21所示图21 文件新建2添加组件。执行“装配“组件“添加组件命令，或单击按钮，系统弹出如图22所示的“添加组件对话框。然后单“翻开按钮，然后在“部件名对话框中选择所需部件，然后单击“确定如图23所示，在“放置栏的下拉菜单，中选择“绝对原点，并选中“scatter然后单击确定，结果如图24所示图22 选择文件 图23 添加组件 图24 添加结果2.2装配齿轮与齿轮轴1为了方便装配我们首先将泵体沿着Z轴旋转80度，执行装配工具条中的“重定位组件“

19、命令，选择泵体然后单击“确定，选择“绕直线旋转按钮，“坐标选择“0，0，0”单击“确定，“矢量选择Z轴，单击“确定，“角度填写80，单击“确定。2执行装配工具条中的“配对组件“命令，“配对类型选择“中心，“配对对象选择“对，然后选择齿轮轴圆柱外表，和与其配对的圆柱外表，单击“应用，结果如图2-5所示图25 中心 图26 配对3执行“配对类型中的“配对命令，选择齿轮右侧外表，以及泵体上与其破解诶对的外表，单击“应用，结果如图26所示。4配对齿轮。1首先将齿轮配对到泵体当中，方法同3结果如图27所示图3.77 结果 图28 相切2执行配对类型中的“相切按钮，然后选择了齿轮轴的齿面与论吃的齿面如图2

20、-8，单击应用。2.3配对端盖1旋转端盖。执行装配工具条中的“重定位命令，选择端盖单击“应用，然后选择“绕直线旋转令，“点位置选择默认，“旋转轴选择Z轴，“角度填80度，单击确定。2配对端盖。执行装配工具条中的“配对组件“命令，“配对类型选择“中心，“配对对象选择“2对2”，选择端盖上的铆钉孔的圆柱面以及泵体上与齐对应的空的圆柱面，然后选择另一对圆柱面，单击“应用结果如图29所示，在执行命令，选择段盖上的面以及与泵体上相对应的面，单击“确定，结果如图20所示.图29 中心 图210 配对2.4螺钉的配对1添加螺钉。首先执行装配工具条中的“添加组件按钮，“部件栏中“添加部件选择“luoding，

21、“重复栏中“数量填写“3”，“放置栏中的“定位下来菜单中选择“选择原点，并选中“scstter，单击“应用，然后在装配空间里选择一个适宜的点，这样就有添加进来了两个螺钉，童言的方法，再添加进来一个“铆钉，结果如图2所示2中心对齐。执行装配工具条中的“配对组件“命令，“配对类型选择“中心，“配对对象选择“对，然后选择螺钉圆柱外表，和与其配对的圆柱外表，单击“应用，同样的方法将其余两个螺钉进展中心对齐。结果如图2-2所示图211 添加螺钉图212 中心 图213 配对3平面配对。执行“配对类型中的“配对命令，选择螺钉右侧外表，以及泵体上与其配对对的外表，单击“应用， 同样的方法将其余两个螺钉进展配

22、对，结果如图23所示。2.5镜像装配执行装配工具条中的“镜像装配“命令，单击“下一步，选择刚装配好的三个螺钉，单击“下一步，单击“创立基准平面按钮，“类型选择“按*一距离，然后选择*Y平面 ，距离填“61.5单击“应用。装配结果图。其余组件的装配不再详细表达，结果如图24所示第三章 创立爆炸图3.1 自动爆炸单击“爆炸图工具条的“创立爆炸图按钮，在弹出测“名称对话框中填“bao zha tu，单击应用，然后单击“自动爆炸按钮，然后单击“全选按钮，确定后系统要求填写“距离，填为“50单击确定，系统自动创立爆炸图。3.2编辑爆炸图单击“爆炸图工具条中的“编辑爆炸图按钮，系统弹出“编辑爆炸图对话框，

