低噪声轴向柱塞泵的设计【开题报告、任务书、毕业论文、CAD图纸、查重报告】.zip低噪声轴向柱塞泵的设计【开题报告、任务书、毕业论文、CAD图纸、查重报告】.zip

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毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)任务书 题题 目目 低噪声轴向柱塞泵的设计低噪声轴向柱塞泵的设计 学院名称学院名称 指导教师指导教师 职职 称称 班班 级级 学生姓名学生姓名 2018 年 1 月 3 日 论文 (设计) 内容及要求: 一一、毕业设计(论文)原始依据毕业设计(论文)原始依据 轴向柱塞泵是液压系统中重要的动力元件,广泛地应用在工业液压和行走 液压领域,是现代液压元件中使用最广的液压元件之一。此外,由于轴向柱塞 泵/马达结构复杂,对制造工艺、材料的要求非常高,因此它又是技术含量很高 的液压元件之一。液压系统中,柱塞泵结构紧凑“体积小”重量轻,并且具有 较高的容积效率和总效率,能在较高的转速和压力条件下工作,所以在液压系 统中应用广泛,但是由于其内部结构等原因,柱塞泵产生的流量是周期性脉动 的,进而引起液压系统执行元件的运动平稳性和工作可靠性问题,并导致系统 中各元件周期性的振动、爬行和噪声,甚至损坏。液压泵被认为是主要的噪声 声源,而流体噪声在泵的整个噪声水平中占相当大比例,一般认为是主要的噪 声激振源。由于柱塞泵排油过程中瞬时流量的不均匀的周期性流量脉动引起柱 塞泵在出口处的压力周期性变化而形成的压力脉动是引起流体噪声的重要因素, 压力脉动引起液压振动,在经过液压系统的传动介质和结构组件的传递,导致 液压管道振动,泵壳振动,形成系统的结构噪声和空气噪声[1],并且流量脉动 影响工作部件运动的平稳性。 而传统液压泵降噪方法如阻尼槽降噪结构复杂、配错角某些情况不能使用 并且快速精确的位置调节比较困难、闭死容积会产生倒灌与气穴现、采用奇数 柱塞使流量调节范围有限等问题。本文在保障泵几何参数与排量不变的情况下, 对单排与双排泵脉动特性进行仿真分析,经过对双排轴向柱塞泵的柱塞合理分 布对其进行 Adams 与 AMESim 的联合仿真分析可得到双排轴向柱塞泵对于降 低液压系统的振动与降噪、提高系统的平稳性与可靠性有重要的意义。 二、毕业设计(论文)主要内容二、毕业设计(论文)主要内容 题目:低噪声轴向柱塞泵的设计 (1) 阅读相关文献对轴向柱塞泵进行理论设计,运用 CAD/CAM 软件建立模 型并通过添加约束、施加驱动、与动力载荷进行动力学模拟测试,利用软件建 立泵力矩模型、流量模型等并建立柱塞泵液压模型对 A4V 单排柱塞泵的压力脉 动与流量脉动的研究; (2)在不改变柱塞泵的几何尺寸与排量情况下采用双排式轴向柱塞泵,并在 相同条件下对单双排的脉动系数进行比较。 三、毕业设计(论文)基本要求三、毕业设计(论文)基本要求 通过本课题主要培养学生的设计计算和绘图等实际能力,通过毕业设计, 学生应初步具备工程设计的实际能力。 1、设计低噪声轴向柱塞泵。 2、绘制柱塞泵总装图、所有零件的零件图,总图副达到3张A0以上,不要 求手工绘图。 3、整理、编制设计说明书,内容包括主要结构设计内容、结构、思路,主 要零件强度计算、校核等,不少于 15000 字,中文摘要 300 汉字左右,并有相 应的英文摘要,计算机打印。 4、参考文献不少于 15 篇文献。 四、毕业设计(论文)进度安排四、毕业设计(论文)进度安排 2017年12月21日至2017年12月28日;指导教师与本小组学生见面,向学生 下达毕业设计(论文)任务书,对学生进行毕业设计(论文)任务书讲解,布 置学生撰写毕业设计(论文)开题报告,指导学生制定毕业设计(论文)进度 计划。 2018 年 1 月 2 日至 2018 年 1 月 5 日;检查学生毕业设计(论文)开题报 告撰写情况,对学生毕业设计(论文)开题报告进行指导和修改。 2018 年 1 月 15 日;学生交毕业设计(论文)开题报告,指导教师指导学 生制定设计说明书编写提纲,布置寒假期间工作任务。 2018年1月15日;学生交毕业设计(论文)开题报告,指导教师指导学生 制定设计说明书编写提纲,布置寒假期间工作任务。 2018年3月25日;指导学生开始绘制工程图纸。 2018年4月15日;指导学生完成设计说明书初稿,工程图纸绘制任务完成 50%。 