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1、 毕业设计（论文）题目： 基于Pro/E的柱塞泵仿真设计 系 别 机械与材料工程系专业名称 机械设计制造及其自动化班级学号 0580231学生姓名 指导教师 二OO 年 四 月 学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意
2、学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权XXX大学科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期：导师签名： 日期：目 录摘要Abstract第一章 绪论1 1.1 课题背景11.2 本课题的研究意义11.3 国内外发展概况21.4 本课题的研究内容和方法3第二章 轴向柱塞泵3 2.1 柱塞泵的基本概念3 2.2 柱塞泵的分类4 2.3 轴向柱塞泵简介4 2.4 轴向柱塞泵工作原理5 2.5 轴向柱塞泵工作过程6 2.6 轴向柱塞泵特性7 2.7 液压泵中的气穴
3、现象8 2.8 液压泵的噪声10 2.9 本章小结11第三章 轴向柱塞泵的仿真设计113.1 前言11 3.2 轴向柱塞泵的建模13 3.3 轴向柱塞泵的装配143.4 轴向柱塞泵的仿真运动163.5 轴向柱塞泵的运动分析163.6 轴向柱塞泵的参数控制18 3.7 本章小结18结 论19参考文献20致 谢21基于Pro/E的柱塞泵仿真设计学生姓名： 班级：05802指导老师：摘要：轴向柱塞泵是一种利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的供油装置，常用于机器的润滑系统中。它具有结构紧凑，工作压力高，容易实现变量，体积比径向柱塞泵要小等优点，在现代工业中有着贵广泛的应
4、用。本设计课题主要进行柱塞泵的产品设计和基于Pro/E软件的实体仿真设计。用Pro/E进行柱塞泵的仿真设计可以模拟真实情况，发现问题、分析问题，从而达到最优化最经济的设计目的。本文在分析柱塞泵的工作原理的基础上，对柱塞泵进行了改进设计和三维实体建模，并进行了柱塞泵的装配和运动仿真，进一步验证了改进设计的正确性。最后，通过对柱塞泵的运动分析，找出了影响柱塞泵流量和工作性能的因素，为柱塞泵的改良和优化设计奠定了基础。关键词：柱塞泵、Pro/E、仿真设计指导老师签名：Simulation design of the piston pump based on Pro / E Abstract: The
5、 plunger pump is a fuel supply device, commonly used in machinery lubrication systems. Its working principle is: By rotating the cam which functioning on the plunger pressed by a spring and making the plunger reciprocate , thus changing the volume of pump chamber and the pressure to pump , inhaling
6、oil to the chamber, and discharging to the lubrication system. Plunger pump can be divided into two classifications , namely radial piston pump and axial piston pump. Plunger following the circumference of the radial distribution (plunger with vertical shaft) is a radial piston pump ; distribution a
