范文一：传动轴零件图 传动轴-零件CAD／CAM及其工艺规程设计_图文

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第1章 零件测绘与三维造型

1.1设计任务

题目:传动轴零件机械加工工艺规程及夹具设计具体内容:针对指定零件，利用相应的工程软件(WORD，CAXA电子图板，Proe等)及相关的参考资料完成给定零件的工艺分析、制定机械加工工艺卡片、设计夹具装配图、编写设计说明书等。

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1.2设计目的及要求

通过设计过程对此零件CAD/CAM一体化，大型三维工程软件的实际使用，数控机床操作、编程，以及工艺设计全过程有一全面的了解和系统的训练，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另一方面，从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法，提高编程能力。根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序。 也是对数控加工过程进行的一次综合训练。从而掌握专业知识实际应用的一些基本方法和技巧。

1.3零件的三维造型

图1零件三维图形

(1) 尺寸测量

长度测量:利用PRO/E的分析-测量功能，类型为距离进行测量。

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角度测量:利用PRO/E的分析-测量功能，类型为角度进行测量。

键槽测量:利用MASTCAM的分析-测量功能，类型为直径进行测量。

倒圆角测量:利用MASTCAM的分析-测量功能，类型为直径进行测量。

倒角测量:利用MASTCAM的分析-测量功能，类型为长度进行测量。

第2章 零件的加工工艺安排

2.1零件的分析

1)内孔的表面粗糙值为Ra3.2μm。

2)热处理T235，硬度HB235,。

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3)刀架轴材料45号钢。

2.2零件的毛坯选择

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主，而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 此零件毛坯形式为锻件，轻型零件，生产纲领为大批生产。

毛坯设计图形与尺寸如下图所示:

2.3制定加工工艺路线

辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书(论文)

编号

4

()

传动轴-零件及其工艺规程

院(系)名称 软件学院

专业名称 软件技术(数控编程方向)

学生姓名 学号 \

指导教师

2011年6月9日

摘 要

世界制造业转移，中国正逐步成为世界加工厂。美国、德国、

韩国等国家已经进入发展的高技术密集时代与微电子时代，

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钢铁、机械、化工等重化工业发展中期。

由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服系统、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高的高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此，采用数控加工手段，解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量，特别是复杂型面零件的加工，应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供高质量，多品种及高可靠性的机械产品。

本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要4把刀具分别为35?右偏外圆车刀、外切槽刀、60?外螺纹刀、内镗孔刀(刀具体如下图1.1)。第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要钻孔再镗孔，第三，钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位点与换刀点重合确定编程坐标系及编程原点，进行数

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控加工程序编制，最后用编程模拟软件对轴类零件进行仿真

加工及校验。

关键词:工艺设计，工装设计，CAD/CAM，NC仿真

Abstract

The world manufacturing transfer, China is gradually becoming the world factory. The United States, Germany, South Korea and other countries have into the development of high technology intensive era and microelectronics era, steel, machinery, chemical and other heavy industry, middle development.

Due to the numerical control machine tool comprehensive application of computer, automatic control, servo system, precision testing and the new type of mechanical structure of technical achievements, high precision and high flexible, highly automated characteristics, therefore, the nc machining method, solve the conventional mechanical manufacturing process technology is difficult to solve even

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unable to solve the single or small batch, especially factors surface parts processing, the application of the numerical control processing technology is a mechanical

manufacturing technology revolution, make machinery production development has entered a new stage, raising mechanical manufacturing production level, provides the high quality for the society, many varieties and high reliability of the mechanical products.

This design is mainly to the nc machining process analysis and specific parts drawing processing, first on the nc machining technology simply introduced, and then the parts drawing according to the nc machining analysis. First, according to the parts material processes of cutting parameter, and other relevant factors choose tools and the outline of the outline of the handle and parts to determine the cutting tool need 4 characteristics were 35 ? starboard external circular lathe tool, the cutting knife, the knife, 60 ? thread in boring knife knife specific as follows figure