2018年5月15日;完成设计说明书,完成工程图纸绘制任务,指导学生准 备答辩。 2018 年 5 月 30 日;毕业设计(论文)答辩工作。 五、主要参考文献五、主要参考文献 [1]徐兵,李春光. 基于虚拟样机的轴向柱塞泵压力脉动性研究 [J] .中国机械工 程,2010.5 ; [2]钱文鑫,高钦和. 基于虚拟样机的轴向柱塞泵动态特性仿真研究 [J] .液压与 气动,2017.8; [3] 闫政,权龙. 变转速变排量双控轴向柱塞脉动特性及噪声研究 [J] .机械工 程学报,2016; [4] 童永光,王相兵. 基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵动态特性分析 [J] .机 械工程学报,2013.1; [5]刘彦磊,石维佳. 基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵特性分析 [J] .现代制造工 程,2016; [6]杨阳,权龙. 轴向柱塞泵非止点配流窗口过渡区压力脉动特性分析 [J] .机械 工程学报,2011; [7]李春光 轴向柱塞泵虚拟样机构建与仿真平台研究 [J] .浙江大学,2010; [8]王成宾,闫政. 恒压控制轴向柱塞泵压力脉动动态特性 [J] .振动、测试与 诊断,2011; [9]邱博,毕新胜. 斜盘式轴向柱塞泵动态特性研究与仿真实验 [J] .中国农机化 学报,2014; [10]邱静. 低噪声斜盘式轴向柱塞泵配流盘研究 [J] .西南交通大学,2011; [11] 许书生. 轴向柱塞泵摩擦副特性测试的结构优化设计与实验研究 [J] . 浙 江大学,2011; [12]董继先,吴春英 主编. 流体与传动控制 [M] .国防工业出版社,2010; [13]黄振祥,王向东. 一种低噪音高速轴向柱塞泵 [J] .流体传动与控制, 2015; [14]赵春. 低噪声斜盘式轴向柱塞泵 CFD 仿真 [J] .江苏大学,2013; [15] 张燃,刘恒龙.基于 AMsim 的斜盘式轴向柱塞泵脉动特性分析 [J] .机床 与液压,2012.8; 指导老师(签名): 年 月 日 教研室 意见 年 月 日 学院领导 意见 年 月 日 毕业设计(论文)开题报告毕业设计(论文)开题报告 题题 目目 低噪声轴向柱塞泵的设计低噪声轴向柱塞泵的设计 学院名称学院名称 指导教师指导教师 职职 称称 班班 级级 学生姓名学生姓名 2018 年 1 月 13 日 本科生毕业设计开题报告本科生毕业设计开题报告 设计题目低噪声轴向柱塞泵的设计 设计题目来源学院命题 设计题目类型工程设计起止时间 2017.12.21 至 2018.05.30 一、设计(论文)依据及研究意义: 轴向柱塞泵是液压系统中重要的动力元件,广泛地应用在工业液压和行走 液压领域,是现代液压元件中使用最广的液压元件之一。此外,由于轴向柱塞 泵/马达结构复杂,对制造工艺、材料的要求非常高,因此它又是技术含量很高 的液压元件之一。液压系统中,柱塞泵结构紧凑“体积小”重量轻,并且具有 较高的容积效率和总效率,能在较高的转速和压力条件下工作,所以在液压系 统中应用广泛,但是由于其内部结构等原因,柱塞泵产生的流量是周期性脉动 的,进而引起液压系统执行元件的运动平稳性和工作可靠性问题,并导致系统 中各元件周期性的振动、爬行和噪声,甚至损坏。液压泵被认为是主要的噪声 声源,而流体噪声在泵的整个噪声水平中占相当大比例,一般认为是主要的噪 声激振源。由于柱塞泵排油过程中瞬时流量的不均匀的周期性流量脉动引起柱 塞泵在出口处的压力周期性变化而形成的压力脉动是引起流体噪声的重要因素, 压力脉动引起液压振动,在经过液压系统的传动介质和结构组件的传递,导致 液压管道振动,泵壳振动,形成系统的结构噪声和空气噪声[1],并且流量脉动 影响工作部件运动的平稳性。 而传统液压泵降噪方法如阻尼槽降噪结构复杂、配错角某些情况不能使用 并且快速精确的位置调节比较困难、闭死容积会产生倒灌与气穴现、采用奇数 柱塞使流量调节范围有限等问题。本文在保障泵几何参数与排量不变的情况下, 对单排与双排泵脉动特性进行仿真分析,经过对双排轴向柱塞泵的柱塞合理分 布对其进行 Adams 与 AMESim 的联合仿真分析可得到双排轴向柱塞泵对于降 低液压系统的振动与降噪、提高系统的平稳性与可靠性有重要的意义。 