利用solidworks進(jìn)行單作用葉片泵設(shè)計(jì)及其有限元分析-本科畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　液壓泵是隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，隨著我國(guó)工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)、電、液一體化在整個(gè)機(jī)械行業(yè)所占的比重越來(lái)越大，液壓傳動(dòng)技術(shù)在諸多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，因此，液壓泵作為動(dòng)力元件成為液壓傳動(dòng)元件中不可缺少的一部分，起到非常重要的作用，同時(shí)越來(lái)越受人們的關(guān)注。</p><p>　　單作用葉片

2、泵作為液壓泵的一種，在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中有較為廣泛的應(yīng)用?；趩巫饔萌~片泵的應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，本文主要對(duì)單作用葉片泵做了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到部分結(jié)構(gòu)性能分析的工作。其主要過(guò)程是通過(guò)現(xiàn)有工況確定單作用葉片泵主要的零件尺寸，然后通過(guò)SolidWorks軟件對(duì)單作用葉片泵進(jìn)行三維實(shí)體建模和虛擬裝配。再對(duì)裝配體中葉片的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和裝配體進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，最后對(duì)轉(zhuǎn)子的靜態(tài)應(yīng)力進(jìn)行有限元分析。整篇論文對(duì)于單作用葉片泵的設(shè)計(jì)具有參考和實(shí)用意義，同時(shí)也對(duì)單作

3、用葉片泵的優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)作用。</p><p>　　關(guān)鍵字：?jiǎn)巫饔萌~片泵，有限元，優(yōu)化設(shè)計(jì) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Hydraulic pump is produced with hydraulic transmission technology, With the continuous

4、development of industry and science and technology in our country, machine, andelectric, iquid integration in throughout machinery industry by accounted for of share increasingly big.Hydraulic drive technology get has in

5、creasingly widely of application in many area.So hydraulic pump as power components became hydraulic drive components in the not missing of part, up to very important of role, while increasingl</p><p>　　Sing

6、le-acting vane pump as a hydraulic pump.There are used in hydraulic transmission system more and more.Based on the scope of application of the single-acting vane pump and the advantages and disadvantages.This article foc

7、uses on single-acting vane pump part made from structural design to structural analysis. Its main processes are determined by existing conditions of single-acting vane pump parts dimensio. Through SolidWorks software for

8、 single-acting vane pump for three-dimension solid model</p><p>　　Keywords: single-acting vane pump; finite; optimal design</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I<

9、/b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究背景1</p><p>　　1.1.1 CAD技術(shù)的發(fā)展1</p>

10、;<p>　　1.1.2 SolidWorks軟件簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.1.3 單作用葉片泵簡(jiǎn)介3</p><p>　　1.2 課題研究的目的與意義4</p><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容5</p><p>　　2 單作用葉片泵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸參數(shù)的初定6</p><p>　　

11、2.1 單作用葉片泵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1.1 單作用葉片泵的計(jì)算中用到的主要技術(shù)參數(shù)6</p><p>　　2.1.2 確定單作用葉片泵的工況6</p><p>　　2.1.3 被設(shè)計(jì)的單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)分析7</p><p>　　2.1.4 確定單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)7</p><p>　　

12、2.1.5 確定單作用葉片泵的參數(shù)7</p><p>　　2.2 單作用葉片泵的零件尺寸的初定8</p><p>　　2.2.1 配油裝置尺寸的確定8</p><p>　　2.2.2 軸尺寸的初步確定9</p><p>　　2.2.3 軸承的選取10</p><p>　　2.2.4 軸的受力分析及校核10&

13、lt;/p><p>　　2.2.5軸承壽命的校核12</p><p>　　2.2.6壓力調(diào)節(jié)端零件尺寸的確定13</p><p>　　3 單作用葉片泵零件的三維實(shí)體建模15</p><p>　　3.1箱體類(lèi)零件建模15</p><p>　　3.2 調(diào)流量端零件的建模18</p><p>

14、　　3.3 定子環(huán)定位端零件的建模19</p><p>　　3.4 配油零件的建模21</p><p>　　4 單作用葉片泵的虛擬裝配23</p><p>　　4.1 配油裝置的裝配23</p><p>　　4.2 調(diào)壓裝置零件之間的配合24</p><p>　　4.3 箱體配合零件的裝配25</p