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范文二：齿轮泵零件图

齿轮泵零件图发展的思路和开发重点。三是提出东北地区能源结构调整方案、筹划东北地区“十一五”实施的重大能源项目布局，并研究东北地区能源发展相关政策和配套措施。东北电网有限公司副总经理王广辉说， 目前东北电网覆盖面积 124 万平方公里， 供电服务人口 1.15 亿，从本网看，一次能源主要分布在东北部和西部，负荷主要分布在中部和南部。因此，从“一盘棋”的角度规划东北地区的能源发展方向尤为重要。节能:重中之重的主题东北地区能源资源丰富，同时能源消耗也非常大。辽宁省发展改革委副主任李国运说，辽宁“十一五”期间将实施“节能优先”战略，走新型工业化道路。到2010 年，全省万元生产总值综合能耗将由目前的 1.83 吨标准煤下降到 1.46 吨。鉴于东北地区特殊的气候条件，辽宁省鼓励发展热电联产项目，提高资源利用效率，改善城市的生态环境。“十一五”期间，全省计划新增集中供热面积一亿平方米。2CY 系列齿轮润滑油泵产品概述:适用于输送不含固体颗粒和纤维，无腐蚀性，温度不高于80?，粘度为5×10-6,1.5×10-3m2/s(5-1500cSt的润滑油或性质类似润滑油的其他液体以及用于液压转动系统。2CY 齿轮泵作为另一个主要用途:在沥青搅拌厂用于重油喷射泵，已配置了大批的沥青搅拌厂，得到用户普遍好评。应用范围:在输油系统中可用作传输，增压泵;在燃油系统中可用作输送、加压、喷射的燃油泵;在液压传动系统中可用作提供液压动力的液压泵;在一切工业领域中，均可作润滑油泵用;结构特点此系列齿轮泵主要有齿轮、轴、泵体、泵盖、轴承套、轴端密封等组成。齿轮经氮化处理有较高的硬度和耐磨性。与轴一同安装在可更换的轴套内运转。泵内全部零件的润滑均在泵工作时利用输送介质而自动达到。泵内四个轴承套在泵内浮动安装，随工作压力大小自动调整端面间隙，因此泵的压力稳定，输出流量脉动小，溶积效率高。从主轴外伸端向泵看，为顺时针旋转。高压齿轮泵，2CY 齿轮泵，缷油泵，输油泵，原油泵，船用齿轮泵等。流量:1.1m3/h-600m3/h 压力:0.28MPa--2.5MPa主要用于油田、油库、港口、码头、船舶等大流量输油，卸油～ 吸上 电动机 流量 压力 功率 进出口 重量 型号 高度 型号 M3,h Mpa M KW 口径 kg 2CY1.08,25 1.08 2.5 0.5 1.5 Y90L,4 G3/4” 2CY2.1,25 2.1 2.5 0.5 3 Y100L2—4 Gl” 2CY3,25 3 2.5 0.5 4 Y112M4 G1” 2CY4(2,25 4.2 2.5 0.5 5.5 Y132S 一4 G11/4” 2CY7.5,25 7.5 2.5 0.5 7.5 Y132M 一4 Gl1/2”YCB 型圆弧齿轮泵一、适用范围 :适用于输送不含固体颗粒和纤维、无腐蚀性、温度不高于80?、粘度为5-1500cst 的润滑油或性质类似润滑油的其它液体，并适用于液压传动系统。二、主要用途 :在输油系统中可用作传输、增压泵。在燃油系统中可用作输送、加压、喷射的燃油泵。在液压传动系统中可用作提供液压动力的液压泵。在一切工业领域中，均可作润滑油泵用。三、结构特点 :齿轮采用具有国际九十年人先进水平的新技术--双圆弧正弦曲线齿型圆弧。它与渐开线齿轮相比，最突出的优点是齿轮啮合过程中齿廓面没有相对滑动，所以齿面无磨损、运转平衡、无困液现象，噪声低、寿命长、效率高。该泵摆脱传统设计的束缚，使得齿轮泵在设计、生产和使用上进入了一个新的领域。泵设有差压式安全阀作为超载保护，安全阀全回流压力为泵额定排出压力1.5倍。也可在允许排出压力范围内根据实际需要另行调整。但是此安全阀不能作减压阀长期工作，需要时可在管路上另行安装。该泵轴端密封设计为两种形式，一种是机械密封，另一种是填料密封，可根据具体使用情况和用户要求确定。四、型号参数: 流量 转速 必需汽 效率 电动机 型号 Q 排出压力 n 蚀余量 η p 功率 r/min r 频率 m3/h Mpa KW 型号 m Hz 0.6