7、ccording to the direction of drive shaft (with shaft parallel) is the axial piston pump. Axial piston pump has advantages of compact structure, high pressure, easy to implement variable and a size smaller than the radial piston pump. The main issue of the design is about the product design of piston
8、 pump and entities simulation designing based on Pro / E software . Pro / E software is by far the most powerful full parametric designing software. Using Pro / E for the simulation designing of plunger pump , we can simulate the real situation, identify problems and analyze problems, so as to achie
9、ve optimal and the most economical one . This article explains in detail the entire process of modeling piston pump, plunger pumps assembly , as well as the plungers motion simulation, and with other three-dimensional designing software to conduct a comparative analysis of the merits and demerits of
10、 various types of design software. This discourse focus on all parts of the piston pump and motion simulation based on Pro / E software, thus we will make a clearer understanding with the working principle of the piston pump . Keywords: piston pump, Pro / E, Simulation and DesignInstructor signature
11、第一章 绪 论1.1课题背景随着工业技术的不断发展，液压传动也越来越广，而作为液压传动系统心脏的液压泵就显得更加重要了。在容积式液压泵中，惟有柱塞泵是实现高压高速化大流量的一种最理想的结构，在相同功率情况下，径向往塞泵的径向尺寸大、径向力也大，常用于大扭矩、低转速工况，作为液压马达使用。而轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小，转动惯量小，故转速较高；另外，轴向柱塞泵易于变量，能用多种方式自动调节流量，流量大。由于上述特点，轴向柱塞泵被广泛使用于工程机械、起重运输、冶金、船舶等多种领域。航空上，普遍用于飞机液压系统、操纵系统及航空发动机燃油系统中。是飞机上所用的液压泵中最主要的一种型式。本设计对柱塞泵
12、的结构作了详细的研究，在柱塞泵中有阀配流轴配流端面配流三种配流方式。这些配流方式被广泛应用于柱塞泵中，并对柱塞泵的高压高速化起到了不可估量的作用。可以说没有这些配流方式，就没有柱塞泵。但是，由于这些配流方式在柱塞泵中的单一使用，也给柱塞泵带来了一定的不足。柱塞式液压泵是靠柱塞在柱塞腔内的往复运动，改变柱塞腔容积实现吸油和排油的。是容积式液压泵的一种。柱塞式液压泵由于其主要零件柱塞和缸休均为圆柱形，加工方便配合精度高，密封性能好，工作压力高而得到广泛的应用。柱塞式液压泵种类繁多，前者柱塞平行于缸体轴线，沿轴向按柱塞运动形式可分为轴向柱塞式和径向柱塞式两大类运动，后者柱塞垂直于配油轴，沿径向运动。