二、设计(论文)主要研究的内容、预期目标:(技术方案、路线) 题目:低噪声轴向柱塞泵的设计 (1) 阅读相关文献对轴向柱塞泵进行理论设计,运用 CAD/CAM 软件建立模 型并通过添加约束、施加驱动、与动力载荷进行动力学模拟测试,利用软件建 立泵力矩模型、流量模型等并建立柱塞泵液压模型对 A4V 单排柱塞泵的压力脉 动与流量脉动的研究; (2)在不改变柱塞泵的几何尺寸与排量情况下采用双排式轴向柱塞泵,并在 相同条件下对单双排的脉动系数进行比较。 三、设计(论文)的研究重点及难点: 研究重点: 1.分析零件工作图样,画零件三维图 2. 总装图设计,画三维及二维总装图 研究难点:设计低噪声柱塞泵 四、设计(论文)研究方法及步骤(进度安排): 2017年12月21日至2017年12月28日;指导教师与本小组学生见面,向学生 下达毕业设计(论文)任务书,对学生进行毕业设计(论文)任务书讲解,布 置学生撰写毕业设计(论文)开题报告,指导学生制定毕业设计(论文)进度 计划。 2018 年 1 月 2 日至 2018 年 1 月 5 日;检查学生毕业设计(论文)开题报 告撰写情况,对学生毕业设计(论文)开题报告进行指导和修改。 2018 年 1 月 15 日;学生交毕业设计(论文)开题报告,指导教师指导学 生制定设计说明书编写提纲,布置寒假期间工作任务。 2018年1月15日;学生交毕业设计(论文)开题报告,指导教师指导学生 制定设计说明书编写提纲,布置寒假期间工作任务。 2018年3月25日;指导学生开始绘制工程图纸。 2018年4月15日;指导学生完成设计说明书初稿,工程图纸绘制任务完成 50%。 2018年5月15日;完成设计说明书,完成工程图纸绘制任务,指导学生准 备答辩。 2018年5月30日;毕业设计(论文)答辩工作。 五、进行设计(论文)所需条件 低噪声柱塞泵的相关书籍 本专业所学基础知识和实习经验 具备一定的三维建模能力 六、主要参考文献(不少于 15 篇文献): [1]徐兵,李春光. 基于虚拟样机的轴向柱塞泵压力脉动性研究 [J] .中国机械工 程,2010.5 ; [2]钱文鑫,高钦和. 基于虚拟样机的轴向柱塞泵动态特性仿真研究 [J] .液压与 气动,2017.8; [3] 闫政,权龙. 变转速变排量双控轴向柱塞脉动特性及噪声研究 [J] .机械工 程学报,2016; [4] 童永光,王相兵. 基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵动态特性分析 [J] .机 械工程学报,2013.1; [5]刘彦磊,石维佳. 基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵特性分析 [J] .现代制造工 程,2016; [6]杨阳,权龙. 轴向柱塞泵非止点配流窗口过渡区压力脉动特性分析 [J] .机械 工程学报,2011; [7]李春光 轴向柱塞泵虚拟样机构建与仿真平台研究 [J] .浙江大学,2010; [8]王成宾,闫政. 恒压控制轴向柱塞泵压力脉动动态特性 [J] .振动、测试与 诊断,2011; [9]邱博,毕新胜. 斜盘式轴向柱塞泵动态特性研究与仿真实验 [J] .中国农机化 学报,2014; [10]邱静. 低噪声斜盘式轴向柱塞泵配流盘研究 [J] .西南交通大学,2011; [11] 许书生. 轴向柱塞泵摩擦副特性测试的结构优化设计与实验研究 [J] . 浙 江大学,2011; [12]董继先,吴春英 主编. 流体与传动控制 [M] .国防工业出版社,2010; [13]黄振祥,王向东. 一种低噪音高速轴向柱塞泵 [J] .流体传动与控制, 2015; [14]赵春. 低噪声斜盘式轴向柱塞泵 CFD 仿真 [J] .江苏大学,2013; [15] 张燃,刘恒龙.基于 AMsim 的斜盘式轴向柱塞泵脉动特性分析 [J] .机床 与液压,2012.8; 七、指导教师意见: 签名: 年 月 日 所在专业审查意见: 签名: 年 月 日 毕业设计毕业设计( (论文论文) ) 题题 目目 低噪声轴向柱塞泵设计 学院名称学院名称 机电工程学院 指导教师指导教师 职职 称称 班班 级级 学学 号号 学生姓名学生姓名 2018 年 6 月 日 学位论文原创性声明 本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包 含为获得湖南交通工程学院或其他单位的学位或证书而使用过的材料。 