【转速为550r-min齿轮油泵的设计7100字（论文）】

转速为550r-min齿轮油泵的设计目录TOC\o"1-2"\h\u358转速为550r-min齿轮油泵的设计 0212011绪论 1101461.1齿轮油泵的国内外研究现状 2283861.2齿轮油泵的研究思路 2152371.3可行性分析 3283251.4齿轮油泵的研究意义 3188422齿轮泵的工作原理和结构 4239172.1齿轮泵的工作原理 4283672.2齿轮泵的主要零件 477822.3齿轮泵的分类 5112972.4齿轮泵的性能参数 6275673齿轮泵的设计与计算 8166353.1、主要技术参数 8232013.2.齿轮参数的确定 8138843.3齿轮泵几何参数计算 104齿轮泵设计与主要校核2641结语 183229参考文献： 19摘要：齿轮泵目前在许多化工行业中得到广泛应用，主要由泵作为齿轮泵的一种，用于输送无腐蚀性的润滑油或者类似于润滑油的液体。齿轮泵作为液压传动系统的驱动动力源，在设计时要需要提前查阅相关齿轮泵的材料，了解齿轮泵的主要结构及参数，进行设计并给出合理恰当的原始数据，最后进行大量的计算，然后对所算数据进行校核。若不能满足条件，则需要再次修订数据进行再次计算校核，以确保本次设计的可行性(其中包括齿轮的轴、齿轮泵体强度等的计算)。在齿轮泵的设计中，困油现象，径向不平衡力的现象是不可避免的，则需要我们根据实际情况进行计算校核并给出合理的解决方案。本次齿轮油泵设计最终目的则是为了设计适合石化领域的润滑油的输送泵并使之性能优良，提高机械效率，延长使用时限。

关键词：齿轮泵；外啮合齿轮泵；齿轮参数计算；强度校核1绪论齿轮油泵是一种输送泵，同时也是液压传动的一种，要利用液体的静压力，然后进行能量转换或者是传递动力。齿轮油泵则进行液体传动，其工作介质主要为油类，在啮合过程中液体积累转化为输送液体。工作容积由泵体、侧盖和齿间槽组成。所述啮合区域将所述空间分为吸入腔和排出腔。动力来自驱动轮，驱动被动的轮轴一起旋转。在轴转动的时候啮合区的一方形成了局部的真空，压力降低将油吸入泵中，齿轮继续转动，吸入的油沿着泵体内壁被输送到啮合处的另一方压力升高，从而把高压油输往需要润滑的部位[1]。1.1齿轮油泵的国内外研究现状齿轮泵具有体积较小、重量轻、结构比较简单、制造起来方便、价格低、自吸能力强、对油污不敏感、运行可靠等优点，广泛应用于矿山设备、工程机械和建筑机械等行业。齿轮油泵是一种齿轮泵，用于输送非固体颗粒和纤维、无腐蚀性的润滑油或其他性质类似于润滑油的液体，齿轮油泵可分为排油泵、输油泵、原油泵、船用齿轮泵等。目前，燃油系统中的燃油泵主要是栓塞式燃油泵。国家Ⅳ排放法规定，共轨燃油系统广泛采用叶片数油泵，齿轮式油泵因其高转速、大流量、低成本和对燃油质量要求低而得到广泛应用，由于发动机低转速起动的特殊性和泵结构的限制，低转速时泵油量低。为了在短时间内将燃料从油箱输送到高压泵，泵必须具有高低速能力。1.2齿轮油泵的研究思路齿轮油泵的工作原理取决于齿轮啮合，在啮合过程中液体积累转化为输送液体。工作容积由泵体、侧盖和齿间槽组成。所述啮合区域将所述空间分为吸入腔和排出腔。