13、这两类泵既可作为液压泵用，也可作为液压马达用。1.2本课题的研究意义用Pro/E进行柱塞泵的仿真设计可以模拟真实情况，发现问题、分析问题，从而达到最优化、最经济的设计目的。本文详细讲解了整个柱塞泵的设计过程，以及柱塞泵的运动仿真，从而对柱塞泵的工作原理有了更清晰的认识。在柱塞泵的设计制造过程中引进仿真技术可以大大缩短柱塞泵的研发周期、降低研发成本、提高可靠性。1.3 国内外发展概况泵是通用机械行业的重要组成部分，其产品广泛应用于电力、水利、石油开采、石油化工、城市污水处理及半导体等行业，具有产品产量大，应用范围广的显著特点，是国民经济的重要组成部分。随着国内经济的发展和国际环境的不断改善，中国
14、的泵设备市场得到了飞速的发展，一方面，国际大型泵及真空设备厂商不断加大在中国的投资力度，建立了一大批高水平的工厂，销售网点及技术支持中心，另一方面，中国泵及真空设备厂商也不断发展优势产品，努力扩大产品出口。2006年中国泵行业的发展状况良好，资产总计达到了433亿元，比2005年同期增长了14.08%，销售收入为422亿元，比2005年同期增长了17.55%，利润总额为38.7亿元，比2005年同期增长了92.53%。在看到中国泵行业迅速发展、竞争实力迅猛提升的同时也要看到，与国外大型先进泵设备厂商相比，中国厂商仍具有规模小，技术水平低，在新产品、新技术、新工艺开发等方面投入不足等缺点。由于中
15、国厂商在高端技术上与国外大厂商存在的较大差距，技术含量较高的泵类产品市场被国外产品占据了较大份额。国外泵行业正在加快并购重组步伐，泵制造厂家数量会不断减少，跨国泵业公司间的竞争和垄断进一步加剧。据不完全统计，自2000年以来，国外泵行业已有80起大的合并和收购，通过这种集团化的合作发展战略，不仅可以得到最大的经济规模，还有利于利用原来的商标和知名度实现可持续发展。 未来35年，国内泵行业仍将保持11%12%的增长速度。特别是得益于国家实行积极的政策和扩大内需的拉动，电力、钢铁、石化等国民经济主要部门和城市基础设施建设需求的持续增长，中国泵行业还将会以高出机械工业23的速度持续发展。“西气东输”
16、“西电东送”“南水北调”等国家重点项目的开工需要大量的泵阀产品配套；随着发达国家调整产业结构，中国正逐渐成为世界制造业转移的主战场，也使泵业面临更大的发展空间。据中国泵业协会预测到2010年，泵业工业总产值预计达到180亿元，销售收入达190亿元。当前,轴向柱塞泵的发展趋势是:高压化,高速化,大流量化.要实现这些目标的关键问题之一是要合理设计轴向柱塞泵中的各种类型的摩擦副,使之形成适当的油膜,以提高柱塞泵的工作效率和寿命.配流副是轴向柱塞泵中最关键的摩擦副之一,也是最容易磨损失效的部件.因此,为了设计性能优良的高压,高速,大流量轴向柱塞泵,研究配流副的润滑特性机理是十分重要的.1.4 本课题的
17、研究内容和方法本设计课题主要进行柱塞泵的产品设计和基于Pro/E软件的实体仿真设计，用ProE软件进行柱塞泵各零件的设计，并进行装配，再进入ProE的机构模块进行机构分析。用Pro/E进行柱塞泵的仿真设计可以模拟真实情况，发现问题、分析问题，从而达到最优化最经济的设计目的。从而对柱塞泵的工作原理有了更清晰的认识。本设计课题主要是基于美国PTC公司发布的Pro/Engineer WildFire 3.0，其次，还要进行广泛的调查、研究等实践工作，用以收集柱塞泵的各种资料。总的来说，在控制技术高度发展的今天，对柱塞泵的研究及其有关的学科和领域仍是值得深入研究的课题，具有很大的应用价值和现实意义。第
18、二章 轴向柱塞泵2.1 柱塞泵的基本概念柱塞泵是一种供油装置，常用于机器的润滑系统中。它的工作原理是：靠凸轮旋转，由凸轮作用在弹簧压紧的柱塞上，使柱塞做往复运动，因而不断改变泵腔的容积和压力，将润滑油吸入泵腔，并排到润滑系统中。柱塞往复运动距离，依靠凸轮的偏心距尺寸。当凸轮按逆时针方向旋转时，凸轮旋转半径逐步减少，柱塞在压缩弹簧的作用力下，逐步向右移动，泵腔的容积逐步增大，而压力逐步减少，润滑油受外界大气压的作用下，推开上方单向阀门（吸油阀）的球体而进入泵腔中。当凸轮轴继续旋转时，凸轮旋转半径逐步增大，柱塞在凸轮作用下，克服弹簧压力往左移动，上方单向阀中的球体在弹簧作用下，关紧阀门，此时，泵腔