与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说 明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名: 年 月 日 论文版权使用授权书 本人同意湖南交通工程学院有关保留、使用学位论文的规定,即: 学校有权保留学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布 学位论文的全部或部分内容,可以编入有关数据库进行检索,可以采 用复印、缩印或其它手段保留学位论文;学校可根据国家或湖南省有 关部门规定送交学位论文。对于涉密的学位论文,解密后适用该授权。 作者签名: 导师签名: 年 月 日 年 月 日 i 摘摘 要要 液压传动在工程机械、航空航天等领域被广泛的应用。轴向柱塞泵是 液压传动系统中应用最多的动力元件之一。依靠柱塞在缸体中做往复运动,改 变密闭容积来实现吸压油过程,具有高压高效、大流量,易调节等特点,广泛 应用于液压机、挖掘机、船舶、航天等重型机械领域。 传统的轴向柱塞泵技术已经趋于成熟,但轴向柱塞泵在稳定工作时产生的 噪声、泄露、磨损等问题仍亟待解决。轴向柱塞泵由于其自身工作机理决定其 正常工况下会产生周期性的压力流量脉动,影响柱塞泵工作稳定性,降低使用 寿命,产生噪声。 本文将传统单排式轴向柱塞泵改为双排式轴向柱塞泵,对双排式轴向柱塞 泵关键部件进行设计计算与优化,通过 SolidWorks 对单双排轴向柱塞泵进行实 体建模。通过多体动力学仿真软件 Adams 建立柱塞泵动力学模型,对轴向柱塞 泵工作时的流量与柱塞运动进行仿真分析。通过 AMEsim 建立柱塞泵的液压模型, 分析柱塞泵的流量模型与压力模型,并对单双排轴向柱塞泵工作时的压力与流 量进行分析。 通过 Adams 与 AMEsim 两款软件的联合仿真建立柱塞泵联合仿真模型,仿真 结果得到双排轴向柱塞泵在增大流量、降低噪声、增加工作平稳性等方面要优 于传统单排轴向柱塞泵。 关键词:双排轴向柱塞泵;降低噪声;动力学模型;液压模型;联合仿真 ii ABSTRACT Hydraulic transmission are widely used in the fields of engineering machinery、aeronautics and astronautics and so on. Axial piston pump is one of the most dynamic components of the hydraulic system applications. Rely on the piston reciprocating motion and the enclosed volume changed to achieve the process of inflowing and outflowing oil in the barrel. It has the characteristics of high pressure and high efficient ,high flow, easy to adjust which is widely used in hydraulic machines, excavators, shipbuilding, aerospace and other heavy machinery. Traditional axial piston pump technology has become mature, but the noise axial piston pump at a stable work produced, leakage, wear and other problems still to be solved. because of axial piston pump working mechanism to determine their normal working conditions will produce a stable periodical pressure pulsation flow, the impact piston pump job stability, reduce