首先要对齿轮泵的设计与计算进行研究：（1）泵的转速是已知的；（2）根据任务要求，确定所设计泵的理论流量；（3）选取齿宽系数；(4)选择泵传动轴从动轴齿轮的齿数；（5）计算齿轮的模数；（6）校验齿轮泵的流量；（7）校核齿轮结缘线速度；(8)确定被困齿轮泵卸油的尺寸；9）计算齿轮各部分尺寸；（10）轴承的设计与选择。然后对齿轮油泵的工艺、材料及技术要求进行研究，确保设计出来的齿轮油泵可以满足需要。这一设计不仅满足给定的工艺要求，还综合考虑操作环境等要求，可在学校实验室借助齿轮泵进行拆装进行细化，在遇到问题时可向老师请教学习，还可以合理的使用学校的电子阅览室进行文献的搜索对模糊不清的问题进行查阅。1.3可行性分析齿轮泵作为液压系统中的驱动动力源，设计这一个泵的过程中，为了满足这个油泵的排量的需要，我们要尽可能选取较为合适的尺寸，从而获得适当的油泵外形；齿轮参数的选择要求尺寸规整，为制造工艺的组成创造了条件。齿轮间隙的选择：一对相互啮合的齿轮在其非啮合面上沿啮合线方向的间隙也称为齿轮间隙。齿轮困油现象是不可避免的，一般用于齿轮端盖（或侧板、套筒、轴承圈），为解决困油的问题，在顶部开设卸油槽。卸载槽有多种结构，但卸载原理是相同的：在高低压腔不连通的前提下，被困油腔与压油工作腔或吸油工作腔相连。由于设计泵的时候需要大量的实验并伴随噪音的产生，因此需要远离闹市区并且减少人员的走动，以免对无关人员带来不便。查阅关于齿轮油泵设计的相关书籍、文献、及网站资料等，通过学校化工院实验室对已有的齿轮泵进行拆装了解具体结构，并设计计算齿轮油泵相关尺寸。下载绘图软件，并具有一定的CAD绘图技巧。查阅资料了解齿轮油泵结构设计要求，对齿轮油泵的主要泵体、泵盖、齿轮的各齿槽等进行设计选型。根据现有参数计算并查阅数据，确定其他设计参数，计算得到的齿轮油泵的相关尺寸，用CAD软件绘制装配图。最后，与指导老师沟通讨论，确定齿轮油泵的设计思想和方案。1.4齿轮油泵的研究意义齿轮泵目前在许多化工行业中得到广泛应用，主要由泵作为齿轮泵的一种，用于输送无腐蚀性的润滑油或者类似于润滑油的液体。齿轮泵具有体积小、重量轻、结构简单、制造方便、价格低廉、自吸能力强、对油污不敏感、运行可靠等优点，广泛应用于矿山设备、工程机械和建筑机械等工作场合。本油泵用来运输润滑油或其他性质类似于润滑油的液体，齿轮油泵可分为排油泵、输油泵、原油泵、船用齿轮泵等。2齿轮泵的工作原理和结构2.1齿轮泵的工作原理图1外齿轮泵结构原理图工作原理：由齿轮泵的结构原理图可看到，轮的齿廓线与泵壳内表面及前后端盖形成了好多个密封空间，齿轮啮合时分上下部分，当齿轮转动时，右侧的齿轮脱离啮合，容积慢慢的增大，因此成了一个局部真空，在大气压的作用下从吸油口进入低压真空区，在齿轮转动的过程中，将右侧的油液转移到左侧的密封区域，左侧齿轮进行啮合时，容积逐渐减小，也就从左侧排出，就是传说中的压油，将油液排出，当齿轮不停的转动时，齿轮泵就会不断地吸油然后进行输送，齿轮泵主要工作原理就是利用齿轮的转动进行输送油液达到供油的效果[1]。2.2齿轮泵的主要零件 本次设计的齿轮泵为外啮合式的，它主要有一对参数相同的主动齿轮和轴及从动齿轮和轴组成，还有前后泵盖、泵体等其他的主要部件组成[1]。2.2.1齿轮一般泵的齿轮包括主动齿轮和从动齿轮，齿轮泵工作的时候通过主动和从动齿轮相互啮合时形成的局部真空进行吸油和压油，从而达到油液运输的效果，所以齿轮是齿轮油泵设计的核心，是设计的主要零件。