19、容积逐步减少，压力逐步增大，由于润滑油从下方单向阀（排油阀）克服弹簧压力，推开钢球，流到供油润滑系统中，凸轮轴不断旋转达到供油不间断。柱塞泵是依靠柱塞在缸体孔内作往复运动时产生的容积变化进行吸油和压油的。由于柱塞和缸体内孔都是圆柱表面，很容易得到高精度的配合，密封性能好，在高压下工作仍能保持较高的容积效率和总效率。因此，现在柱塞泵的形式众多，性能各异，应用非常广泛。2.2 柱塞泵的分类根据柱塞的布置和运动方向与传动主轴相对位置的不同，柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种代表性的结构形式；由于径向柱塞泵属于一种新型的技术含量比较高的高效泵，随着国产化的不断加快，径向柱塞泵必然会成为柱塞泵应用领域
20、的重要组成部分。2.3 轴向柱塞泵简介轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。由于柱塞和柱塞孔都是圆形零件，加工时可以达到很高的精度配合，因此容积效率高，运转平稳，流量均匀性好，噪声低，工作压力高等优点，但对液压油的污染较敏感，结构较复杂，造价较高。柱塞泵是液压驱动系统中常用的压力油提供元件，被广泛应用于各类工程机械中。由于现在我国国内自行设计生产的柱塞泵普遍存在结构老化、控制方法单一的问题，现状促使我们开发一款在结构功能上能够适应现代化生产高要求的柱塞泵。柱塞泵有许多结构形式，斜盘式轴向柱塞变量泵是诸多柱塞泵结构中结构比较先进，最能适应现代作业大流量
21、、高压力、体积小要求的柱塞泵结构形式；并且对于实现多种流量、压力控制有着较大的优势柱塞泵的泵油机构包括两套精密偶件：柱塞和柱塞套构成柱塞偶件、出油阀和出油阀座构成出油阀偶件 柱塞和柱塞套是一对精密偶件，经配对研磨后不能互换，要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性，其径向间隙为0.0020.003mm 柱塞头部圆柱面上切有斜槽，并通过径向孔、轴向孔与顶部相通，其目的是改变循环供油量；柱塞套上制有进、回油孔，均与泵上体内低压油腔相通，柱塞套装入泵上体后，应用定位螺钉定位。柱塞头部斜槽的位置不同，改变供油量的方法也不同。 出油阀和出油阀座也是一对精密偶件，配对研磨后不能互换，其配合间隙为0.01mm 。
22、出油阀是一个单向阀，在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面与阀座严密配合，其作用是在停供时，将高压油管与柱塞上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。出油阀的下部呈十字断面，既能导向，又能通过柴油。出油阀的锥面下有一个小的圆柱面，称为减压环带，其作用是在供油终了时，使高压油管内的油压迅速下降，避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大，压力迅速减小，停喷迅速。工作时，在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作上、下往复运动，从而完成泵油任务，泵油过程可分为以下三个阶段。进油过程、供油过程、回油过程。2.4 轴向柱塞泵工作原理（柱塞泵工作原理）图2-1柱塞泵工作原理一
23、个柱塞泵上有两个单向阀,并且方向相反,柱塞向一个方向运动时,缸内出现负压,这时一个单向阀打开液体被吸入缸内,柱塞向另一个方向运动时,将液体压缩后另一个单向阀被打开,被吸入缸内的液体被排出.这种工作方式连续运动后就形成连续供油.。柱塞泵是一种供油装置，常用于机器的润滑系统中。它的工作原理（见图2-1）是：靠凸轮旋转，由凸轮作用在弹簧压紧的柱塞上，使柱塞做往复运动，因而不断改变泵腔的容积和压力，将润滑油吸入泵腔，并排到润滑系统中。柱塞往复运动距离，依靠凸轮的偏心距尺寸。当凸轮按逆时针方向旋转时，凸轮旋转半径逐步减少，柱塞在压缩弹簧的作用力下，逐步向右移动，泵腔的容积逐步增大，而压力逐步减少，润滑油