the service life, make noise. In this paper, the traditional single-row axial piston pumps to improve on the key components of the double type axial piston pump design calculations and optimization, through three-dimensional mapping software SolidWorks building the single-double axial piston pumps for solid modeling. Piston dynamics model established by the multi-body dynamics simulation software Adams, traffic and movement of the plunger axial piston pump at work simulation analysis. Established by AMEsim piston pump hydraulic model, analysis model and the pressure piston flow model, and single-double axial piston pump pressure and flow stability during analysis. Piston Pump established through joint co-simulation model and simulation by ii two softwares of Adams and AMEsim to give double axial piston pump simulation results in graphical increase flow and reduce noise, increase stability and other aspects of the work to be better than the traditional single-row axial piston pump, to provide support for double axial piston pump further research and development. Keywords: double axial piston pump; reduce noise ; dynamics modeling hydraulic model; cosimulation 目 录 1 绪 论.................................................1 1.1 研究背景和意义 .....................................1 1.2 双排轴向柱塞泵简介 .................................1 1.3 国内外流体柱塞泵噪声研究现状 .......................2 1.4 本文研究内容与技术路线 .............................3 2 双排轴向柱塞泵主要零部件设计计算.......................5 2.1 缸体的设计 .........................................5 2.1.1 缸体尺寸设计....................................5 2.1.2 缸体模型建立....................................8 2.2 柱塞的设计 .........................................8 2.2.1 柱塞尺寸设计....................................9 2.2.2 柱塞腔降噪间隙的优化计算.......................10 2.2.3 柱塞模型建立...................................10 2.3 滑靴的设计 ........................................11 