910 50 0.75 Y90S-6 1.0 1390 50 0.75 Y80L2-4YCB0.6-0.6 0.6 5.5 32 0.7 1130 60 0.75 Y90S-6 1.2 1710 60 0.75 Y80L2-4 0.6 910 50 1.1 Y90L-6 1.0 1400 50 1.5 Y90L-4YCB0.6-1.6 1.6 7.0 70 0.7 1130 60 1.1 Y90L-6 1.2 1710 60 1.1 Y90S-4 1.6 910 50 0.75 Y90S-6 2.5 1400 50 1.1 Y90S-4YCB1.6-0.6 0.6 5.5 42 1.9 1130 60 1.1 Y90L-6 3.0 1710 60 1.5 Y90L-4 1.6 940 50 2.2 Y112M-6 2.5 1440 50 4 Y112M-4YCB1.6-1.6 1.6 7.0 71 1.9 1150 60 2.2 Y112M-6 3.0 1750 60 4 Y112M-4 3.3 940 50 1.5 Y100L-6 5.0 1420 50 2.2 Y100L1-4YCB3.3-0.6 0.6 5.0 60 4.0 1150 60 1.5 Y100L-6 6.0 1730 60 2.2 Y100L1-4 3.3 960 50 5.5 Y132M2-6 5.0 1440 50 7.5 Y132M-4YCB3.3-1.6 1.6 7.0 72 4.0 1170 60 4 Y132M1-6 6.0 1750 60 7.5 Y132M-4 4.0 940 50 1.5 Y100L-6 6.0 1420 50 2.2 Y100L1-4YCB4-0.6 0.6 5.0 60 4.8 1150 60 2.2 Y112M-6 7.2 1730 60 3 Y100L2-4 4.0 960 50 5.5 Y132M2-6YCB4-1.6 1.6 7.0 72 6.0 1440 50 7.5 Y132M-4 4.8 1170 60 5.5 Y132M-6 7.2 1750 60 7.5 Y132M-4 8.0 960 50 3 Y132S-6 12.0 1440 50 5.5 Y132S-4YCB8-0.6 0.6 5.0 61 9.6 1170 60 4 Y132M1-6 14.4 1750 60 5.5 Y132S-4 8.0 970 50 11 Y160L-6 12.0 1460 50 15 Y160L-4YCB8-1.6 1.6 7.0 75 9.6 1170 60 11 Y160L-6 14.4 1760 60 15 Y160L-4 10.0 960 50 4 Y132M1-6 15.0 1440 50 5.5 Y132S-4YCB10-0.6 0.6 5.0 62 12.0 1170 60 5.5 Y132M2-6 18.0 1750 60 7.5 Y132M-4 10.0 970 50 11 Y160L-6 15.0 1470 50 15 Y160L-4YCB10-1.6 1.6 7.0 76 12.0 1170 60 11 Y160L-6 18.0 1770 60 18.5 Y160L-4 20.0 970 50 7.5 Y160M-6YCB20-0.6 0.6 5.0 68 24.0 1170 60 7.5 Y160M-6 25.0 970 50 11 Y160L-6YCB25-0.6 0.6 5.5 69 30.0 1170 60 11 Y160L-6 30.0 970 50 11 Y160L-6YCB30-0.6 0.6 5.5 70 36.0 1170 60 11 Y160L-6 40.0 970 50 15 Y180L-6YCB40-0.6 0.6 5.5 72 48.0 1180 60 15 Y180L-6 50.0 970 50 22 Y200L2-6YCB50-0.6 0.6 5.5 72 60.0 1180 60 22 Y200L2-6S 型齿轮油泵产品概述:S

