轴向柱塞泵的有限元分析及壳体的优化设计

摘要

本文主要对SCY14-1B型轴向柱塞泵的主要部件——缸体、传动轴和壳体的结构进行了有限元分析,并对柱塞泵振动影响最大的部件——壳体进行了结构优化设计。
　　轴向柱塞泵在工作时,缸体在主轴动力、壳体约束力、油膜压力以及各个柱塞往复运动时的摩擦力的共同作用下产生比较复杂的振动。为了避免缸体在运行过程中发生共振现象,采用实体建模软件Pro/E建立缸体的几何模型,利用ANSYS软件对缸体进行模态分析。通过对缸体的有限元模型定义材料属性和划分网格,选择模态分析的方法,施加约束,并对设置好的模型进行求解,最后分析得到缸体的固有频率和振型。
　　传动轴可以连接很多传动部件,还可以传递转矩,与这些传动部件一起做回转运动,并通过机架和轴承来联结。为了传动轴在工作时能够安全可靠地运行,利用ANSYS软件对该传动轴进行结构静力分析和模态分析,通过对传动轴有限元模型定义单元类型和材料属性,划分网格,设置边界条件,求解后得到该传动轴静力分析的位移、应力和形变云图与模态分析的各阶频率和振型图,并对所得结果进行了分析。
　　轴向柱塞泵在工作时,壳体在传动轴和缸体、柱塞、配油盘等部件,以及油膜压力的共同作用下产生复杂的振动。利用ANSYS软件对壳体进行模态分析,通过一些必要的设置,得出壳体的模态结果,并对该结果进行分析,然后对该壳体进行结构优化,使其在不增加质量的前提下,避开其固有频率,以避免壳体在工作中发生共振,从而保证整个柱塞泵的安全运行。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 轴向柱塞泵的概况

1.3 柱塞泵国内外的研究情况

1.4 课题研究的主要内容和技术路线

第二章 有限元分析的基本理论和ANSYS软件介绍

2.1 有限元法的基本理论

2.2 有限元模态分析的理论基础

2.3 ANSYS软件简介

第三章 轴向柱塞泵缸体模型的建立及其模态分析

3.1 柱塞泵缸体模型的建立

3.2 Pro/E与ANSYS模型的转化方法

3.3 选择单元类型

3.4 定义材料属性

3.5 网格划分

3.6 施加约束

3.7 求解及计算结果分析

3.8 本章小结

第四章 轴向柱塞泵传动轴的有限元分析

4.1 传动轴的模态分析

4.2 传动轴的结构静力分析

4.3 本章小结

第五章 轴向柱塞泵壳体的模态分析及其结构优化

5.1 柱塞泵壳体的模态分析

5.2 柱塞泵壳体的结构优化

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务和研究成果

致谢