发布时间 : 星期二 文章基于Proe的齿轮泵虚拟装配与运动仿真 - 毕业论文完整版 - 图文更新完毕开始阅读
武汉工程大学本科毕业（设计）论文
摘 要
本文介绍了利用Pro/E软件，来完成齿轮油泵三维建模设计。齿轮油泵设计主要从零件建模、装配设计、机构运动仿真、工作原理动画几个方面展开。利用Po／Engineer进行了齿轮泵的虚松装配和动态仿真，并进行复杂运动学分析，利用这种方法能及早发现设计缺陷，降低产品开发成本，缩短设计周期，可以大大提高产品的设计开发效率。
关键词：齿轮泵；虚拟装配；运动仿真
Abstract
This article describes how to use Pro/E to complete the design of three-dimensional modeling of gear pumps．The design of gear pumps， mainly began from parts modeling, assembly design，simulation of body movement， the work of several aspects of the principle of animation．Established virtual assembly mode1 of gear pumps and achieved motion simulation and analysis based on Pro/Engineer．in this way，the designer can find the disfigurement earlier，the cost of product development is reduced，and the efficiency of gear pumps design advanced greatly．
Key words：gear pump；virtual assembly；motion simulation
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第一章 绪论
1.1课题背景
本设计主要围绕齿轮泵设计这个实例展开。液压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，齿轮泵因结构简单、制造方便、质量轻和体积小等特点已获得广泛应用。它是依靠密封空间在齿轮转动时容积的变化，实现机械能与工作油液输出压力能的转化，主要由端盖、泵体、传动齿轮轴、螺钉和垫片等零部件组成。随着CAX(CAD／CAM／CAE)技术的发展，3D技术在齿轮采设计过程中发挥着越来越重要的作用。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。
虚拟装配技术是利用计算机工具，而不需产品或者支持过程的物理实现，通过分析、预建模、可视化等进行或者辅助进行装配，根据产品设计的形状特征和精度特性，真实地模拟产品三维装配过程。Pro／E软件中的机构模块Mechanism，能够对设计进行模拟、仿真、校验，如运动仿真显示、运动干涉检验、运动轨迹、位移、速度和加速度计算等。本文利用Pro／E进行了齿轮泵机构的虚拟装配和运动仿真，分析了装配中的干涉情况以及机构运动过程中的位移、速度和加速度情况，为齿轮泵的开发设计提供参考。
Pro/E系统是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，
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简称PTC)的产品。本软件采用单一数据库、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。
1.2 齿轮泵概述
齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮脱开侧的空间的体积从小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体积从大变小，而将液体挤入管路中去。吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的。齿轮泵的排出口的压力完全取决于泵出处阻力的大小，如图1.1。
图1.1
外啮合双齿轮泵的结构。一对相互啮合的齿轮和泵缸把吸入腔和排出腔隔开。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，而将液体排出。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。泵的流量可至300米3/时，压力可达3×107帕。它通常用作液压泵和输送各类油品。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。齿轮泵必须配带安全阀，以防止由于某种原因如排出管堵塞使泵的出口压力超过容许值而损坏泵或原动机。
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1.2.1齿轮泵工作原理
齿轮泵的概念是很简单的，即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。
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93％～98％的效率。
对于粘度或密度在工艺中有变化的流体，这种泵不会受到太多影响。如果有一个阻尼器，比如在排出口侧放一个滤网或一个限制器，泵则会推动流体通过它们。如果这个阻尼器在工作中变化，亦即如果滤网变脏、堵塞了，或限制器的背压升高了，则泵仍将保持恒定的流量，直至达到装置中最弱的部件的机械极限(通常装有一个扭矩限制器)。
对于一台泵的转速，实际上是有限制的，这主要取决于工艺流体，如果传送的是油类，泵则能以很高的速度转动，但当流体是一种高粘度的聚合物熔体时，这种限制就会大幅度降低。
推动高粘流体进入吸入口一侧的两齿空间是非常重要的，如果这一空间没有填充满，则泵就不能排出准确的流量，所以PV值(压力×流速)也是