型齿轮油泵能降粘度为1-8。E 清洁的中性油液(例如:机油，煤油，柴油等矿物油

和各种植物油)从一容器输送到另一容器内。它能提高工作效率，减轻劳动强度，

因此，适合商业，工业，农业等行业作输油之用。 S 型齿轮油泵产品参数 型号 流

量(升/分) 输送高度(米) 重量(kg) 驱动功率(瓦) 使用电源(伏) S-10 10

15 16 180 单相110/220 S-25 25 15 21 370 单相110/220 S-25 25 15 15 550 三相380

S-50 50 15 40 1100 三相380 S-80 80 15 58 1500 三相380S-125 125 15 76 2200 三相

380RCB 系列沥青保温泵一、主要用途:RCB 系列沥青保温泵适用于输送无腐蚀

性、不含固体颗粒、在常温下有凝固性的介质.尤其适用于高寒地区室外安装和工艺

过程中介质需要保温的场合介质温度可达250?、粘度为51500cst。二、应用范围:RCB

系列沥青保温泵用于输送重油、沥青、胶类、树脂、洗涤剂等。三、结构特点:RCB

系列沥青保温泵齿轮泵泵体前盖后盖设有空心夹套、进出口法兰.该泵适用于常温下

有凝固性及高寒地区室外安装和工艺过程中要求保温的场合能用导热油、蒸汽、热

水、冷水等媒体对输送的液体和泵进行加热保温与冷却。当输送介质的粘度大于

1500CST 时应采用减速机传动方式:一般情况采用泵与电机直联传动方式。泵轴端

密封设计为两种形式:1机械密封2填料密封。用户可根据具体使用情况而确定四、

型号参数 流量 配套电机 工作压 吸入真空 进出口口径 型 号 功率 L/min 3 m /h

力 高度 m mm 型号 KW RCB-1/0.36 0.36 1.5 Y90L-4 16.6 1 3 φ25 1/0.8 0.8 1.5

Y90L-4 RCB-2/0.36 0.36 1.5 Y90L-4 33.3 2 3 φ25 2/0.8 0.8 2.2 Y100L1-4 RCB-3/0.36

0.36 1.5 Y100L-6 50 3 3 φ25 3/0.8 0.8 2.2 Y112M-6 RCB-5/0.36 0.36 2.2 Y100L-4 83.3

5 3 φ40 5/0.8 0.8 4 Y112M-4 RCB-6/0.36 0.36 2.2 Y100L-4 100 6 3 φ40 6/0.8 0.8 4

Y112M-4 RCB-8/0.36 0.36 4 Y132M1-6 133 8 3 φ50 8/0.8 0.8 4.5 Y132M2-6

RCB-10/0.36 0.36 4 Y112M-4 167 10 3 φ50 10/0.8 0.8 4.5 Y132S-4 RCB-12/0.36 0.36 4

Y132M-6 200 12 3 φ55 12/0.8 0.8 4.5 Y132M2-6 RCB-18/0.36 0.36 5.5 Y132S-4 300 18

3 φ55 18/0.8 0.8 7.5 Y132M-4 RCB-18/0.36 0.36 5.5 Y132M2-6 300 18 3 φ70 18/0.8 0.8 7.5 Y160M-6 RCB-29/0.36 0.36 7.5 Y132M-4 483.3 29 3 φ70 29/0.8 0.8 11 Y160M-4 RCB-38/0.36 0.36 11 Y160L-6 633 38 3 φ100 38/0.8 0.8 15 Y180L-6 RCB-58/0.36 0.36 18.5 Y180M-4 960 58 3 φ100 58/0.8 0.8 22 Y180L-4 RCB-72/0.28 1200 72 0.28 3 φ150 37 Y280S-8 RCB-96/0.28 1600 96 0.28 3 φ150 45 Y280S-6RCB-110/0.28 1800 110 0.28 3 φ200 55 Y315S-8RCB-150/0.28 2500 150 0.28 3 φ200 75 Y315S-6RCB-228/0.28 3800 228 0.28 3 φ250 90 Y315L-8RCB-324/0.28 5400 324 0.28 3 φ250 110 Y315L-6WCB 型齿轮油泵产品概述:WCB 型齿轮油泵属于低压力微型手提式节能

输油泵，最适用于无动力电源的出售单位油桶车转油，也适用于炼油厂、电厂、变

电所(室)及油库输油。稀油润滑系统的稀油治作稀油转运。如:输送无润滑性的

油料、饮料、低腐蚀性的水等，请选用整体不锈钢齿轮泵，本厂均有生产。 WCB 型

齿轮油泵产品参数 流量(升, 压力 吸油高度 型号 扬程(米)电压(,)转数(转,分)功率(千瓦)进出口(毫米)重量(kg) 分) (Mpa) (米) WCB-30 30 0.3 5 30 220 2800 0.37 20 18 WCB-50 30 0.3 5 30 220 2800 0.55 20 23 WCB-50 50 0.3

5 30 220 2800 0.55 25 23 WCB-75 75 0.3 4 30 220 2800 0.75 25 25WCB 型齿轮油泵

产品简介:KYB 型(不锈钢，铝合金)自吸滑板泵其优点在于:工作前不必向泵

内灌入油液，即可以自行抽吸，输送油料，同时不怕油污和一般性的杂物，不怕管

道内进入空气。因此当油罐，油槽车等需要抽吸清扫底油时，使用此泵，将显著提

高工作效率，减少油料浪费，提高经济效益。除具有以上特点外，还具有以下显著

特点:1、真空高度，其真空高度比同类产品提高约25;2、轴功率的利用率高，输

入功率小，输出流量大;3、使用寿命长，易损件少，维护简洁;4、结构紧凑，使

用方便。KYB 型移动式自吸滑板泵可对汽油，煤油，柴油，液化气和运动粘度在

200厘斯以下的各种润滑油进行抽吸和输送，主要在油库，车站，加油站，汽车队等

处的抽吸，倒罐，装车，扫舱等。不锈钢系列还可以输送任意浓度的酸，碱液，氧

化剂及其他腐蚀介质。用途与特点:KYB 型(不锈钢、铝合金、铸铁)自吸滑板

泵是我公司独立研制、开发、生产的一种国内外最新型产品，该泵具有自吸能力强，轴功率利用高，使用寿命长的独特优点，在恶劣环境中如没有电源动力的山川中，

可配柴油机作为动力装置，在特定环境中是理想的移动消防泵，使其具有广泛的适

用范围。其优点在于: 工作前不必向泵内灌入油液，既可以自行抽吸，输送油料，

同时不怕油污和一般性的杂物，不怕管内进入空气。因此当油罐、油槽车等需要抽

吸清扫底油时，使用此泵，将显著提高工作效率，减少油料浪费，提高经济效率。

除以上特点外，还具有以下显著特点:1:真空高度，其真空度比同类产品提高约25;

3:使用寿命长，易损件少，维护简捷;4:结构紧促，使用与保养方便。2:轴功率

的利用率高，输入功率小，输出流量大6:用弹性联轴器直接与驱动电机或柴油机连

接，并安装在公共底盘上。5: 泵内装有安全阀，当泵或管道发生故障或误将排出

安全阀完全关闭而生高压和高压冲击时安全阀就会自动打开，卸除部分或全部高压

液体回到低压腔， 从而对泵和管道起到保护作用。7:KYB 型自吸滑板泵均可采

用填料密封以弹性好耐高低温，化学性能稳定且有滋润化作用的柔性石墨作为填料。该产品可对轻油、化工、煤油和运动粘度在200厘斯以下的各咱润滑油进行抽吸和输

送，配用铜齿轮可输送内点低液体，汽油、苯等，主要用于油库、加油站、火车站、汽车队、油船等的抽吸、倒罐、装车、扫舱等。也可用作机动加油车、油罐车用泵

等。不锈钢滑板泵系列还可以输送饮料以及任意浓度的酸，碱液，氧化剂及其他类

腐蚀介质。铸铁滑板泵系列也可输送水质材料作为移动消防泵。性能参数: 口径 流

量 扬程 吸程 电压 型号 转速r/min 功率kw (mm) m3/h (m) m (V)

KYB-25-7-30 7 30 7 220/380 1450 0.75 25 KYB-40-20-30 20 30 7 380 1450 1.5 40 KYB-50-25-25 25 25 7 380 1450 2.2 50 KYB-65-32-25 .

