内啮合齿轮泵的设计和ansys分析

内啮合齿轮泵的设计和ansys分析内容摘要：

修正。 图 2 直线齿廓参数关系 二、 内齿轮齿廓曲线方程： 内齿轮的齿廓为与外齿轮直线齿形共轭的曲线，在所建立的双坐标系中，内齿内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 6 轮和坐标系 错误 !未找到引用源。 固定相连。 图 3 所示，设齿廓的一个接触点为 M，M 点的法线通过节点 P，在 M1 成为接触点的时候，则齿轮和坐标系 错误 !未找到引用源。 相对于原来的坐标系转过角度 错误 !未找到引用源。 ，是节点 错误 !未找到引用源。 和节点 p 重合，与此同时内齿轮也必须转过角度 错误 !未找到引用源。 ，在两个坐标系中 M1 的坐标分别是 错误 !未找到引用源。 共轭齿形的计算公式： Dy  1tan 错误 !未找到引用源。   2 错误 !未找到引用源。 111 /s inc o sa r c c o s ryx   错误 !未找到引用源。    21 根据上述各个参数的关系，利用坐标的变化整理出内啮合齿轮齿廓的曲线方程 错误 !未找到引用源。      111112 s in1s in1c o s  iaiyixx  错误 !未找到引用源。      111112 c o s1c o s1s in  iaiyixy  图 3 啮合关系图 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 7 选取设计参考实例： 通过以上 公式的介绍，我们可以设定齿轮泵的流量、扬程和转速来计算出齿轮的其他参数，来确定齿轮泵的外齿轮和内齿轮的主要计算参数和几何尺寸。 设定给定其流量为 错误 !未找到引用源。 ,扬程为 110m，转速为 960 错误 !未找到引用源。 ,可以得到直线 共轭内啮合齿轮的外齿轮和内齿轮轮主要尺寸和性能参数，以及外齿轮和内齿轮的齿廓曲线方程。 如下表 1 表 1， 齿轮的性能参数 (mm ) 模数 m 外齿轮 内齿轮 齿数 71Z 102Z 中心距 分度圆直径 齿根圆半径 错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源。 = 齿顶圆半径 错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源。 =26 齿厚 b=16 错误 !未找到引用源。 纵坐标和外齿轮齿形线的夹角 而我们得到的直线 共轭内啮合齿轮泵的外齿轮的直线齿廓方程为 错误 !未找到引用源。 1 1 1 11  xy 直线 共轭内啮合齿轮泵的内齿轮的曲线齿廓方程为 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 8       ) i n () i n ()8c o s ( o  错误 !未找到引用源。           t tttty o o o i   第二章 内啮合齿轮泵的三维建模与有限单元法介绍 内啮合齿轮泵的三维建模 Pro/E 软件简介 Pro/E 软件是由 1985 年美国 PTC 公司研 发的计算机辅助工程设计软件。 二十多年发展成为世界三维软件中的代表产品，作为高端的、全方位的三维产品设计开发软件，也成为国内最受欢迎的三维 CAD／ CAM 软件，应用范围遍布汽车、机械、电子、模具等诸多行业。 （ 1） 信息全相关性：产品开发过程中的某一处进行修改，能够扩展到整个设计中，自动地更新所有的工程文档。 （ 2） 基于特征的造型： Pro/E 软件中构造实体的基本单元是特征，造型过程就是不断地增加特征，以达到最终产品希望的模型。 在构造实体完成后，可对特征进行修改、复位义、重排序等操作，为用户修改模型提供了极大的方便。 （ 3） 参数化：由于采用参数化设计，用户在草绘特征时，只需按自己的意图构造几何形状，再按实际需要修改尺寸即可。 (4)装配管理： Pro/E 软件的基本结构能够使利用一些直观的命令，例如 “啮合 ”、“插入 ”、 “对齐 ”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。 高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 (5) Pro/E 系统还提供了机构运动仿真功能，可以帮助用户更好地完成机构设计，使原来在二维图纸上难于表达和设计的运动机构变得直观和易于修改。 基于 PRO/E 环境 进行参数化建模： （ 1）根据选取的设计实例，在三维软件 PRO/E 中建立直线 共轭内啮合齿轮泵的外齿轮和内齿轮。 在建立外齿轮的过程中，根据图 1 所示的关系来画图，拉伸、阵列等一系列的建模动作命令。 