2.3.1 滑靴尺寸设计...................................12 2.3.2 滑靴模型的建立.................................14 2.4 降噪配流盘的设计 ..................................15 2.4.1 减震阻尼孔与间隔角尺寸设计.....................15 2.4.2 配流盘模型建立.................................17 2.5 斜盘的设计 ........................................17 2.5.1 斜盘尺寸设计...................................17 2.5.2 斜盘模型建立...................................18 2.6 回程盘的设计 ......................................18 2.6.1 回程盘尺寸设计.................................18 2.6.2 回程盘模型建立.................................19 2.7 本章小结 ..........................................20 3 轴向柱塞泵动力学模型与仿真分析.........................21 3.1 Adams 软件介绍.....................................21 3.2 轴向柱塞泵的动力学理论分析 ........................21 3.3 轴向柱塞泵几何模型的建立 ..........................22 3.3.1 三维建模.......................................22 3.3.2 SolidWorks 与 Adams 数据交换 ....................23 3.4 轴向柱塞泵物理模型的建立与仿真分析 ................24 3.4.1 创建约束与定义驱动.............................24 3.4.2 仿真结果分析...................................26 3.5 本章小结 ..........................................30 4 轴向柱塞泵的液压模型与联合仿真........................31 4.1 AMEsim 软件的介绍..................................31 4.2 轴向柱塞泵液压模型的建立及仿真分析 ................31 4.2.1 柱塞泵功率传递键合图...........................31 4.2.2 流量模型与力矩模型.............................33 4.2.3 轴向柱塞泵 AMEsim 液压模型建立..................34 4.2.4 仿真结果分析...................................38 4.3 AMEsim 与 Adams 的联合仿真..........................39 4.3.1 建立软件联合仿真接口...........................39 4.3.2 建立联合仿真模型...............................41 4.4 仿真结果分析.....................................43 4.4 本章小结 ..........................................44 5 总结与展望............................................45 5.1 工作总结 ..........................................45 5.2 工作展望 ..........................................46 参考文献.................................................46 致谢.....................................................50 毕业设计(论文) 第 1 页 共 74 页 低噪声轴向柱塞泵设计 1 绪 论 轴向柱塞泵在液压系统动力元件中有着非常重要的地位,广泛应用在工程 机械与液压机具等领域,是液压动力元件中使用最多的元件之一。