范文三：传动轴齿轮校核

基于Hypemesh仿真的双齿轮轴齿面接触啮合的静力

分析

饶长健,201503704092,机械工程2班

摘要:Hypemesh是一个高质量高效率的有限元前处理器，它提供高度交互的可视化环境帮助用户建立产品的有限元模型。齿轮轴传动是机械传动中应用最广的一种传动形式。它的传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长。本文基于Hypemesh软件对齿轮轴进行网格划分前处理，在利用hypemesh自带的RADIOSS求解器对齿轮轴接触面啮合处进行静力分析。

关键词:Hypemesh;齿轮轴传动;机械传动;接触面;静力分析

前言:

在当今经济和科学技术飞速发展的时代，汽车作为重要的工业产品和便捷的交通工具，在人们的生产和生活中发挥着极其重要的作用。汽车变速器是完成传动系任务的重要部件之一，主要完成转变发动机曲轴的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动轮牵引力及车速的不同需求。变速器的结构对汽车的动力性、经济性、操纵稳定性、传动的平稳性与传动效率等方面都有直接的影响。近年来随着人们生活水平的提高及汽车技术的发展，对汽车变速器承载能力以及工作可靠性的要求越来越高，因此在变速器设计研究工作中对其主要零部件的强度、刚度的计算、校核将有十分重大的意义。齿轮轴为变速器中的重要零件，起着传递发动机转矩的作用，其工作性能的好坏将直接影响到汽车的各项性能指标。并且由于车速的不断变化和频繁的换档，其工况复杂多变，工作环境恶劣，对其进行科学准确的设计建模和强度计算分析十分必要。目前汽车齿轮传统的设计方法精度比较低，容易造成浪费。另外，其设计结果容易受到设计人员所拥有的知识程度、经验多少、对实际掌握程度多少等多种因素的影响。这些传统的人工设计方法已不能够满足技术发展的需要。因此, 采用现代设计、数值分析、实体建模、CAD 参数化等技术进行汽车变速器齿轮的设计和分析, 对提高圆柱齿轮轴传动减速器的质量, 特别是提高承载能力、减少振动和噪声、延长使用寿命等具有重要的学术意义和工程实用价值

接触问题是土木、建筑、水力工程、石油化工、机械工程等领域中普遍存在的力学问题。不管在接触边界之间是否有间隙存在，接触作用的出现对结构受载之后的接触状态和应力分布都有直接的影响，一方面通过接触可以提高整个结构的承载力和刚度或者可以起到减震作用;而另一方面也正是因为由于接触的存在，伴随着局部高应力，很容易使材料屈服或发生裂缝，如果再接受循环载荷的影响，还可能产生疲劳失效。所以了解结构的接触状态和应力状态，对结构设计、施工及其补强措施，都有重要意义。

接触是一种常见的物理现象，它涉及到接触状态的改变，还可能伴随有热和电的过程，因此成为一个复杂的非线性问题。齿轮啮合就是一种接触行为，因涉及接触状态的改变而成为一个复杂的非线性问题。传统的齿轮理论分析师建立在弹性力学基础上的，对于齿轮的接触强度计算均以两平行圆柱体对压的赫兹公式为基础，在计算过程中存在许多假设，不能准确反映齿轮啮合过程中的应力以及应变。相对于理论分析，有限元法具有快速、准确可靠、计算灵活等优点。笔者以有限元弹性接触分析理论为基础，建立了一对齿轮啮合的有限元模型，通过齿面接触应力的计算，为齿轮的接触应力分析与强度校核提供了快速有效的方法，这对于研究齿轮的失效具有重要意义。

1 有限元模型的建立

要正确地解释分析结果，建立一个好的结构模型是十分重要的，这个模型不必是结构的精确表示，但必须是一个准确的形象化的模型。因此，在进行建模时，充分应用现有商业软件的优势，取长补短，以最快的速度和尽可能高的质量建立了系统的有限元模型。

1.1 几何模型的建立

齿轮轴的几何模型在SolidWorks中建立。目前齿轮轴的建立方法有很多种，本文的建模思路是:1，首先从SolidWorks-toolbox单元中调出所需要的圆柱直齿轮，然后以圆柱直齿轮的端面为基准面画圆，在将2d圆单元拉伸成3d的圆柱单元。