提及齿轮泵我们最先想到的便是齿轮，首先我们要了解的便是齿数，设计齿轮时要根据实际情况选取齿轮泵的齿轮齿数，在机床液压系统中一般对齿轮的尺寸要求比较高，目前齿轮太少的齿轮泵的使用日渐减少，其次便是齿轮的模数的选取与齿宽的计算，齿宽一般是根据模数大小确定，齿宽大会使齿轮轴和轴承上的载荷过大，当齿轮的齿数模数于齿宽选定之后则需要进行齿轮参数设计的计算，最后则是对齿轮的材料进行选择。2.2.2传动轴齿轮泵工作的时候通过主动和从动齿轮相互啮合时形成的局部真空进行吸油和压油，从而达到油液运输的效果，所以齿轮是齿轮油泵设计的核心，是设计的主要零件，其性能的好坏影响着齿轮的输油效果，在传动轴设计过程中要进行力学分析，在传动轴工作过程中的受力和转矩都是要计算的，保证齿轮泵的使用年限。传动轴主要是靠电机带动齿轮油泵旋转从而进行设备功能。齿轮的传动轴上带有键，主动齿轮较长，从动齿轮稍微略短，工作的时候依靠主动齿轮带动从动齿轮进行油液运输。2.2.3端盖齿轮泵有两个端盖分为左端盖和右端盖，前端盖与联轴器连接，也是齿轮泵不可缺少的一部分，齿轮泵到右端盖是齿轮油泵的主要零件之一，然后与联轴器相连接，然后将轴套和齿轮的零件组装一起，最主要的是要符合传动的协调性。材料要选择铸铁材料，使它吸收震动性比较好，耐磨性也好。2.2.4泵体齿轮泵的泵体在油液输送系统中起着支撑作用，齿轮在进行旋转啮合的时候，齿轮与泵体可以形成一个局部真空，即工作腔，将油液吸入和压出，然后进行油液输送，所以齿轮泵的泵体在油液输送的过程中起着重要的作用，是整个油液输送的载体，齿轮泵泵体的设计材料的选择达到一定的精度要求，则会影响齿轮泵的工作精度和使用寿命。2.3齿轮泵的分类按啮合方式分为{按齿面曲线分为{按啮合齿轮个数分为{按齿面形式分为{按齿轮级数分为{2.4齿轮泵的性能参数2.4.1几何排量齿轮齿数相等的一对外啮合齿轮泵的排量就是：齿轮每转一圈，齿轮与泵体间隙即工作腔中从吸油空间到压油区域的运输油液体积之和，泵的排量为：式中：D——节圆直径；m——齿轮模数；h——齿高；Z——齿轮齿数；B——齿轮齿宽；此时泵的理论的流量Q和输出的流量QB就为：式中：QB——输出流量，L/minN——齿轮泵转速，r/min——容积效率，0.8。2.4.2瞬时流量和流量脉动频率上述2.4.1为几何排量，在实际的问题中齿间槽的容积是要比齿轮的油的体积大一点，所以根据经验通常取公式数据为：齿轮泵的实际输出流量为：式中只是齿轮泵的平均流量，实际上齿轮啮合过程中，啮合点沿啮合线是不断变化的，这就造成齿轮啮合过程中吸、压油腔的容积变化率式不均匀的，因此齿轮泵的瞬时流量式脉动的。设qmax、qmin分别表示最大、最小的瞬时流量，流量脉动率σ可表示[2在齿轮泵中，外啮合齿轮泵的流量脉动率要高于内啮合齿轮泵，随着泵齿数的减少流量脉动增大，最大可到20%的脉动率。流量脉动对泵的正常使用有较大影响，这会引起系统的压力脉动，进而使管道、阀零部件产生振动和噪声[2]。

