【正文】 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于proe軸向柱塞泵設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 院（系）： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年級(jí)專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 摘要柱塞泵是一種供油裝置，常用于機(jī)器的潤(rùn)滑系統(tǒng)中。它的工作原理是：靠凸輪旋轉(zhuǎn)，由凸輪作用在彈簧壓緊的柱塞上，使柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而不斷改變泵腔的容積和壓力，將潤(rùn)滑油吸入泵腔，并排到潤(rùn)滑系統(tǒng)中。柱塞泵分徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩種。柱塞沿圓周徑向分布的（柱塞與傳動(dòng)軸垂直）是徑向柱塞泵。柱塞沿傳動(dòng)軸方向分布的（與傳動(dòng)軸平行）是軸向柱塞泵。軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，容易實(shí)現(xiàn)變量，體積比徑向柱塞泵要小等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)課題主要進(jìn)行柱塞泵的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和基于Pro/E軟件的實(shí)體仿真設(shè)計(jì)。Pro/E軟件是迄今為止功能最強(qiáng)的全參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件。用Pro/E進(jìn)行柱塞泵的仿真設(shè)計(jì)可以模擬真實(shí)情況，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，從而達(dá)到最優(yōu)化最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)目的。本文詳細(xì)講解了整個(gè)柱塞泵的建模過程，講述了柱塞泵的裝配，以及柱塞泵的運(yùn)動(dòng)仿真，并與其他三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了一個(gè)對(duì)比，分析了各類設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)劣。本文重點(diǎn)講述了基于Pro/E軟件的柱塞泵各零件的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真，從而對(duì)柱塞泵的工作原理有了更清晰的認(rèn)識(shí)。 目錄****本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軸向柱塞泵概述 摘要 Ⅰ1軸向柱塞泵概述 1 1 22直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 4 4 8 10 12 15 173直軸式軸向柱塞泵基本性能參數(shù) 21 21 22 234直軸式軸向柱塞泵主要零部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)及脈動(dòng)品質(zhì)分析 24 24 24 25 25 26 275直軸式軸向柱塞泵主要零件受力分析 30 30 33 366軸向柱塞泵的仿真運(yùn)動(dòng)7結(jié)論 47參考文獻(xiàn) 48491軸向柱塞泵概述軸向柱塞泵由于具有柱塞結(jié)構(gòu)緊湊、工作壓力高、效率高、容易實(shí)現(xiàn)變量等，被廣泛應(yīng)用于工作壓力高，流量大而又需要調(diào)節(jié)的液壓系統(tǒng)中。軸向柱塞泵可分為閥配流與軸配流兩大類。閥配流軸向柱塞泵存在故障率高、效率低等缺點(diǎn)。國(guó)際上70、80年代發(fā)展的軸配流軸向柱塞泵克服了閥配流配向柱塞泵的不足。由于軸向泵結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，軸配流配向柱塞泵耐沖擊、壽命長(zhǎng)、控制精度高。使其成為一種優(yōu)良的高壓泵，代表當(dāng)今國(guó)際上液壓泵制造的先進(jìn)水平。但是，雖然它技術(shù)含量高、加工制造難度大，國(guó)際上只有博世（ BOSCH）公司、沃依特（ VOITH）公司等少數(shù)幾家公司能夠生產(chǎn)。而博世公司只能生產(chǎn)90mL以下規(guī)格的泵，沃依特公司只生產(chǎn) 110一250mL／r規(guī)格的泵。 我國(guó)從80年代末90年代初有很多科研機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)廠家開始研究開發(fā)這種產(chǎn)品，但都沒有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。