此外由于轴 向柱塞泵的结构相对复杂,对加工工艺、制造材料等要求很高,因此轴向柱塞 泵也是液压动力元件之中技术含量相对很高的液压元件[1]。随着液压与材料、 制造等技术的不断发展,新世纪工业对轴向柱塞泵的性能要求越来越高。 1.1 研究背景和意义 由于液压传动系统具有大功率、精度可控、易实现机电液一体化等优点, 所以被广泛地应用于工程机械领域[2],轴向柱塞泵作为液压系统的的动力元件 之一,具有结构紧凑、高压高效、流量大等特点,并且具有较高的容积效率和 总效率,能在较高的转速和压力条件下工作,在液压系统的动力元件中是使用 最多的液压泵之一[3]。 轴向柱塞泵噪声产生的原因主要有两点,第一种是人为原因,如泵装配时 有铁屑、传动轴与缸体配合间隙过大、缸体与配流盘贴合不好、缺少降温设备 及液压油过少等原因。这些原因造成的柱塞泵工作时产生噪声的问题是可以避 免的。第二种原因为非人为原因,由于内部结构等因素,柱塞泵会产生周期性 的流量脉动,进而引起液压系统执行元件的运动平稳性和工作可靠性等问题, 并导致系统中各元件周期性的振动、爬行和噪声,甚至损坏。 泵在连续工作时,各瞬时流量按统一规律变化,由于液压泵的流量脉动引 起的压力脉动,从而使液压系统中的管道、液压阀类等原件产生振动和噪声, 对周遭环境敏感仪器与设备产生不利影响。轴向柱塞泵的流量脉动与其产生的 压力冲击是轴向柱塞泵噪声的主要原因[4]。本文以现有的轴向柱塞泵为基础, 毕业设计(论文) 第 2 页 共 74 页 将单排改成双排柱塞泵对核心部件进行优化并进行理论分析与仿真计算。使其 有效减小柱塞泵的脉动系数,减小各元件周期性的振动、噪声,提高执行元件 运动平稳性和工作可靠性[5]。 1.2 双排轴向柱塞泵简介 双排轴向柱塞泵主要部件的装配图如图 1.1 所示。从左到右依次为斜盘、 柱塞、缸体、配流盘、泵轴。传动轴与缸体之间通过花键链接,当传动轴转动 时,通过传动轴上的花键带动缸体旋转。缸体上有两排直径相同的柱塞孔,不 同排的柱塞交错分布且两排柱塞孔的分布圆与缸体外圆同心。柱塞有连通的油 道并柱塞顶部与滑靴以球铰链接。回程盘将滑靴压在固定不动的斜盘上,最右 侧配流盘有内外腰型孔,通过圆柱销固定同时配流盘固定不动。当传动轴转动 时带动缸体,缸体带动柱塞转动。由于柱塞与滑靴之间通过球铰链接,滑靴被 回程盘压在斜盘之上,所以柱塞不但与缸体一起转动而且在缸体柱塞孔中做往 复运动。因为双排柱塞在缸体之中交错分布,所以每转动一圈两排各完成一次 不同时的吸压油。 1.斜盘 2.柱塞 3.缸体 4.配流盘 5.泵轴 图 1 双排轴向柱塞泵主要部件装配图 毕业设计(论文) 第 3 页 共 74 页 1.3 国内外流体柱塞泵噪声研究现状 在国外,英国的巴斯大学 Edge 等对压力脉动特性进行了数学建模,通过仿 真,分析了三角阻尼槽对泵压力变化和噪声控制的影响,并对此进行了试验验 证[6];德国德累斯顿工业大学(TU Dresden)的 IFD 研究所利用计算流体力学 (CFD)技术对柱塞泵内部流体的压力脉动情况进行了仿真分析[7];德国亚深工大 的 IFAS 课题组采用 DSHplus 软件建立了一个完整的轴向柱塞泵仿真程序 PUMA[8];意大利都灵理工大学 FPRL 课题组除了利用液压系统仿真软件 AMESim 和动力学仿真软件 ADAMS 搭建九柱塞轴向柱塞泵联合仿真模型外, 还利用 ADAMS 提供的参数化建模功能设计了一套快速建模程序[9];德国乐力 士 Rexroth 公司运用有限元软件和 Adams 动力学分析软件对双联轴向柱塞泵的 传动轴进行了动力学仿真分析[10];瑞典林雪平大学的 J.O.palmberg 教授等人对 柱塞泵的振动和噪声控制也进行了研究,提出了两种配流盘结构来降低泵的噪 声:一是在原配流盘的吸油槽和压油槽之间增加一个预压缩容积,减小柱塞与 压油区接通时柱塞腔内的流量反冲,从而降低柱塞腔内的压力冲击和泵的流量 脉动,派克将这种结构的配流盘已经应用于自己的柱塞泵;二是在配流盘的死 点过渡区设置单向阔的降噪方法,可以减小在配流过程中柱塞腔内流量倒灌弓 起的流量脉动和冲击。 