下图1为圆柱齿轮轴的CAD几何尺寸图，齿轮模数为2.5，齿数分别为24,12。

图1 CAD几何尺寸图

下图为圆柱齿轮轴在SolidWorks中三维尺寸图

图2 从动轮三维图

图3主动轮三维图

1.2 有限元网格的划分

本文使用HYPERMESH 软件对圆柱直齿轮齿轴进行行前处理，建立圆柱直齿轮齿轴的有限元模型。首先将SolidWorks中生成的圆柱直齿轮齿轴的精确模型导出为Parasolid格式数据文件，然后使用Import 命令将parasolid格式的CAD 模型文件导人HYPERMESH 软件中对其进行网格划分。划分网格是建立有限元模型时非常重要的一个步骤，分析软件划分网格的能力和质量直接关系到分析结果的正确性和准确性，HYPERMESH具有良好的网格划分能力，能够完成各种复杂几何的划分。对圆柱直齿轮轴采用六面体实体单元进行有限元网格划分，具体实施:

1、 先将齿轮从齿轮轴上分割下来，利用solid edit命令在trim with plane/surf中选中

solid，点亮所有单元，surf中选择齿轮上的面，以X轴方向剪切。 2、 然后使用mask命令将齿轮影藏。

3、 对齿轮轴圆柱的建模思路，因为齿轮轴中心圆柱是一个规则的几何模型，因此采用将齿

轮轴圆柱分割成四个对称部分，在用reflect命令将圆柱镜像出来

4、 对齿轮的建模思想:先将齿面的2d网格建立出来，然后拉伸生成3d网格

有限元网格的划分如下图所示:

有限元网格格划分完成后，必须对整个网格模型进行检查，从而保证计算结果的真实性。首先检查自由单元边。当单元的某一边不在其它单元之内时，称为自由单元边。在复杂模型的建立过程中，通过拉伸、旋转等操作产生的各个部件，有时会没有连接在一起，这将导致有限元模型开裂，影响计算结果，严重时将使计算失败。其次检查重复单元，重复节点。分网时由于模型或操作不准确，可能会在同一个位置出现重复的节点单元，查出这些节点单元，根据情况决定是否将它们合并在一起。合并重复节点也是缝合模型不同组件的一种有效手段。最后检查单元的形状参数，过度扭曲的单元将影响计算，必须进行检查，并将其修改为可以接受的形状。

下图为六面体网格单元划分的网格:

图4 齿轮轴网格

2、计算模型

接触问题属于带约束条件的泛函极值问题，本文采用基于求解器的直接约束法。用直接约束法解决接触问题是追踪物体的运动轨迹，当发生接触时，便将接触约束作为边界条件直接施加在产生接触的节点上。用CONTA173 接触单元和TARGE 170 目标单元形成面,面接触单元，用来模拟齿面间的接触。CONTA173接触单元和TARGE 170 目标单元一起形成了“接触对”，每一“接触对”用同一实常数来定义。

2、1 CONTA173 接触单元特性

CONTA173 接触单元有四个节点，每个节点有三个自由度，即X，Y 和Z 方向的位移，单元结构如图5所示。它附着在没有中间节点的三维体单元上，与所依附的体单元有相同的性质。将联接两对边中点的直线作为轴和轴，以它们的交点作为坐标原点，构成局部坐标系，如图6所示。

图5CONTACT1733 接触单元

图6矩形单元坐标 平面单元内任意一点的位移为:

平面单元内任意一点的应变为:

2、2TARGE170 目标单元特性

TARGE 170 目标单元是三节点单元，每个节点有三个自由度，即X，Y 和Z 方向的位移，单元结构如图7所示。它与接触单元CONTA173 组成一个接触对。三角形单元的整体坐标系见图8。

图7 TARGET170 目标单元

图8三角形单元坐标

单元内任意一点的位移为:

平面单元内任意一点的应变为:

中: 式

3 材料定义和约束、扭矩的定义

3.1 材料定义

文测试的齿轮轴为刚性材料:45号钢。45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切本

削加工，模具中常用来做模板，梢子，导柱等，但须热处理。45号钢常用于轴类材料，轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项:

(一)尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高(IT5,IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6,IT9)。

(二)几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

(三)相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01,0.03mm,高精度轴(如主轴)通常为0.001,0.005mm。

(四)表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5,0.63μm,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63,0.16μm。

45号钢的主要参数有:密度7.85g/cm3，弹性模量210GPa，泊松比0.31.

3.2 约束和扭矩的定义

本文为接触应力校核，主轴约束定义为:除X方向的转动外，其余5个自由度均定义。

?3从动齿轮轴定义:6个方向的自由度均定义。扭矩设为5×10N?mm加载在长轴两端面。 4 仿真结果分析

由图9可知，在齿轮轴啮合传动过程中，轮齿的齿根部分以及轮齿与轮齿的接触部分应力最大，所以齿根部分容易发生折断，齿面容易出现磨损、胶合以及塑性流动等失效形式，这与工程应用中的实际情况一致。这里主要对齿轮接触应力进行计算结果的分析。