主要因?yàn)樵诶碚撋嫌写罨?，在?shí)際生產(chǎn)中不能解決轉(zhuǎn)子與配流軸、滑靴與定子兩對(duì)摩擦副燒研的問題。有些生產(chǎn)廠家在柱塞內(nèi)孔通過澆鑄軸承合金等方法來克服燒研，但效果并不理想，這種辦法在小排量泵中使用，雖然能夠防止摩擦副燒研的問題，但泵的使用壽命不長(zhǎng)。由我國(guó)著名的液壓專家盧望研究員和材料專家閏秉均教授及其課題組經(jīng)過多年研究與開發(fā)，取得了“過平衡壓力補(bǔ)償方法及雙排軸向柱塞泵”和“一種新型高壓大排量軸向柱塞泵”兩項(xiàng)技術(shù)專利，“合金奧氏體一貝氏體球鐵開發(fā)應(yīng)用研究”一項(xiàng)國(guó)家新材料技術(shù)成果。這些技術(shù)成果的取得，使我國(guó)徑向柱塞泵的研制在設(shè)計(jì)理論與材料工藝方面取得突破性進(jìn)展。蘭州永新科技股份有限公司以上述兩項(xiàng)專利與一項(xiàng)新材料技術(shù)成果為支持，成功地開發(fā)生產(chǎn)的JBP系列機(jī)電控制式徑向柱塞泵，是國(guó)家科技部“八五”攻關(guān)和國(guó)家科技部火炬計(jì)劃項(xiàng)目。該泵在多家企業(yè)進(jìn)行了23年的工業(yè)考核試驗(yàn)，性能優(yōu)良。泵的技術(shù)發(fā)展一如其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一樣，是由市場(chǎng)需求的推動(dòng)取得的。當(dāng)今社會(huì)，可進(jìn)發(fā)展日新月異，人們?cè)谝原h(huán)保、電子等領(lǐng)域高科技發(fā)展及世界可持續(xù)發(fā)展為主所產(chǎn)生的巨大需求的大背景下，對(duì)于包括泵行業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)或領(lǐng)域都帶來了技術(shù)的飛速變革和發(fā)展。隨著電子、計(jì)算機(jī)、材料、制造等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，多學(xué)科交叉應(yīng)用于軸向柱塞泵的研究，使仿真和試驗(yàn)更為接近現(xiàn)實(shí)，軸向柱塞泵設(shè)計(jì)和優(yōu)化的效率大大提高。產(chǎn)品的生命力在于市場(chǎng)的需求。如今的市場(chǎng)需求正是要求創(chuàng)新，做到與眾不同；正是這一點(diǎn)，造就了泵產(chǎn)品的多元化趨勢(shì)。它的多元性主要體現(xiàn)在：（1） 輸送介質(zhì)的多樣性（2） 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的差異性（3） 運(yùn)行要求的不同性從輸送介質(zhì)來看，最早泵的輸送對(duì)象為單一的水及其它可流動(dòng)的液體、氣體或漿體到現(xiàn)在可輸送固液混合物、氣液混合物、固液氣混合物，直至輸送活的物體如土豆、魚等等。不同的輸送對(duì)象對(duì)于泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求均不同。 除了輸送對(duì)象對(duì)泵的結(jié)構(gòu)有不同要求外，在泵的安裝形式、管道布置形式、維護(hù)維修等方面對(duì)泵的內(nèi)在或外在的結(jié)構(gòu)提出新要求。同時(shí)，各個(gè)生產(chǎn)廠商，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上又加入了各自企業(yè)的理念，更加提高了泵結(jié)構(gòu)的多元化程度?；诳沙掷m(xù)發(fā)展和環(huán)保的總體背景，泵的運(yùn)行環(huán)境對(duì)泵的設(shè)計(jì)又提出了眾多的要求，如泄漏減少、噪聲振動(dòng)降低、可調(diào)性增加、壽命延長(zhǎng)等等均對(duì)泵的設(shè)計(jì)提出了不同的側(cè)重點(diǎn)或幾個(gè)著重點(diǎn)并行均需考慮，也必然形成泵的多元化形式。我國(guó)的軸向柱塞泵技術(shù)還比較落后，但旺盛的需求對(duì)軸向柱塞泵技術(shù)的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。因此只要能緊跟國(guó)際技術(shù)潮流，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，一定能趕上國(guó)際先進(jìn)水平，甚至后來居上。軸向柱塞泵是依靠柱塞在缸體孔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，造成密封容積的變化，來實(shí)現(xiàn)吸油和排油。下面以直軸式軸向柱塞泵為例來說明軸向柱塞泵的工作原理。直軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)如圖11所示，柱塞的頭部安裝有滑靴，滑靴底面始終貼著斜盤平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)缸體帶動(dòng)柱塞旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于斜盤平面相對(duì)缸體平面（xoy面）存在一傾斜角r，迫使柱塞在柱塞腔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。缸體按n方向旋轉(zhuǎn)，在～范圍內(nèi)，柱塞由開始不斷伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至。在這過程中，柱塞腔剛好與配油盤吸油窗相通，油液被吸人柱塞腔內(nèi)，這是吸油過程。隨著缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在～，柱塞在斜盤約束下開始不斷進(jìn)入腔內(nèi)，柱塞腔容積不斷減小，直至下孔點(diǎn)止。在這過程中，柱塞腔剛好與配油盤排油窗相通，油液通過排油窗排出。這就是排油過程?？梢姡左w每轉(zhuǎn)一圈，各個(gè)柱塞有半周吸油、半周排油。如果缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵便連續(xù)地吸油和排油。如果改變傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向或斜盤的傾斜方向，就可改變泵的吸、排油方向；泵的排量大小可通過改變斜盤的傾角r的大小來實(shí)現(xiàn)。這也是斜盤式軸向柱塞泵通常為雙向變量泵的原因。1斜盤 2回程盤 3滑靴 4柱塞 5缸體 6配油盤 7傳動(dòng)軸圖11 直軸式軸向柱塞泵工作原理安慶師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于proe直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì) 2直軸式軸向柱塞泵主要零部件設(shè)計(jì)給定數(shù)據(jù)最大工作壓力 額定流量 =100/min額定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min（1）柱塞結(jié)構(gòu)型式的選擇軸向柱塞泵均采用圓柱形柱塞。根據(jù)柱塞頭部結(jié)構(gòu)，可有以下三種形式：1）點(diǎn)接觸式柱塞如圖21（a）所示，這種柱塞頭部為一球面，與斜盤為點(diǎn)接觸，其零件簡(jiǎn)單，加工方便。但由于接觸應(yīng)力大，柱塞頭部容易磨損﹑剝落和邊緣掉塊，不能承受過高的工作壓力，壽命較低。這種點(diǎn)接觸式柱塞在早期泵中可見，現(xiàn)在很少有應(yīng)用。2）線接觸式柱塞如圖21（b）所示，柱塞頭部安裝有擺動(dòng)頭，擺動(dòng)頭下部可繞柱塞球窩中心擺動(dòng)。擺動(dòng)頭上部是球面或平面與斜盤或面接觸，以降低接觸應(yīng)力，提高泵工作壓。擺動(dòng)頭與斜盤的接觸面之間靠殼體腔的油液潤(rùn)滑，相當(dāng)于普通滑動(dòng)軸承，其值必須限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。3）帶滑靴的柱塞如圖21（c）所示，柱塞頭部同樣裝有一個(gè)擺動(dòng)頭，稱滑靴，可以繞柱塞球頭中心擺動(dòng)?；ヅc斜盤間為面接觸，接觸應(yīng)力小，能承受較高的工作壓力。高壓油液還可以通過柱塞中心孔及滑靴中心孔，沿滑靴平面泄漏，保持與斜盤之間有一層油膜潤(rùn)滑，從而減少了摩擦和磨損，使壽命大大提高。目前大多采用這種軸向柱塞泵。圖21 柱塞結(jié)構(gòu)型式可見，柱塞大多做成空心結(jié)構(gòu)，以減輕柱塞重量，減小柱塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。采用空心結(jié)構(gòu)還可以利用柱塞底部高壓油液使柱塞局部擴(kuò)張變形補(bǔ)償柱塞與柱塞腔之間的間隙，取得良好的密封效果。空心柱塞內(nèi)還可以安放回程彈簧，使柱塞在吸油區(qū)復(fù)位。但空心結(jié)構(gòu)無疑增加了柱塞在吸排油過程中的剩余無效容積。在高壓泵中，由于液體可壓縮性能的影響，無效容積會(huì)降低泵容積效率，增加泵的壓力脈動(dòng)，影響調(diào)節(jié)過程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。綜上，本設(shè)計(jì)選用圖21（c）所示的型式。（2）柱塞結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)1）柱塞直徑及柱塞分布塞直徑柱塞直徑﹑柱塞分布塞直徑和柱塞數(shù)Z都是互相關(guān)聯(lián)的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，在缸體上各柱塞孔直徑所占的弧長(zhǎng)約為分布圓周長(zhǎng)的75%，即 由此可得 式中為結(jié)構(gòu)參數(shù)。隨柱塞數(shù)Z而定。對(duì)于軸向柱塞泵，其值如表21所示。表21柱塞結(jié)構(gòu)參數(shù)Z7911m當(dāng)泵的理論流量和轉(zhuǎn)速根據(jù)使用工況條件選定