在国内,从九十年代开始,甘肃工业大学的那成烈教授等人对轴向柱塞泵 噪声控制做了多方面的研究[11];国内的浙江大学和燕山大学也开展了柱塞泵虚 拟样机技术研究并利用 ADAMS 和 AMEsim 建立了不同型号柱塞泵的虚拟样 机模型;近年来,浙江大学主要是对水压柱塞泵进行了研究;燕山大学的高殿 荣等人基于虚拟样机技术来研究 SCY14-1B 型轴向柱塞泵的运动学特性,利用 pro/e 软件对轴向柱塞泵的主要运动部件进行建模,用仿真软件对其仿真模拟, 分析主要部件运动的速度和加速度特性,并与理论分析结果相比较,以验证虚 拟样机仿真分析的正确性,为分析研究轴向柱塞泵的运动学特性提供了一种新 的方法[12];浙江大学的李春光等人对 VISPA 仿真平台中参数化建模模块和柔性 化模块的开发进行了分析研究,搭建了 A4V 型轴向柱塞泵参数化的几何模型, 毕业设计(论文) 第 4 页 共 74 页 同时通过编写程序开发了液压系统求解模块和状态变量创建模块;太原理工大 学的权龙教授等人对于轴向柱塞泵的压力流量脉动及噪声也进行了研究。 1.4 本文研究内容与技术路线 轴向柱塞泵是实现将机械能转化为液压能的动力元件,因此不能简单的从 机械动力学上进行分析,需建立一个液固耦合仿真。本文将现有轴向柱塞泵改 为双排轴向柱塞泵,通过已有公式对轴向柱塞泵主要零部件进行参数分析,通 过三维 CAD 软件 SolidWorks 对单、双排轴向柱塞泵主要部件建立模型,同时利 用 Adams 对单、双排轴向柱塞泵进行动态仿真,并与 AMEsim 进行联合仿真建立 全系统液压模型,为双排轴向柱塞泵的优化设计提供参考。 通过阅读国内外相关单双排轴向柱塞泵的期刊文献与液压手册,根据柱塞 泵的工作特点与原理,对双排轴向柱塞泵进行结构设计和动态仿真,具体研究 内容如下: ①对轴向柱塞泵噪声产生原因进行分析总结,在此基础上将传统轴向柱塞 泵改为双排式轴向柱塞泵。对双排式轴向柱塞泵主要零部件进行设计计算,并 利用 SolidWorks 三维实体造型软件对单、双排泵进行几何建模。 ②将建立好的单、双排轴向柱塞泵的装配体分别导入动力学仿真软件 Adams,通过 Adams 施加约束,添加载荷等关系。进行流量脉动分析与柱塞运动 分析,比较单双排泵的柱塞运动与双排内外柱塞的运动。 ③利用液压仿真软件 AMEsim 建立单、双排轴向柱塞泵的液压模型,得到液 压力与流量特性图。利用两款软件接口设置联合仿真,建立全系统的仿真模型。 比较单双排柱塞泵流量脉动特性。 本文的技术路线图如图 2 所示: 毕业设计(论文) 第 5 页 共 74 页 图 2 技术路线图 湖南交通工程学院毕业设计(论文) 第 6 页 共 74 页 2 双排轴向柱塞泵主要零部件设计计算 在将传统的单排式轴向柱塞泵改为双排式轴向柱塞泵过程中,轴向柱塞泵 关键部位若设计不当会出现严重磨损、加剧泄露、动作不协调等问题[13]。本 章采用参数化公式推导的方法,逐步完成对双排式轴向柱塞泵关键部位的设计 与计算。本文采用主要工况为: 额定转速 额定压力 𝑛𝑒= 1000𝑟/𝑚𝑖𝑛 Mpa20p  额定排量 最高工作压力 𝑉 = 100𝑚𝑙/𝑟 a Mpp32 max  材料为合金钢 2.1 缸体的设计 缸体为轴向柱塞泵最主要零部件之一,也是泵中质量最大的零部件。在设 计双排式轴向柱塞泵缸体时不但要满足强度刚度要求,还要尽可能的减小体积, 降低重量。所以要对缸体进行优化设计,确定内外柱塞分布圆直径参数。 双排式轴向柱塞泵工作原理与单排式轴向柱塞泵的工作原理相同,通过柱 塞在柱塞腔内的往复运动改变密闭容积来完成吸油压油过程。其排量计算与单 排式轴向柱塞泵排量计算相似,两排柱塞泵的排量相加得到双排式轴向柱塞泵 的排量[14]。由单排式轴向柱塞泵排量公式: ………(2.1)tan 2 1 4 1 tan 4 1 v 222 RZLD ddd  可得到双排式轴向柱塞泵的排量公式为: tan 2 1 tan 2 1 tan 2 1 21 2 2 2 1 2 RRdRdRd ZZZv ……(2.2) 式中:d 为柱塞直径(mm) ; 湖南交通工程学院毕业设计(论文) 第 7 页 共 74
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