23、如图31所示，点亮“选择对象如图3-2然后选择“duan gai，然后点亮“移动对象按钮，然后用鼠标拖动坐标系移动到适宜位置如图33所示。其余组件均这样操作。结果图34所示图31 选择对象 图32 移动对象图33 编辑距离 图34 爆炸结果第四章 运动仿真4.1 新建仿真1启动UG N* 8.0程序，选择“文件“翻开或者单击“翻开图标翻开文件“zhuang pei。2单击“标准工具条中的“开场按钮，弹出开场子菜单。在子菜单中，选择“运动仿真选项，系统进入“运动仿真模块。3单击“运动导航器图标，系统弹出运动导航器窗口。4右键单击“运动导航器中的节点，如图41所示，选择“新建仿真选项，弹出“环境对

24、话框。图41 运动导航器 图42 新建仿真5选择“动力学单项选择按钮，单击“确定，定义新的仿真方案motion-，如图42所示。6选择“首选项“运动命令，弹出“运动首选项对话框。单击按钮，弹出“全局中立常数对话框，如图43所示，设置G*和GY的值为0，GZ的值为-9806.65，然后单击确定按钮。图43 重力常数 图44 静态线框7右键单击屏幕，在弹出的菜单中选择“渲染式样-“静态线框命令，则模型显示如图44所示。4.2定义连杆单击“连杆和运动副工具条中的“连杆按钮，弹出连杆对话框，如图45所示，“选择对象选择“泵体，“设置选择“固定的其余默认。单击确定。用同样的方法将“chu lun和“ch

25、i lun zhou也定义为连杆，注意“设置中的“固定不能选中，图45 定义连杆 4.3定义质量特性执行主菜单中的“工具“材料属性，系统弹出“材料对话框，如图46所示，选择“过滤栏中的“库按钮，系统弹出搜索准则对话框，如图47所示。点击“匹配数按钮，单击确定，系统弹出“搜索结果对话框，如图48所示，选择3“steel单击确定。图46 库 图47 匹配数图48 选材 图49 定义转动副4.4定义运动副1首先，在部件导航器中将“duan gai“不显示。单击“连杆和运动副工具条中的运动副按钮，系统弹出运动副对话框，如图4-9所示，“类型选择“旋转副，然后选择“chi lun的轴端外圆，如图4-10

26、所示所示，注意确保Z轴与齿轮轴线重合。单击确定图410 选择方向/位置 图411 驱动类型2定义运动副驱动类型。用同1中的方法将“chi lun zhou也定义为转动副，在单击确定之前，单击“驱动类型按钮，选择“关节运动驱动，如图4-11所示。然后单击确定。4.5定义齿轮副单击“连杆与运动副工具条中的“齿轮副按钮，系统弹出齿轮副对话框如图4-12所示，选择“J00和J002”,然后直接单击确定。结果如图4-13所示图412 定义齿轮副 图413 选择运动副 4.6解算方案单击“运动工具条中的“解算方案按钮，系统弹出解算方案对话框如图4-14所示，“解算方案类型下拉菜单，选择“关节运动驱动，然后

27、单击确定。图414 结算方案 图415 解算4.7解算单击“运动工具条中的解算按钮，系统弹出：运动驱动对话框如图4-15所示，选中“J003运动副，“步长填2，“步数填000，单击“但不向前按钮，到此，齿轮泵运动起来了！模拟工作原理原理。如图4-16所示，红色箭头为油液图416 运动演示总结通过本次课程设计使我对UG零件从建模、装配到仿真的过程有了一个清晰的认识，同时也为以后工作做了点准备。其实，本此课程设计不仅使我对UG 设计软件的操作进一步熟练的了，而且也使我对机械工作原理运动仿真的应用有了进一步的了解。在设计的过程中我的受益是不少的，不仅可对许多以前学过的知识进展回忆，同时也加深了对这些

28、知识的记忆，最重要的是在设计过程中学到了许多新知识和发现自己的一些缺乏。随着毕业日子的逼近，毕业设计也接近尾声。在指导教师的带着下，我终于顺利完成毕业设计论文。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次毕业设计我发现自己的专业知识的缺乏。毕业设计不是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。 这次毕业设计是我明白了自己的知识还是比较欠缺的。自己要学的知识还有很多，以前总是觉得自己什么都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。注重理论与实践的相结合。致 本论文是在指导小芹教师的悉心教诲指导下完成的，在整个课程设计期间，得到了导师的认真指导和帮助，导师的严谨学风和渊博学识使本人受益匪浅，在此表示诚挚的敬