3齿轮泵的设计与计算3.1、主要技术参数根据本次设计的任务要求，此类型的齿轮油泵的主要技术参数可以确定为：理论排量：60ml/r额定压力：5MPa额定转速：550r/min容积效率：≥80%3.2.齿轮参数的确定3.2.1节圆线速度确定液体粘度umax(m/s)124576300520760线速度v(mm2/s)543.72.21.61.25由于本次设计工作液体为润滑油，所以它的粘度可设定为200，由表1进行计算可得到，设计的最大节圆线速度为2.74。表1粘度与线速度的关系节圆线速度V：式中：D——节圆直径（mm）n——转速（r/min）3.2.2确定齿轮泵的理论设计流量理论设计流量为：式中：V——排量（60ml/L）n——额定转速（550r/min）3.2.3齿数Z的确定及齿宽系数选定齿轮泵的齿数设计应该根据流量、压力等多方面考虑，在矿山机械和工程机械中一般取Z＝9～15，本次设计的介质为润滑油，并且是低压低转速泵，这种泵大多用于机床液压系统，或者是对流量均匀性要求比较高的系统中，一般取Z＝14～30。最近几年来，由于齿轮泵齿数低时产生的噪音比较大，所以在设计的时候要对机械噪声进行比较严格的控制，使齿轮泵更有力地服务于人类生活[1]。对于低压泵：；对于高压泵：；给定设计压力5.0MPa，属于低压泵，取8。齿数Z取17。3.2.4选取齿宽齿轮泵的理论流量与齿宽成正比，齿轮齿宽的增加会使泵的流量也得到增加，所以，齿宽的选择比较大的时候，泵的总体效率就是会很高。一般来说，齿宽与齿顶圆的尺寸之比选取范围为0.2～0.8，[6]即：3.3.5选取齿轮的模数当泵设计为低速的时候，模数的选取主要是从泵的流量、压力脉动、噪声和结构尺寸的大小等方面。通过对不同模数、不同齿数的齿轮油泵进行方案分析、比较结果[6]，确定此型齿轮油泵的齿轮参数如下：即可确定参数（1）模数（2）齿数（3）齿宽3.3齿轮泵几何参数计算本次参数计算设计参考理论课本及文献得出[3]：（1）理论中心距：（2）实际中心距：（3）齿顶圆直径：（4）基圆直径：（5）基圆节距：、（6）齿侧间隙：（7）啮合角：（8）齿顶高：（9）齿根高：（10）全齿高：（11）齿根圆直径：（12）径向间隙：（13）齿顶压力角：（14）分度圆弧齿厚：（15）齿厚：（16）齿轮啮合的重叠系数：（17）公法线跨齿数：（18）公法线长度（此处按侧隙计算）（19）油泵输入功率：式中：N——驱动功率；kwp——工作压力；MPaq——理论排量；mL/rn——转速；r/min——机械效率，计算时可取0.9。

4齿轮泵设计与主要校核为使设计齿轮泵的使泵的达到要求，所以前期的数据进行不断地设计校核，使所设计的泵具有结构简单、价格相较而言比较便宜，自吸能力强，抗污染效果比较好等。在要求的工作状态下，泵的承受载荷能力比较小，使泵达到设计要求。4.1校验齿轮泵的流量计算得：4.2齿轮泵的输出功率计算齿轮泵的输出功率为：进出口压差取5.0Mpa，泵的总效率取0.8计算得：；作用在齿轮上的转矩：计算出转矩：4.3齿轮轴的设计4.3.1齿轮泵轴的设计（1）齿轮轴尺寸选取主动输出轴上的功率、转速和转矩由上可知，，初步确定轴的最小直径。确定材料为45钢，调质处理。根据表4-1，取。表4-1轴的材料Q235-A、20Q275、354540Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13[τr15~2520~3525~4535~55A149~126135~112126~103112~97由于键槽的影响，故因此输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取，根据带轮结构和尺寸，取。