15、><p>　　4.4 總裝配26</p><p>　　5 單作用葉片泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析29</p><p>　　5.1 對(duì)于葉片頂端的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析29</p><p>　　5.2 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析31</p><p>　　6 有限元分析34</p><p>　　6.1 轉(zhuǎn)子的靜態(tài)應(yīng)力有限元

16、分析34</p><p>　　6.2 葉片瞬間靜態(tài)應(yīng)變的有限元分析42</p><p><b>　　論文總結(jié)50</b></p><p><b>　　致謝51</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)52</b></p><p><b

17、>　　附錄53</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景</p><p>　　1.1.1 CAD技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　制造的全球化、信息化和需求的個(gè)性化，都需要企業(yè)能在最短的時(shí)間內(nèi)推出用戶(hù)滿(mǎn)意的產(chǎn)品，并且能夠開(kāi)速占領(lǐng)市場(chǎng)。為了適應(yīng)這種

18、瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)，設(shè)計(jì)方必須要縮短設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，必須要有先進(jìn)的實(shí)際技術(shù)。</p><p>　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD-Computer Aided Design)即利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，簡(jiǎn)稱(chēng)CAD。20世紀(jì)50年代美國(guó)誕生第一臺(tái)計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)，開(kāi)始出現(xiàn)具有簡(jiǎn)單繪圖輸出功能的被動(dòng)式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。60年代初期出現(xiàn)了CAD的曲面片技術(shù)，中期推出商品化的計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)備。70年代，

19、完整的CAD系統(tǒng)開(kāi)始形成，后期出現(xiàn)了能產(chǎn)生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動(dòng)游標(biāo)、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入設(shè)備，促進(jìn)了CAD技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　80 年代，隨著強(qiáng)有力的超大規(guī)模集成電路制成的微處理器和存儲(chǔ)器件的出現(xiàn)，工程工作站問(wèn)世，CAD技術(shù)在中小型企業(yè)逐步普及。80 年代中期以來(lái)，CAD技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化方向發(fā)展。一些標(biāo)準(zhǔn)的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為CAD 技術(shù)的推廣、軟

20、件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進(jìn)作用；系統(tǒng)構(gòu)造由過(guò)去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造聯(lián)成一體的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)；固化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多處理機(jī)和并行處理技術(shù)在CAD中的應(yīng)用，極大地提高了CAD系統(tǒng)的性能；人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)引入CAD，出現(xiàn)了智能CAD技術(shù)，使CAD系統(tǒng)的問(wèn)題求解能力大為增強(qiáng)，設(shè)計(jì)過(guò)程更趨自動(dòng)化。</p><p>　　SolidWorks就是在此歷史條件下發(fā)展成的一款基于W

21、indows開(kāi)發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，SolidWorks自1995年問(wèn)世以來(lái)，以其優(yōu)異的性能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)效率。SolidWorks作為三維設(shè)計(jì)軟件具有全面的零件及裝配建模功能，利用該軟件還可以快速的生成工程圖，SolidWorks軟件還包含零件建模、裝配設(shè)計(jì)、工程圖與鈑金等模塊，還與高級(jí)圖像渲染軟件Photo Works高級(jí)有限元分析軟件Cosmos,結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析軟件Motionworks，產(chǎn)品數(shù)據(jù)

22、管理軟件SmarTeam，以及數(shù)控加工軟件無(wú)縫集成，具有強(qiáng)大的輔助設(shè)計(jì)功能。</p><p>　　1.1.2 SolidWorks軟件簡(jiǎn)介</p><p>　?。?）三維實(shí)體建模的形成</p><p>　　SolidWorks可以建立全相關(guān)的三維實(shí)體模型，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)體之間可以存在或不存在約束關(guān)系，同時(shí)，可以利用自動(dòng)的或用戶(hù)自定義的約束關(guān)系來(lái)體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。實(shí)體建