如图 4, 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 9 图 4 直线 共轭内啮合齿轮泵的外齿轮三维模型 （ 2）在建立直线 共轭内啮合齿轮泵的内齿轮的三维模型时，其关键点为在图中画出内齿轮的齿廓曲线，根据 PRO/E 中的命令流，用笛卡尔坐标系方程式来建立图形，输入内齿轮齿廓的曲线方程式在插入曲线命令的方程式中，画出部分曲线，在画出 齿根圆和齿顶圆，在局部删减，建立内齿轮的一个齿。 拉伸完成之后再进行阵列命令。 来完成内齿轮的三维建模。 如图 5 图 5 直线 共轭内啮合齿轮泵的内齿轮的三维模型 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 10 （ 3）将内齿轮和外齿轮在 PRO/E 环境中进行装配，所成的效果图如图 6， 图 6 直线 共轭内啮合齿轮的装配图 （ 4）根据齿轮泵的转速来确定所选的电动机，根据电动机的功率和转矩来确定传动轴的最小直径，继而明确所建立的直线 共轭内啮合齿轮泵所需要的轴承、轴上的键、壳体、轴承端盖和螺栓的的尺寸。 图 7 为建立好的直线 共轭内啮合齿轮泵的三维模型。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 11 图 7 直线 共轭内啮合齿轮泵的三维视图 图 8 直线 共轭内啮合齿轮泵的三维爆炸视图 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 12 齿轮的选材和计算准则： 齿轮的材料应具备下列条件： (1)齿面具有足够的硬度，以获得较高的抗点蚀、抗磨粒磨损、抗胶合和抗塑性流动的能力； (2)在变载荷和冲击载荷下有足够的弯曲疲劳强度； (3)具有良好的加工和热处理工艺性； (4)价格较低。 最常用的材料是钢，钢的品种很多，且可通过各种热处理方式获得适合工作要求的综合能力。 其次是铸铁还有非金属材料。 本文内齿轮主要以钢为材料，表面淬火后再低温回火。 表面硬度可48HRC~54HRC。 由于心部韧度高，能用于承受中等冲击载荷。 齿轮可采用中频或者高频感应加热。 齿轮的计算准则由失效形式确定。 闭式传动 的齿轮，主要失效形式是接触疲劳磨损、弯曲疲劳折断和胶合。 目前，一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。 当有短时过载时，还应进行静强度计算。 对于高速大功率的齿轮传动，开式传动的齿轮，主要失效形式是弯曲疲劳折断和磨粒磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当加大模数的办法以考虑磨粒磨损的影响。 有短时过载的，仍应进行静强度计算。 有限单元法介绍 有限单元法 有限单元 法是把要 分析 的连续体假想地分割成有限个 单元 所组成的组合体，简称离散化。 这些单元仅在顶角处相互联接 ，称这些联接点为结点。 离散化的组合体与真实弹性体的区别在于：组合体中单元与单元之间的联接除了结点之外再无任何关联。 但是这种联接要满足变形协调条件，即不能出现裂缝，也不允许发生重叠。 显然，单元之间只能通过结点来传递内力。 通过结点来传递的内力称为结点力，作用在结点上的荷载称为结点荷载。 当连续体受到外力作用发生变形时，组成它的各个单元也将发生变形，因而各个结点要产生不同程度的位移，这种位移称为结点位移。 在有限元中，常以结点位移作为基本未知量。 并对每个单元根据分块近似的思想，假设一个简单的函数近似地表示单元内位移的 分布规律，再利用力学理论中的变分原理或其他方法，建立结点力与位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程，从而求解结点的位移分量。 然后利用插值函数确定单元集合体上的场函数。 显然，如果单元满足问题的收敛性要求，那么随着缩小单元的尺寸，增加求解区域内单元的数内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 13 目，解的近似程度将不断改进，近似解最终将收敛于精确解。 有限单元法求解问题的计算步骤 (1)连续体离散化。 首先，应根据连续体的形状选择最能完满地描述连续体形状的单元。 常见的单元有：杆单元，梁单元，三角形单元，矩形单元，四边形单元 ，曲边四边形单元，四面体单元，六面体单元以及曲面六面体单元等等。 其次，进行单元划分，单元划分完毕后，要将全部单元和结点按一定顺序编号，每个单元所受的荷载均按静力等效原理移植到结点上，并在位移受约束的结点上根据实际情况设置约束条件。 (2)单元分析。 所谓单元分析，就是建立各个单元的结点位移和结点力之间的关系式。 现以三角形单元为例说明单元分析的过程。 如图 1 所示，三角形有三个结点 i，j， m。 在平面问题中每个结点有两个位移分量 u， v和两个结点力分量 Fx， Fy。 三个结点共六个结点位移分量可用列阵 (δ )e 表示： {δ }e=[ui vi uj vj um vm]T 同样，可把作用于结点处的六个结点力用列阵 {F}e 表示： 错误 !未找到引用源。    TFFFFFFF mymx。