（2）齿轮的轴的结构设计根据本次的设计要求设计轴的各段直径和长度，为了满足轴的结构要求，Ⅰ-Ⅱ为设计的轴肩，所以选择Ⅱ-Ⅲ段的直径；根据工作要求拟定，；而。。4.3.2键的尺寸设计及强度计算根据齿轮宽b选择键的尺寸为:设计键的结构形式为普通圆头平键，强度为：式中：k——键与轮毂键槽的接触高度，k取0.5，单位：mm；h——键高，取4.0mm；d——键的圆头直径，取0.32mm；l——键的工作长度，l=18-7=11mm；--键、轴、轮毂三者中间最弱的许用挤压应力，取140MPa。计算得出：4.3.3卸荷槽的设计开卸荷槽对于改良齿轮泵的困油问题及其他相关的性能具有非常重要的意义。为了减少甚至消除齿轮泵的困油现象，则需要根据实际情况在齿轮泵侧板开设两个对称的卸荷槽，使困油的地方分别与吸油区域和压油区域相互连通，舒缓困油区域困油的压力等。合适恰当的开设卸荷槽对提高齿轮泵的性能有很大的作用：设两对称卸荷槽的间距a，则：卸荷槽的合适长度c就为：卸荷槽的深度就为：4.4齿轮泵轴的主要校核4.4.1齿轮受力分析求作用在齿轮上的力，已知齿轮的分度圆直径：圆周力：径向力：轴向力：4.4.2计算轴承反力水平面：RR垂直面：R4.4.3齿轮轴弯矩计算：水平弯矩图如图（d）：MM垂直弯矩图如图（f）M合成弯矩图如图（g）M已知：M齿轮轴最常用材料为45号钢并作正火处理。查得强度极限：σ[σ−1αα图3轴的结构设计，受力图及弯矩图

5.齿轮泵的存在问题及处理1.泵的自吸油液能力不足。产生这种故障的原因可能是油箱里面的油液不足，油面过低，也可能是油液的粘度过大，从结构方面看可能进油管的太细，管子太长阻力大。油管子破损泄露，若泵在启动的时候反转与电动机转向不符合的时候则会发生故障油液也输送不了，当转速过高或者过低的时候也会发生故障。出现这种故障的时候则要更换进口吸油管，调整油液的粘度使其达到标准要求，使泵的转向与电动机的转向相符合，更换损坏的油管，将转速调整在正确的使用范围。2.泵的压力上不去泵的压力低且上不去可能是转速太低压力达不到，轴承处的密封圈损坏，轴向间隙过大的时候会产生泄露导致气体不足，压力不够，低级的原因可能是压力表堵塞使压力测量不准确。齿轮的轴可能承受了轴向力和径向力，齿轮泵的旋转方向与电机不符合，负载荷不够，也可能是油温较高，粘度较低。这时候就要我们查清楚问题出现在什么地方，消除承受的轴向力和径向力，更换适当粘度的油液，将油温调整在合适的范围内。产生噪音吸油管吸入空气或者转速过大时产生噪音，过滤器局部堵塞，是流通面积减小，当泵轴和发动机轴不同心的时候也会产生噪音，这时候需要清理污垢使吸油顺畅，更换适合的过滤器和油液，降低转速，重新装配，保持同心度。零件磨损或发热当泵严重发热或零件异常磨损的时候，能发生泄露，泵的转速过高引起的侧板烧坏，调整轴向间隙，更换密封环，损坏的零件进行更换，查明原因并消除径向力和轴向力。结语随着毕业设计的基本结束，我们离毕业也就更近了一步。毕业设计主要是对我们所学内容的一个综合应用，本次毕业设计中主要运用到了我们所学的液压传动，过程设备设计，机械制图，机械设计基础等许多课程。经过本次毕业设计，我对一些专业知识有了更加深刻理解，在齿轮泵的设计过程中，给定泵的排量，泵的排量一定的情况下要保证泵的体积小，重量轻，所以前期的数据进行不断地设计校核，使泵的设计达到要求，所设计的泵具有结构简单、价格相较而言比较便宜，自