23、模就是在計(jì)算機(jī)中利用一些基本元素來(lái)構(gòu)造機(jī)械零件的完整幾何模型，它包含了完整描述模型的邊和表面所必須的所有線(xiàn)框和表面幾何信息。除了幾何信息外，它還包括了把這些幾何體關(guān)聯(lián)到一起的拓?fù)湫畔ⅰ?lt;/p><p>　　將某些具有代表性的幾何形狀定義為特征，并將其所有尺寸村委可調(diào)參數(shù)，進(jìn)而形成實(shí)體，以此為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行更為復(fù)雜的幾何形體的構(gòu)造。特征造型就是依次性成各種特征并將其組成所需零件的方法。在進(jìn)行零件或裝配體，SoildWo

24、rks軟件使用智能化的，易于理解的幾何體（如凸臺(tái)、切除、孔筋、圓角、倒角、拔模等）建立特征，特征建立后可以直接應(yīng)用于零件中。</p><p>　　用于創(chuàng)建的尺寸與關(guān)系可以被記錄并存于設(shè)計(jì)模型中。通過(guò)編輯尺寸數(shù)值來(lái)驅(qū)動(dòng)幾何形狀的改變，尺寸標(biāo)注就不再是“注釋”，而是驅(qū)動(dòng)用的“參數(shù)”了，這不僅可以使模具體現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，而且還能夠快速容易的修改模型。</p><p>　?。?）虛擬裝配的形

25、成</p><p>　　全約束是指將形狀和尺寸聯(lián)合起來(lái)考慮，通過(guò)尺寸約束來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)幾何形狀的控制。SolidWorks支持約束，如平行、垂直、水平、豎直、同軸心和重合這樣的幾何關(guān)系。此外，還可以使用方程式來(lái)建立參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。通過(guò)使用約束關(guān)系和方程式，設(shè)計(jì)者可以保證設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)和維持諸如“通空”或“等半徑”之類(lèi)的設(shè)計(jì)意圖。</p><p>　　SolidWorks模型與它的工程圖及參考

26、他的裝配體的全相關(guān)的。對(duì)模型的修改會(huì)自動(dòng)反應(yīng)到與之相關(guān)的工程圖和裝配體中，同樣，對(duì)工程圖和裝配體的修改也會(huì)反映在當(dāng)中。</p><p>　?。?）SolidWorks運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析</p><p>　　在SolidWorks中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)仿真，使用的是 Motion（2007及以下版本稱(chēng) Cosmosmotion）模塊，屬于SolidWorks里面的設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具， SoildWo

27、rks Motion 使用現(xiàn)有的SolidWorks 裝配體信息來(lái)構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模擬算例 。還可以將載荷無(wú)縫傳入Simulation已進(jìn)行應(yīng)力分析，可以直接顯示零部件在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)或整個(gè)模擬周期內(nèi)的應(yīng)力和位移。在分析單作用葉片泵的時(shí)候，會(huì)用到COSMOSFlo Works高端計(jì)算流體力學(xué)程序是進(jìn)行流體分析和傳熱分析。</p><p>　　在單作用用葉片泵的動(dòng)力分析時(shí)用到的是SolidWorks自帶的COSMOSFlo W

28、orks，用來(lái)給高端計(jì)算流體力學(xué)程序中提供的強(qiáng)大功能來(lái)重新定義流體分析和傳熱分析。</p><p>　　（4）SolidWoks的有限元分析</p><p>　　對(duì)于大多數(shù)的工程技術(shù)問(wèn)題，由于物體的幾何形狀比較復(fù)雜或者問(wèn)題具有某些非線(xiàn)性特征，很少能得到解析解。目前這類(lèi)問(wèn)題的的解決途徑是利用有限元法。借助計(jì)算機(jī)來(lái)滿(mǎn)足工程要求的數(shù)值解，這就是數(shù)值模擬技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元

29、分析發(fā)迅速?gòu)慕Y(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且使用高效的數(shù)值分析法。</p><p><b>　　主要分析功能：</b></p><p>　　a)系統(tǒng)及部件級(jí)分析</p><p>　　以FEA為例，為了實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的分析，設(shè)計(jì)的幾何部件會(huì)需要不同的單元類(lèi)型，實(shí)體、殼、梁、桿進(jìn)行離散。而且需要充分考慮裝配體

