某数控机床主轴电动机的功率为15kW，电动机通过传动带传到主轴箱，再经主轴齿轮换挡传到主轴。图4-4 三位液压拨叉换挡原理图1、5—液压缸 2—活塞杆 3—拨叉 4—套筒LC34×3000卧式数控车床主轴箱液压拨叉换挡的控制过程1）齿轮换挡的CNC参数设定。当PMC发出齿轮换挡请求信号R20.1后，相应的电磁阀线圈得电，使液压拨叉动作，实现挡位的切换；同时主轴电动机正反转摆动控制，以防止齿轮啮合时出现“顶齿”或“打齿”。......
2023-06-23
齿轮油泵内部结构及装配关系探究
【摘要】：任务描述齿轮油泵是机床润滑系统中常用的设备，其基础零件是泵体，主要零件有传动齿轮、泵盖、轴等，细节部分有密封结构、螺钉连接等。任务目标分析齿轮油泵的内部结构，掌握其连接方式和装配关系。
任务描述
齿轮油泵是机床润滑系统中常用的设备，其基础零件是泵体，主要零件有传动齿轮、泵盖、轴等，细节部分有密封结构、螺钉连接等。本任务主要通过拆卸齿轮油泵，测绘齿轮油泵零件，画齿轮油泵零件草图，建立零件三维模型，让拆卸、测绘、画草图与三维建模相结合，训练学生正确使用工具、量具的水平，徒手绘制草图的能力和三维建模能力，以达到综合应用相关知识的目的。
任务目标
（1）分析齿轮油泵的内部结构，掌握其连接方式和装配关系。
（2）掌握齿轮油泵的拆卸方法和步骤。
（3）掌握齿轮油泵零件的测量方法，并能画出零件草图。
（4）能根据零件草图建立零件三维模型，生成二维工程图样并进行尺寸标注。
相关理论知识点
知识点一 零件尺寸的测量方法
1.测量线性尺寸
对于非功能线性尺寸，可直接用钢板尺测量；若用钢板尺不能直接测出，必要时也可以用三角板配合测量，如图6-1-1（a）所示。对于功能线性尺寸，要用精密一些的量具测量，如图6-1-1（b）所示的游标卡尺。
图6-1-1 测量线性尺寸
2.测量壁厚和深度
测量零件的壁厚时，若直接使用钢板尺测量不方便，则可用外卡钳和钢板尺配合测量，如图6-1-2（a）所示。对于零件上孔和槽的深度，可用游标卡尺上的深度尺来测量，如图6-1-2（b）所示。
图6-1-2 测量壁厚和深度
3.测量内、外径
当对测量精度要求不高时，内、外径可分别用内、外卡钳测量，然后在钢板尺上读出数值，如图6-1-3（a）和6-1-3（b）所示；当精度要求较高时，可用游标卡尺或螺旋千分尺测量内、外径，并直接读出数值，如图6-1-3（c）所示。
图6-1-3 测量内、外径
4.测量孔的中心距
用钢卷尺间接测量出相邻孔边的尺寸K及直径 D1，D2后，中心孔的间距 A= K + ( D 1 + D2)/2。此外，也可先用游标卡尺（或卡钳或者钢卷尺配合）测量出孔的直径d，然后再用卡钳测出孔间距K，当两孔的直径相等时，中心距L=K+d，如图6-1-4所示。
图6-1-4 测量孔的中心距
5.测量圆角半径
圆角半径一般采用圆角规测量，即在圆角规中找出与被测部分圆角完全吻合的一片，由该片上的读数可知该圆角的半径值，如图6-1-5所示。
图6-1-5 使用圆角规测量圆角
6.测量螺纹尺寸
一般先用游标卡尺测量螺纹的大径，然后用螺纹规测量螺距，如图6-1-6所示。测量后查阅标准GB/T 193—2003《普通螺纹 直线与螺距系列》，判断该螺纹的牙型。当其为粗牙时，螺距可省略不标；若为细牙，则需要标注螺距。
图6-1-6 使用螺纹规测量螺距
知识点二 零部件的拆卸要求和步骤
1.零部件的拆卸要求
（1）遵循“恢复原机”的要求。
（2）对于机器上的不可拆连接、壳体上的螺柱，以及一些经过调整、拆开后不易调整复位的零件，一般不进行拆卸。
（3）遇到不可拆组件或复杂零件的内部结构无法测量时，尽量不拆卸、少拆卸。
2.零部件的拆卸步骤
（1）做好拆卸前的准备工作。
（2）了解机器的连接方式。
① 永久性连接：焊接，过盈量大的配合。
② 半永久性连接：过盈量较小的配合，具有过盈的过渡配合。
③ 活动连接：配合的零件间有间隙，如滑动轴承的孔与其相配合的轴颈。
④ 可拆卸连接：如螺纹连接，键与销的连接等。
（3）确定拆卸的大体步骤。
① 先将机器中的大部件解体，然后拆成组件。
② 将各组件拆成测绘所需的小件或零件。
3.零部件拆卸中的注意事项
（1）注意安全。
（2）采用正确的拆卸步骤。