图9 应力云图

图10 接触应力云图

图11 全局位移云图

4总结

通过对这对齿轮轴进行的有限元分析，学习如何使用Hypemesh进行有限元的网格划分，

后处理，对齿轮轴传动有了明确的认识,学习和了解了有限元仿真的基本思路。同时计算和

进行仿真时，知道该对齿轮的什么地方进行结构优化设计。对材料进行合理的处理，可以使其具有较好的综合机械性能，提高齿面的硬度和耐磨性等等。

参考文献

[1] 唐勇，张志强，唐胜利，等(双渐开线齿轮的模态与振动响应,J,(重庆大学学报( 自然科学版) ，2006，29 ( 10) : 61, 64(

[2]王钰栋 金磊等，Hypemesh&HyperView应用技巧与高级实例

范文四：齿轮泵体零件图

+0.027015R31?0.023.2A

全部R04

+034×φ903.045??5'R22

36?0.05

2-M12-7H

+0.0182-φ50

AM8-7H技术要求

1、未注公差尺寸为IT12级。

2、锐角倒钝。

制图1:1泵体校核

1-1

+0.0183.20R402-φ5+0.022全部06

R31?0.02

45??5'4×φ9

+0.0330

2-φ25

36?0.05

+0.027015技术要求

1、未注公差尺寸为IT12级。

2、锐角倒钝。制图1:1左端盖校核

1-2

3.2R40R31?0.02

全部4×φ9

+0.0330

2-φ25

36?0.05

45??5'

技术要求+0.02260+0.0181、未注公差尺寸为IT12级。02-φ5+0.0222、锐角倒钝。150制图1:1右端盖校核

1-3

模数4m

齿数9Z

α压力角20?

3.2精度等级877GJ

全部齿圈径向跳动Fr0.071

000公法线长度变动Fw0.050.02715--0.018-0.02715650

基节极限偏差?fpb0.018

齿形公差f0.014f

0齿向公差F0.011β-0.033φ20

上偏差es-0.122-φ25齿厚下偏差ei-0.20

技术要求

1、未注倒角均为1×45?。

2、锐角倒钝。

制图1:1齿轮轴1校核

1-4

模数4m

齿数9Z

α压力角20?

3.2精度等级877GJ

全部齿圈径向跳动Fr0.071

00公法线长度变动Fw0.05-0.018-0.0272-615

基节极限偏差?fpb0.018

齿形公差f0.014f

0齿向公差F0.011β-0.033

上偏差es-0.122-φ25齿厚下偏差ei-0.20

技术要求

1、未注倒角均为1×45?。

2、锐角倒钝。

制图1:1齿轮轴2校核

1-5

70

3.260全部R04

5R

6

3-φ970

116

10

28

100技术要求

1、未注公差尺寸按IT12级加

30工。

2、锐角倒钝。

制图1:1

支架校核

1-6

17

23

4

58

6

9

9螺栓GB/T5780M81×25

8螺栓GB/T5780M84×60

GB/T119.15m6×207销4

6支架1

5齿轮轴21

4齿轮轴11技术要求3右端盖1

2左端盖11、齿轮安装后～用手转动主动轴～应灵活旋转。1泵体1

单件总计2、两齿轮轮齿的啮合面应占齿长的3/4以上。序号代号数量名称材料备注重量3、实验时不得漏油现象。

4、泵体与左端盖、右端盖之间错位小于0.05mm.