30、間的連接關(guān)系和接觸關(guān)系。</p><p>　　其中連接關(guān)系的處理尤其重要，涉及到螺栓連接、銷(xiāo)釘連接、彈簧、點(diǎn)焊、軸承等非常復(fù)雜的連接關(guān)系。</p><p>　　b)多領(lǐng)域的全面分析</p><p>　　任何一個(gè)產(chǎn)品決計(jì)不能僅考慮靜強(qiáng)度，必須考慮多領(lǐng)域的問(wèn)題，比如靜強(qiáng)度、動(dòng)強(qiáng)度、模態(tài)、疲勞、參數(shù)優(yōu)化等。圖5展示了在統(tǒng)一界面下產(chǎn)品的多領(lǐng)域分析。</p>&

31、lt;p>　　c)面向設(shè)計(jì)者的多場(chǎng)耦合</p><p>　　熱-結(jié)構(gòu)、流體-結(jié)構(gòu)、多體動(dòng)力學(xué)-結(jié)構(gòu)等多場(chǎng)分析是目前分析中的一個(gè)重要發(fā)展方向，他可以解決非常復(fù)雜的工程問(wèn)題。</p><p>　　d)特殊行業(yè)及領(lǐng)域的需求</p><p>　　面對(duì)很多行業(yè)有很多特殊需求，因此需要特殊的CAE模塊。例如面對(duì)壓力容器，需要符合ASME標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器校核工具；面對(duì)電子和消

32、費(fèi)品領(lǐng)域，需要解決跌落分析的能力。</p><p><b>　　e)高級(jí)分析需求</b></p><p>　　面對(duì)日益復(fù)雜的使用環(huán)境，必須考慮復(fù)合材料、材料非線(xiàn)性、高級(jí)機(jī)械振動(dòng)、非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)等高級(jí)分析的需求。</p><p>　　SolidWorks Simulation 節(jié)省了搜索最佳設(shè)計(jì)所需要的時(shí)間和精力，可以最大限度的縮短設(shè)計(jì)周期，降低測(cè)

33、試成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，大大縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間，加大利潤(rùn)空間。</p><p>　　1.1.3 單作用葉片泵簡(jiǎn)介</p><p>　?。?）單作用葉片泵工作原理及特點(diǎn)</p><p>　　單作用葉片泵也是由轉(zhuǎn)子、定子、 葉片和配油盤(pán)等零件組成。與雙作用葉片泵明顯不同之處是，定子的內(nèi)表面是圓形的， 轉(zhuǎn)子與定子之間有一偏心量e，配油盤(pán)只開(kāi)一個(gè)吸油窗口和一個(gè)壓油窗口。單作用

34、葉片泵的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，使葉片緊靠在定子內(nèi)壁，這樣在定子、轉(zhuǎn)子、葉片和兩側(cè)配油盤(pán)間就形成若干個(gè)密封的工作區(qū)間，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示的方向回轉(zhuǎn)時(shí)，葉片逐漸伸出，葉片間的工作空間逐漸增大，從吸油口吸油，這就是吸油腔。葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)，工作空間逐漸減小，將油液從壓油口壓出，這就是壓油腔。葉片泵轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)工作空間完成一次吸油和壓油，稱(chēng)單作用葉片泵。</p><p>　　(2) 單作用葉片泵的特點(diǎn)&

35、lt;/p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)各種形式的變量，流量大、壓力大、壓力穩(wěn)定、噪音小。</p><p>　　缺點(diǎn)：作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力不平衡，從而使軸和軸承上承受很大的負(fù)載，是軸承磨損大，泵的壽命較短。所以單作用葉片泵也稱(chēng)之為非卸荷式葉片泵，一般在中低壓場(chǎng)合使用。</p><p>　　(3) 未來(lái)對(duì)于單作用葉片的優(yōu)化</p><p&g