（3）记录拆卸方向，防止零件丢失。
（4）选用适当的拆卸工具。
（5）注意保护贵重零件和零件的高精度表面。
（6）注意特殊零件的拆卸。
（7）注意报废件的处理。
知识点三 零部件测绘的方法
1.分析零件，确定零件的表达方案
分析零件主要是了解被测零件的名称、材料、制造方法，以及它在机器或部件中的位置、作用和与相邻零件的连接关系，在此基础上对零件的内外结构进行分析。
2.确定绘图比例和图纸幅面
首先测量零件长、宽、高三个方向上的最大尺寸，然后根据该尺寸选择合适的图纸和绘图比例。机械图一般采用1∶1的比例，小而复杂的零件可采用放大的比例。本例中的端盖零件不大，结构比较简单，宜采用1∶1的比例，按其最大尺寸计算需用A4图幅。
3.画零件草图
按形体把零件分成几部分，先画主要部分，后画次要部分；先画主要轮廓，后画细节；先画反映形体特征最明显的投影，后画其他投影。
4.测量并注写尺寸数字
绘制好图形和尺寸标注线后，集中测量尺寸，测量一个尺寸就将测量结果标注在已绘制好的尺寸线上。
5.制定技术要求，填写标题栏并绘制成工程图样
根据实践经验和已有的样板文件，查阅相关国家标准，并采用类比法确定零件的表面粗糙度、公差与配合、几何公差等技术要求。全面检查草图，确认无误后在标题栏中签上制图者姓名和绘图日期等，最后根据绘制好的草图画出其三维模型，并生成工程图。
任务实施
1.齿轮油泵测绘
（1）了解和分析齿轮油泵部件的结构。
部件测绘时，首先要对部件进行分析研究，了解其工作原理、结构特点和部件中各零件的装配关系。齿轮油泵主要有两个装配关系，一个是齿轮副（即相互啮合的齿轮）啮合，另一个是压盖与压紧螺母处的填料密封装置。此外，泵盖和泵体由6个螺钉连接，中间有纸板密封垫。齿轮与轴用圆柱销连接。主要的装配轴线为主动齿轮轴。
（2）分析齿轮油泵的工作原理。
如图6-1-7所示，即当主动齿轮按逆时针方向旋转时，将带动从动齿轮按顺时针方向旋转。这时，啮合轮齿的右侧逐渐分开，泵体进口处的空气被压走，空腔体积逐渐扩大，内压力降低，因而机油被吸入泵内，齿隙中的油随着齿轮的继续旋转被带到啮合轮齿的左侧；而左侧的各对轴齿又重新啮合，空腔体积减小，使齿隙中不断挤出的机油成为高压油，并从出口压出，经管道送到需要润滑的各零件间。
图6-1-7 齿轮油泵的工作原理
（3）拆卸零件。
① 拆卸零件前应考虑拆卸方法和拆卸顺序。机械设备一般按“附件到主机，外部到内部，顶部到底部”的顺序拆卸。拆卸时要遵循“恢复原机”的原则，要保证再装配时与原机有相同的准确性和密封性，在每拆一个零件时要考虑再装配的可能性。
② 对于不可拆部分，如过盈配合的衬套、销钉、机壳上的螺柱，以及一些经过调整或拆开后不易调整复位的零件应尽量不拆，更不能采用破坏性的拆卸方法强行拆卸。每拆下一个零件要马上对其进行编号，以免造成零件混乱或丢失。
③ 拆卸前要测量一些重要尺寸，如运动部件的极限位置和装配间隙等。边拆边画装配示意图，以便记录零件的位置及名称。
（4）画装配示意图。
装配示意图用来表示部件中各零件的相互位置和装配关系，是部件拆卸后重新装配和画装配图的依据，如图6-1-8所示。
从图6-1-8中可以看出装配示意图有以下特点：
图6-1-8 装配示意图
① 装配示意图只用简单的符号和图线表达部件中各零件的大致形状和装配关系。
② 一般零件可用简单图形画出其大致轮廓，形状简单的零件（如螺钉、轴等）可用单线表示。其中，常用的标准件可用国标规定的示意图符号表示，如轴承、键等。
③ 相邻两零件的接触面或配合面之间应留有间隙，以便区别。
④ 零件可看作透明体，均为可见，没有不可见之说。
⑤ 全部零件应进行编号，并填写明细栏。
（5）画零件草图。
部件中的零件可分为两种：一种是标准件，如螺栓、螺母、垫圈、销、键等，这类零件只要测出其规格尺寸然后查相关标准，并在明细栏中按规定标记，填写其名称、代号及规格尺寸等，不必画草图；另一种零件是非标准件，这类零件需要绘制零件草图。零件草图应包括零件图的所有内容。绘制零件草图时应遵循“先画视图，后画尺寸线，最后统一测量并逐个填写尺寸数字”的顺序。图6-1-9所示为泵盖和主动轴零件草图，其他零件草图需按此要求绘制。
图6-1-9 零件草图
2.齿轮油泵泵盖三维建模
