基于虚拟样机技术的齿轮泵设计

　　0 前言

　　作为一种典型的液压动力元件，齿轮泵被广泛应用于机床、农用机械、工程机械、航空航天和船舶制造等众多工程技术领域。齿轮泵主要由端盖、泵体、传动齿轮轴、螺钉和垫片等零部件组成。其主要优点是结构简单，体积小，重量轻，自吸性好，污染敏感性小，可靠性高，寿命长，制造容易，维修方便，价格便宜等。较之叶片泵及柱塞泵，在原始设计、制造工艺和加工手段等方面有着无法比拟的优越性。目前，CAD／CAE技术已经达到了相当高的水平，如果在齿轮泵设计中引入这种技术，凭借其强大的参数化设计和有限元分析能力，在设计的同时，直接进行强度的分析，可以大大缩短产品的研发周期和试制费用，对于提高设计效率和设计质量以及企业快速响应市场需求，有很大的现实意义。

　　此设计中主要利用三维设计软件，建立了齿轮泵的虚拟样机模型，并在此基础上利用所带插件对齿轮泵进行运动仿真、基体受力分析以及工况分析。使用进行有限元分析，无需导出数据或离开二维建模界面的情况下，即可完成其设计方案的分析工作，可以提高设计人员的设计效率，降低设计成本。

　　 1 齿轮泵虚拟模型建立

　　 是一款功能强大的三维设计软件，具有强大的参数化建模功能。在的标准菜单中包含了各种用于创建零件特征和基准特征的命令。通过应用这些特征造型技术可以很方便地设计出需要的实体特征。应用，可以建立出齿轮泵体各个零部件的三维模型，进行装配后建立齿轮泵虚拟样机。Solidwork8软件提供了自上向下设计和自下向上设计两种基本方法生成装配体。自上向下的设计是指在装配环境下进行相关设计子部件的能力，不仅做到尺寸参数全相关，而且实现几何形状、零部件之间全自动完全相关，并且为设计者提供完全一致的界面和命令进行全自动的相关设计环境。用户可在做好装配布局图的情况下，设计其它零部件，并保证布局图、零部件之间全自动完全相关。自下向上的设计是指在用户先设计好产品的各个零部件后，运用装配关系把各个零部件组合成产品的设计能力。在装配关系定制好之后，不仅做到尺寸参数全相关，而且实现几何形状、零部件之间的全自动完全相关，并为设计者提供完全一致的界面和命令进行全自动的相关设计环境，该方法较为实用。

　　此齿轮泵在装配时采用自下向上设计方法，在装配时先确定固定件，其他的零件在固定件上按照装配关系依次导入进行装配，各个零件之间可加上所需的约束关系，如同轴、两平面平行、两平面重合等，这些约束使得装配体更接近实际装配体，整个装配过程犹如在实际生产中进行实物组装一样，较为逼真。最终得到的齿轮泵虚拟样机模型如图1所示。