24、受外界大气压的作用下，推开上方单向阀门（吸油阀）的球体而进入泵腔中。当凸轮轴继续旋转时，凸轮旋转半径逐步增大，柱塞在凸轮作用下，克服弹簧压力往左移动，上方单向阀中的球体在弹簧作用下，关紧阀门，此时，泵腔容积逐步减少，压力逐步增大，由于润滑油从下方单向阀（排油阀）克服弹簧压力，推开钢球，流到供油润滑系统中，凸轮轴不断旋转达到供油不间断。柱塞泵是依靠柱塞在缸体孔内作往复运动时产生的容积变化进行吸油和压油的。由于柱塞和缸体内孔都是圆柱表面，很容易得到高精度的配合，密封性能好，在高压下工作仍能保持较高的容积效率和总效率。因此，现在柱塞泵的形式众多，性能各异，应用非常广泛。2.5 轴向柱塞泵的工作过程进
25、油过程： 当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部（吸油过程）图2-2吸油过程，空间（称为泵油室）产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束。具体见图2-2 。供油过程： 当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动，燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔，柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力出油阀弹簧力+高压油管剩余压
26、力时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油器喷入燃烧室。 （供油过程）回油过程： 柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。2.6 轴向柱塞泵特性柱塞泵是一种供油装置，常用于机器的润滑系统中。它的工作原理是：靠凸轮旋转，由凸轮作用在弹簧压紧的柱塞上，使柱塞做往复运动，因而不断改变泵腔的容积和压力，将润滑油吸入泵腔，并排到润滑系统中。斜轴式轴向柱塞泵与直轴
27、式轴向柱塞泵相比，具有如下优点：1）柱塞的侧向力小，因而由此引起的摩擦损失很小。2）主轴与缸体的轴线夹角较大，斜轴式泵一般为25，最大达40；而直轴式是15，最大20，所以斜轴式泵变量范围大。3）主轴不穿过配油盘，故其球面配油盘的分布圆直径可以设计得较小，在同样工作压力下摩擦副的比功率(pv)较小，因此可以提高泵的转速。4）连杆球头和主轴盘连接比较牢固，故自吸能力较强。5)转动部件的转动惯量小，其动特性好，启动效率高。（液压泵的特性曲线）2.7 液压泵中的气穴现象液压泵在吸油过程中，吸油腔中的绝对压力会低于大气压。如果液压泵离油面很高，吸油口处过滤器和管道阻力大，油液的粘度过大，则液压泵吸油腔
28、中的压力就很容易低于油液的空气分离压，从而出现气穴现象，产生噪声，引起振动，使泵的零件腐蚀损坏。如图为液压泵的吸油管路，可以用来计算液压泵不产生气穴的条件。按伯努利方程，泵入口处的能量位（取动能修正系=1） 式中 -大气绝对压力； -吸入高度； -泵吸入口绝对压力； -泵吸入口处的流速；-吸入管道内的总损失。 设油液的空气分离压为（绝对压力），则式中 必须大于才不会产生气穴。定义有效吸入压力头NSPH为该值表征了液压泵产生气穴的倾向。如果在泵内由于液压加速或其他损失引起的压力降为P，且在NSPH时泵内最低压力达到，即产生气穴现象，故不产生气穴现象的条件为： NSPHp/g图2液压泵的NSPH值
29、可以从图中求出。例如，泵的流量为38L/min，转速为1800r/min时，由图可球的NSPH=1.58m液柱（绝对压力）液压泵是否谄上欺下亦可由图加以判定。图中的气穴因子e与油液在泵内达到泵运转部件速度所要求的加速度有关。E值越大，说明油液原来是接近于静止的，要求很大的加速度；较小的e值则表示油液已具有原始速度，因而意味着不太容易产生气穴。c值的大小和泵的类型以及吸油口的设计有关。各类的c值大小如下：螺杆泵为0.3，齿轮泵即叶片泵小于0.4，柱塞泵为0.7。任何一种泵，如果其吸入口设计不好，都有可能使c值达到1，而不利于防止气穴发生。图可以判定泵的运转部件不产生严重气蚀时的速度限值。例如，在