5、支架与泵体、左端盖、右端盖之间间隙小于0.04mm.标记处数分区更改文件号签名年、月、日齿轮泵设计设计标准化阶段标记重量比例

1:1审核1-10共张第张工艺批准

3.2

φ15M8-7h

255

65

技术要求

1、未注倒角均为1×45?。

2、锐角倒钝。制图2:1

螺栓8校核

1-8

3.2

φ15M8-7h

525

技术要求

1、未注倒角均为1×45?。

2、锐角倒钝。

制图2:1

螺栓9校核

1-9

3.2

020-0.022φ5

技术要求

1、未注倒角均为1×45?。

2、锐角倒钝。

制图2:1

圆柱销校核

1-7

零件序号 考核内容 评分标准 配分 扣分 得分 备注 名称

1 R40 超差全扣 0.5

，0.033R22 2 超差全扣 1 0

3 R31?0.02 超差全扣 0.5

4 36?0.05 超差全扣 0.5

5 45??5? 超差全扣 0.5 泵 6 M12—7H两处 降级一处扣1.5分 3

7 M8—7H 降级全扣 1.5 体

8 φ9共4处 超差一处扣0.5分 2

，0.0189 超差一处扣1分 2 φ5两处 0

，0.02715 10 超差全扣 1 0

11 Ra3.2 超差一处扣0.5分 2

12 R40 超差全扣 0.5

13 R31?0.02 超差全扣 0.5

14 36?0.05 超差全扣 0.5

15 45??5? 超差全扣 0.5

，0.033φ25两处 16 超差一处扣1.5分 3 左 0

，0.022端 6两处 17 超差一处扣1分 2 0

18 φ9共4处 超差一处扣0.5分 2 盖

，0.018φ5两处 19 超差一处扣1分 2 0

，0.02715 20 超差全扣 1 0

21 Ra3.2 超差一处扣0.5分 2

22 R40 超差全扣 0.5 右

23 R31?0.02 超差全扣 0.5

端 24 36?0.05 超差全扣 0.5

25 45??5? 超差全扣 0.5 盖 ，0.033φ25两处 26 超差一处扣1.5分 3 0

，0.0226 27 超差一处扣1分 1 0

28 φ9共4处 超差一处扣0.5分 2

，0.018φ5两处 29 超差一处扣1分 2 0

，0.02715 30 超差全扣 1 0

31 Ra3.2 超差一处扣0.5分 2

0φ25两处 32 超差一处扣1.5分 3 ,0.033

33 φ20 超差全扣 0.5

015两处 34 超差一处扣1分 2 ,0.027

06 35 超差一处扣1分 1 齿 ,0.018

轮 36 50 超差全扣 0.5 轴 37 齿圈径向跳动 超差全扣 1 1 38 公法线长度变动 超差全扣 1

39 基节极限偏差 超差全扣 1

40 齿形公差 超差全扣 1

41 齿向公差 超差全扣 1

42 齿厚偏差 超差全扣 1

43 Ra3.2 超差一处扣0.5分 2

0φ25两处 44 超差一处扣1.5分 3 ,0.033

齿 45 φ20 超差全扣 0.5 轮

0轴 15 46 超差全扣 1 ,0.027

2

06两处 47 超差一处扣1分 2 ,0.018

48 50 超差全扣 0.5 49 齿圈径向跳动 超差全扣 1 50 公法线长度变动 超差全扣 1 51 基节极限偏差 超差全扣 1 52 齿形公差 超差全扣 1 53 齿向公差 超差全扣 1 54 齿厚偏差 超差全扣 1 55 Ra3.2 超差一处扣0.5分 2 56 R40 超差全扣 0.5 57 R5 超差一处扣0.5分 1 支

58 φ9 超差一处扣0.5分 1.5

架 59 其余尺寸共8处 超差一处扣0.5分 4 60 Ra3.2 超差一处扣0.5分 1 61 M8—7h 超差全扣 1.5 螺 62 φ15 超差全扣 0.5 栓 63 其他长度尺寸 超差一处扣0.5分 1.5 8 64 Ra3.2 超差一处扣0.5分 1 65 M8—7h 超差全扣 1.5 螺 66 φ15 超差全扣 0.5 栓 67 其他长度尺寸 超差一处扣0.5分 1 9 68 Ra3.2 超差一处扣0.5分 1

超差0.01扣1分 0φ5 69 1 圆 ,0.022

柱 70 20 超差一处扣0.5分 0.5 销 71 Ra3.2 超差一处扣0.5分 1

错动量超过0.05mm一处72 泵体与端盖配合 2 扣1分

窜动量超过0.05mm 一处73 齿轮轴轴向窜动 2 配 扣1分 74 齿轮间配合 齿轮卡死全扣 2 合 支架与端盖、泵体间隙超过0.04mm一处扣75 2 配合 1分

76 泵体漏油 漏油全扣 1.5

发生事故酌情从总分中

77 安全生产 扣分，发生重大事故直至10

取消考试资格

总分

范文五：齿轮泵零件图资料

1、齿轮泵装配示意图和装配明细表。

螺 塞

小 垫 片工业用纸弹 簧

钢珠定位圈

钢 珠

螺栓M6X20

垫 圈 6

泵 盖

圆柱销

垫 片工业用纸主动轴齿轮

锁紧螺母

填料压盖

填 料石 棉从动轴齿轮

泵 体装配示意图序号零件名称数量材 料备 注

装配明细栏

2、从动齿轮轴的零件图。

齿 数

模 数

齿形角其余

??

?

?

技术要求

1.未注倒角均为1X45?

2.调质处理 HB=220-250

图名比例

材料数量

3、主动齿轮轴的零件图。

齿 数

模 数

其余齿形角

??

??

技术要求

1.未注倒角均为1X45?

2.调质处理 HB=220-250

图名比例

材料数量

4、锁紧螺母的零件图。

其余

图名比例

材料数量 5、填料压盖的零件图。

其余

图名比例

材料数量

6、小垫片的零件图。

小垫片图名比例

材料数量 7、螺塞的零件图。

全部

技术要求:

发蓝处理

图名螺塞比例

材料数量

8、钢珠定位圈的零件图。

图名比例

材料数量 9、弹簧的零件图。

技 术 要 求:

1.有效圈数n=74.旋向 右

2.总圈数n1=9.55.弹簧两端磨平图名弹簧比例

3.展开长度L=323.6材料数量

10、泵盖的零件图。

其余

技术要求:

1.未注明铸造圆角 R32.不加工面应涂防锈漆

泵 盖

11、齿轮油泵泵体的零件图。

其余

技术要求:

1.未注明铸造圆角 R32.不加工面应涂防锈漆

泵 体

12、齿轮油泵装配图。

螺 塞小 垫 片工业用纸齿轮油泵弹 簧钢珠定位圈钢 珠螺栓M6X20垫 圈 6泵 盖圆柱销垫 片工业用纸主动轴齿轮锁紧螺母填料压盖填 料石 棉从动轴齿轮泵 体序号零件名称数量材 料备 注

12、齿轮油泵装配图爆炸图(参考)。

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