（1）在Inventor软件首页点击新建
，在对话框中选择
，双击鼠标左键，如图6-1-10所示。
图6-1-10 新建
（2）点击
按钮，将出现三个平面，任意选择其中一个平面新建草图，如图6-1-11所示。
图6-1-11 选择平面
（3）使用
命令，将圆心绘制在横坐标轴上，使用
命令画一条与纵坐标轴重合的线，如图6-1-12所示。
图6-1-12 第（3）步
（4）使用
命令，先选择圆再单击
命令，选择刚刚画好的线，点击
按钮，如图6-1-13所示。
图6-1-13 第（4）步
（5）使用
命令将圆的大小与距离约束，如图6-1-14所示。
图6-1-14 尺寸命令
（6）使用
命令，捕捉两个圆的切点，如图6-1-15所示。
图6-1-15 矩形命令
（7）使用
命令将多余的线修剪掉，点击
，如图6-1-16所示。
图6-1-16 修剪
（8）使用
命令拉伸距离为12，点击
按钮，如图6-1-17所示。
图6-1-17 拉伸
（9）选择一个平面点击
，如图6-1-18所示。
图6-1-18 新建草图
（10）在上一个草图中，使用
命令，先将鼠标移到圆的轮廓上捕捉一个圆心，画一个圆，再捕捉上另一个圆心，再画一个圆，使用
命令标注尺寸，使用
命令捕捉前述两个圆的切点，使用
命令将多余的线修剪掉，最后点击
按钮，如图6-1-19所示。
图6-1-19 圆命令
（11）使用
命令，拉伸距离为10，点击
按钮，如图6-1-20所示。
图6-1-20 拉伸
（12）新建草图，如图6-1-21所示。
图6-1-21 新建草图
（13）使用
命令在大圆弧的切点画三个圆，点击
命令，标注为16，点击
按钮，如图6-1-22所示。
图6-1-22 圆命令
（14）使用
命令，点击
，再点击三个圆，拉伸距离为12，使用“求并”，最后点击
按钮，如图6-1-23所示。
图6-1-23 拉伸
（15）使用
命令，先选择打孔平面，然后点圆弧，显示同心，输入孔深4.7，直径11.7，选择平底孔，点击
完成。使用同样的方法再打两个孔，如图6-1-24所示。
图6-1-24 打孔
（16）采用同样的方法使用
命令，这次打孔的平面选择刚刚打好的孔的孔底，终止方式选择贯通，另外两个孔类似，如图6-1-25所示。
图6-1-25 打孔
（17）使用
命令在背面打孔，输入孔直径为12，深15，如图6-1-26所示。
图6-1-26 打孔
（18）点击
，选择一个与孔平行的平面，右击鼠标，点击
，如图6-1-27所示。
图6-1-27 可见性
（19）使用
命令，点击选择如图6-1-28所示方框中的所有步骤，再点击
，点击刚刚可见的平面，点击
完成，如图6-1-28所示。
图6-1-28 镜像
（20）选择【圆角】命令，点击要倒圆角的边，设置圆角大小为2，如图6-1-29所示。
图6-1-29 倒圆角
3.齿轮油泵盖工程图样
（1）先点击
，再点击
，在弹出的对话框中，点击
，最后点击
按钮，如图6-1-30所示。
图6-1-30 新建
（2）在
处右击鼠标，点击
，在弹出的对话框中点击倒三角
，这里默认为A2图纸，我们一般使用A4图纸
，点击
按钮，如图6-1-31所示。
图6-1-31 选择图纸大小
（3）点击
，在弹出的对话框中，比例选择1∶1，样式选择
，点击
按钮，点击
切换视图方向，如图6-1-32所示。
图6-1-32 第（3）步
（4）点击
，然后点击投影的视图，鼠标移动到圆心，不要点击，画一条中心线穿过整个视图，右击鼠标，点击
。这时向左移动鼠标将出现剖视图，点击
按钮，如图6-1-33所示。
图6-1-33 第（4）步
（5）先点击
，再点击
，标注尺寸，如图6-1-34所示。
图6-1-34 第（5）步
（6）完成工程图样，如图6-1-35所示。
图6-1-35 完成工程图样
备注：其他零件三维建模参照泵盖步骤按草图要求建立，这里不再赘述。
4.总装配图
建立齿轮油泵装配模型，生成齿轮油泵二维工程图样并进行标注。齿轮油泵装配图如图6-1-36所示。
图6-1-36 齿轮油泵装配图
任务评价
任务评价单见表6-1-1。
表6-1-1 任务评价单
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