30、泵的入口处压力为13.3KPa，空气分离压为3.3MPa时，任何c=1的泵其运转部件的速度都须小于3.35m/s；但若c=0.5,则该速度可提高到4.9m/s。当泵速和空气分离压已知时，图还可用来估算泵入口处所需的最小压力（适用于密度）为了避免在泵内产生气穴现象，应尽量降低吸入高度，采用通径角度的吸油管并尽量少用弯头，吸油管端采用容量较大的过滤器，以较小吸油阻力。也看将液压泵浸入在油中以利吸油，或采用邮箱高置（放在泵上面）的方式，必要时还可以增加辅助泵，将低压油输入到液压泵的吸油口，也可采用加压邮箱（将邮箱密封，在邮箱内通入低压压缩空气）等。液压泵使用中的另一种常见的现象是油中掺混空气。当回油
31、使邮箱中混入一些空气泡时，当吸油管和泵接头处密封不严时，以及当吸油管插入油面太浅时，都会使泵吸入油液中含有很多空气泡。因此，要采取相应措施避免掺混气泡现象发生。2.8 液压泵的噪声液压泵的噪声在液压系统的噪声中占有很大的比重，减小液压泵的噪声时液压系统降噪处理中的重要组成部分。因此，应了解液压泵产生噪声的原因，以便采取相应措施来降低泵的噪声。产生噪声的原因：1）泵的流量脉动引起压力脉动，这是造成泵振动和噪声的动力源。2）液压泵在其工作过程中，当吸油容积突然和压油腔接通，或压油容积和吸油腔接通时，会产生流量和压力的突变而产生噪声。3）气穴现象、4）泵内流道具有突然扩大或收缩、急拐弯、通道面积过小
32、等而导致油液湍流、旋涡而产生噪声。5）泵转动部分不平衡、轴承振动等引起的噪声。6）管道、支架等机械连接部分因谐振而产生的噪声。降低噪声的措施：1）吸收泵的流量和压力脉动，在泵的出口处安装蓄能器或消声器。2）消除泵内液压急剧变化，如在配油盘吸、压油窗口开三角形阻尼槽。3）装在邮箱上的电动机和泵使用橡胶垫减振，安装时电动机轴和泵的同轴度要好，要采用弹性联轴器；或采用泵电动机组件。4）压油管的某一段采用橡胶软管，对泵和管路的连接进行隔振。5）防止气穴现象和油中掺混空气现象。2.7 本章小结本章详细讲解了柱塞泵的工作原理、工作过程、以及柱塞泵的一些特性，从而使读者能更清晰的了解柱塞泵的工作原理，以及讲
33、述了在泵中常发生的一些现象，比如说“气穴现象”，以及在泵中的“噪声”，详细叙述了避免“气穴现象”和噪声的方法。本文还讲解了一些关于泵的基本概念。第三章 轴向柱塞泵的仿真设计3.1 前言计算机仿真技术就是应用计算机对系统的数学模型求解，以研究实际系统运行的性能的技术，由于计算机仿真是应用计算机中的数学模型做实验，与用实物做实验比较，具有经济、安全、实验周期短等特点。在柱塞泵的设计制造过程中引进仿真技术可以大大缩短柱塞泵的研发周期、降低研发成本、提高可靠性。本文通过对一轴向柱塞泵从建立模型、装配、到柱塞泵运动仿真、分析的全过程，简述了仿真技术在柱塞泵设计过程中的应用。1985年，PTC公司成立于美
34、国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER WildFire 3.0。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制
35、造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发Pro/ENGINEER作为一款集成了CAD/CAM/CAE/P
36、DM的工程软件，其三维建模能力很强，而其中的Mechanism模块又具有运动/动力学仿真、动态、静态、力平衡等多种仿真、分析功能，并且Mechanism提供了各种机构配合方式，能够进行连杆机构，凸轮机构、齿轮机构、齿轮系、螺旋机构、多种复合机构等进行仿真、分析。借助像Pro/E这样的三维CAD软件和仿真技术，大大缩短了新产品设计的周期；而且通过对数字化模型的分析可以提早发现产品的缺陷并加以修改，达到了优化设计的目的；直接在数字化模型上进行各种运动及材料特性的仿真分析而不用投入大量的人力、财力进行产品试制，有效节约了生产成本。应用仿真技术对机床行业，及各个机械行业都是大有裨益的。3.2 轴向柱塞
37、泵的建模 图3-1在ProE中模型是由很多特征组成的，所以在建立柱塞泵泵体的时需要建立相关特征，一般在建立特征的时候都要进行草绘，然后根据草绘的图元再转化为三维图形，例如：在画泵体的底座时就要进入草绘模式画出底座的二维图形。（ProE的草绘环境）然后通过“插入”-“拉伸”的方法使之变成实体。在ProE中绘图是非常方便的，因为它是全参数化设计，全相关性，只要模型有一处改动，都会影响全局，所遇避免发现问题时返回操作而出现大量的重复工作。依次建立泵体的其他特征，ProE提供给我们的一个映射键位的功能是非常方便的，这样可以定义我们习惯的快捷键，从而加快产品的开发，缩短新产品的研发周期。（加了泵套的柱塞
