锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵设计研究

摘要

轴向柱塞泵由于结构紧凑、功率密度大、寿命长等独特优点在流体动力领域得到了广泛应用。随着液压传动和控制技术的不断发展,轴向柱塞泵将向着高压大排量的方向发展。锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵是在传统斜盘式轴向柱塞泵基础上发展出的新型液压动力元件,与传统斜盘式轴向柱塞泵相比,它具有几何排量大,体积小,在相同元件材质条件下可以采用更高输入转速等显著优点。
　　 本文首先对锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的柱塞的运动学和动力学特性进行了详细的理论分析;研究了锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的流量脉动特性,对不同柱塞数下锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的瞬态流量特性进行了仿真分析,得出了不同柱塞数下锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的流量脉动系数,同时对影响柱塞泵瞬态流量特性的因素进行了研究;对锥形缸体的设计和校核方法进行了详细的分析,建立了锥形缸体结构的优化模型,研究了柱塞倾角的设计方法;推导得到锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵回程机构的设计理论。而后以Rexroth A11VO190型锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵为研究对象,详细分析了它的结构特点和变量原理,将虚拟样机技术应用于锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的设计开发过程中,通过对泵的液压系统和构件运动学、动力学特性进行精确的仿真分析,可以降低实验成本,提高试验效率,缩短实验周期,提高柱塞泵的设计水平。在Pro/E三维设计软件建立的锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵装配模型的基础上,联合液压系统仿真软件AMESim和多体系统动力分析仿真软件ADAMS,通过两者之间的接口,建立了锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的机液一体化虚拟样机模型。根据泵的实际工况对虚拟样机模型设置参数进行仿真,研究了斜盘倾角和柱塞倾角及电机转速对泵的流体特性的影响及对柱塞运动规律的影响,分析了柱塞滑靴组件和轴承的受力情况。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵概述

1.1.1 柱塞泵概述

1.1.2 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵特点

1.2 虚拟样机技术概述

1.2.1 仿真分析驱动设计研发方法

1.2.2 虚拟样机技术的概念

1.2.3 虚拟样机技术的优点

1.2.4 虚拟样机技术的应用和研究现状

1.3 虚拟样机技术在柱塞泵研究中的应用

1.4 课题的研究意义和内容

1.4.1 课题研究意义

1.4.2 课题研究内容

第2章 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵理论分析

2.1 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵柱塞的运动学特性分析

2.2 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的流量特性

2.2.1 定量工况下锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵流量特性

2.2.2 变量工况下锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵流量特性

2.3 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵柱塞滑靴组件动力学分析

2.4 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的锥形缸体设计校核方法

2.5 锥形缸体结构优化模型及柱塞倾角的设计方法

2.6 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的回程机构分析与设计

2.7 锥形缸体及斜柱塞结构的优点和缺点

2.8 本章小结

第3章 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的虚拟样机模型

3.1 A11VO190型轴向柱塞泵概述

3.2 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的动力学模型

3.2.1 ADAMS软件简介

3.2.2 建立锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵动力学模型的基本假设

3.2.3 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的三维几何建模

3.2.4 Pro/E与ADAMS的数据转换

3.2.5 构建锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的物理模型

3.2.6 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的动力学模型

3.3 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的液压模型

3.3.1 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵功率流程分析

3.3.2 机械能模块AMESim建模

3.3.3 液压能模块AMESim建模

3.3.4 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵单柱塞液压模型

3.3.5 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵整泵液压模型

3.4 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵的机液一体化虚拟样机模型

3.4.1 联仿概述

3.4.2 ADAMS模型设置

3.4.3 机液一体化全系统仿真模型

3.5 本章小结

第4章 锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵虚拟样机模型仿真与分析

4.1 全系统仿真实施步骤

4.2 三种模型相互参照验证

4.3 流体特性仿真分析

4.3.1 斜盘倾角对流体特性的影响

4.3.2 柱塞倾角对流体特性的影响

4.3.3 电机转速对流体特性的影响

4.4 机构特性仿真分析

4.4.1 柱塞运动仿真分析

4.4.2 柱塞滑靴组件受力仿真分析

4.4.3 轴承受力仿真分析

4.5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录