38、泵）本课题对以前的柱塞泵做了一些改进，原来的柱塞泵是没有泵套的，当柱塞长期在泵腔中工作时易造成泵体内腔的磨损，加了泵套之后柱塞对泵体的磨损转化为对泵套的磨损，从而对柱塞泵的维修与互换带来了很大的方便。增加泵套之后对柱塞泵的密封性也带来了很大的提高。对柱塞泵的维修来说换泵套比换泵体经济的多。本柱塞泵还增加了一个润滑油注入口，用于对凸轮和柱塞的接触部分提供润滑，减少柱塞和凸轮之间的摩擦。对密封要求比较严格的地方采用过盈配合，比如泵体和泵套的配合。柱塞泵的排量与凸轮的偏心距和柱塞的直径有关，因此，首先要根据系统需要多少油液然后确定柱塞和凸轮的尺寸。凸轮的偏心距e 决定了柱塞的行程，所以合理的选择凸轮
39、的尺寸和柱塞的直径对泵体的体积有很大的关系。 3.3 轴向柱塞泵的装配柱塞泵的装配是整个柱塞泵设计环节一个非常重要的部分，用ProE进行装配能够发现很多实际中很难发现的问题，我们还可以用ProE进行干涉分析，为了合理的确定柱塞泵各尺寸关系，用ProE进行仿真是再好不过的一种方法了，这样即经济又迅速。当发现装配中出现了问题时，只要回过去修改零件就可以了，ProE会自动更新修改后的装配关系。要进行装配，必须进入ProE的“组件”模块，这样才能开始一个新的装配。进入装配模块后首先必须添加泵体作为机架，因为泵体是固定不动的，所以，对整个柱塞泵的运动部件起了一个很好的固定与支持作用。依次添加新的元件进如
40、转配环境，为后续的运动仿真做好准备确定各零件的装配关系是非常重要的，柱塞泵的轴应该采用“销钉”连接（销钉连接是指元件只能绕其轴线旋转），柱塞在泵套中运动只能采用“圆柱”连接（圆柱连接系指元件技能绕其轴线旋转有能沿轴线方向运动），凸轮和齿轮通过键固定在泵的轴上随着泵一起运动。随着科技的发展，轴承的制造工艺越来越先进，制造高质量的轴承已不是什么难事，所以本柱塞泵采用6202轴承，可以满足高速重载环境，减少泵轴的磨损。根据机械设计手册确定了轴的直径后就可以选定键的尺寸了。当装配好了一个零件后如果发现了问题，不像现实中一样拆装都很麻烦，只要在目录树中选中零件，然后单击右键，点击“编辑定义”就可以从新装
41、配了，这样比现实中发现问题更容易。3.4 轴向柱塞泵的仿真运动在装配好之后单击“应用程序”下的“机构”按钮，进入机构仿真。首先在装配的时候就要建立各个机构的连接类型，有的是“销钉连接”，有的是“圆柱连接”，有的是自由度完全固定。机器中的四大部件：机架、动力源、传动部件、执行部件在ProE中都必须要有，否则就无法进行仿真。在ProE中我们给定伺服电机作为动力源，用以给柱塞泵提供源动力，在装配柱塞泵的时候就已经确定了哪些部件是传动元件（如凸轮）哪些是执行元件（如柱塞）。在装配中可以确定柱塞泵的位置关系，而在机构仿真模块中可以确定柱塞泵的运动关系，对研究柱塞泵的动力学是很有意义的。3.5 轴向柱塞泵
42、的运动分析轴向柱塞泵的运动类型很简单，轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的，从而达到不断的吸油压油以提供油液的目的，柱塞泵的排量由柱塞腔的大小和凸轮的偏心距决定，柱塞腔越大排量也越大，凸轮偏心距越大，排量也越大，因此合理选择泵腔的大小与凸轮的偏心距对于供油量的大小是很有帮助的。上图为柱塞泵上一点的速度图谱，对研究柱塞的运动规律有很大的帮助。3.6 轴向柱塞泵的参数控制液压泵或液压马达的工作压力是值泵（马达）实际工作时的压力。对泵来说，工作压力是指它的输出压力；对马达来说，则是指它的输入压力。液压泵（液压马达）的额定压力是指泵（马达）在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。上图为凸轮的运动规律曲线液压泵（液压马达）的几何排量（用V表示,以下简称排量）是指泵（马达）轴每转一转，由其密封容腔几何尺寸变化所算得的排出（输入）液体的体积，数值上等于在无泄漏的情况下，其轴转一转所能排出（所需输入）的液体体积。液压泵（液压马达）的几何流量（用q表示）是指泵（马达）在单位时间内由其密封容腔几何尺寸