36、t;　　a ) 存在困油現(xiàn)象，通過(guò)有限元分析軟件對(duì)配有盤(pán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，消除困油現(xiàn)象。</p><p>　　b) 通過(guò)對(duì)葉片槽傾角的有限元分析，保證葉片更容易從葉片槽滑出，提高泵的效率。</p><p>　　c) 轉(zhuǎn)子的徑向液壓力不平衡，通過(guò)對(duì)定子轉(zhuǎn)子的有限元分析，減小徑向不平衡力提高泵的工作壓力和排量。</p><p>　　d) 單作用葉片泵的高壓化。</

37、p><p>　　e) 軸向間隙大，容積效率低。</p><p>　　f) 液壓泵與原動(dòng)機(jī)合一。</p><p>　　g) 液壓油純度對(duì)單作用葉片泵性能的影響較大。 </p><p>　　1.2 課題研究的目的與意義</p><p>　　油泵作為機(jī)電產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件，它的性能和壽命在很大程度上決定著整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作能

38、力，因此對(duì)油泵的合理設(shè)計(jì)和正確使用顯得格外重要。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的就要使其具有承受更高熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的能力，以達(dá)到所需的可靠性要求，從而提高機(jī)電產(chǎn)品的效率。</p><p>　　在SolidWorks的標(biāo)準(zhǔn)菜單中包含了各種用于創(chuàng)建零件特征和基準(zhǔn)特征的命令，通過(guò)應(yīng)用這些特征造型技術(shù)可以很方便地設(shè)計(jì)出需要的三維實(shí)體,然后對(duì)實(shí)體特征進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析，達(dá)到改善單作用葉片泵性能的目的。</p><

39、;p>　　機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，就是根據(jù)給定的原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求出機(jī)構(gòu)中其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)各構(gòu)件的位置、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。其目的在于：通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)的位移或軌跡分析，確定各構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所占據(jù)的空間大小，判斷各構(gòu)件之間會(huì)不會(huì)發(fā)生干涉，考察其從動(dòng)件及其上某些點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定的位置或軌跡要求?；跇?gòu)件的速度分析可以了解從動(dòng)件的速度變化規(guī)律是否滿(mǎn)足工作要求，其次，由于功率是速度和力的乘積，所以在功率一直的條件下，通過(guò)速度分析可以了解

40、結(jié)構(gòu)的受力情況。此外，機(jī)構(gòu)的速度分析還是加速度分析的必要前提。由于機(jī)構(gòu)加速度分析，可以確定各構(gòu)件及其上某些點(diǎn)的加速度變化規(guī)律，這是計(jì)算構(gòu)件慣性力和研究機(jī)械動(dòng)力性能的必要前提。</p><p>　　在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其各個(gè)構(gòu)件都受到力的作用，構(gòu)建運(yùn)動(dòng)的過(guò)程也是構(gòu)件傳力過(guò)程和做功過(guò)程。作用在機(jī)械上的力，不僅是影響機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能的重要參數(shù)，而且也是決定相應(yīng)構(gòu)件尺寸及結(jié)構(gòu)形狀的重要依據(jù)，所以不論是設(shè)計(jì)新的機(jī)械，還是

41、為了合理的使用現(xiàn)有的機(jī)械，都必須對(duì)現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)的受力情況進(jìn)行分析。研究機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析的目的有二：確定運(yùn)動(dòng)副中的反力， 利用SolidWorks設(shè)計(jì)流程圖。</p><p>　　SolidWorks Simulation 是一個(gè)與SolidWorks完全集成的設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)。它提供了單一屏幕解決方案來(lái)進(jìn)行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析、熱力分析和優(yōu)化分析、憑借著強(qiáng)大的功能支持，使用戶(hù)可以憑借計(jì)算機(jī)快速解決大型問(wèn)題。<

42、/p><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容</p><p>　　本文利用機(jī)械設(shè)計(jì)中的理論原理和設(shè)計(jì)思路，包括材料的選取，尺寸的確定，尺寸的校核，零件的潤(rùn)滑，同時(shí)也結(jié)合了SolidWorks三維建模技術(shù)和有限元分析技術(shù)的基本理論和方法, 利用SolidWorks三維建模軟件和自帶的SolidWorks Simulation有限元分析軟件，進(jìn)行單作用葉片泵的整個(gè)設(shè)計(jì)和分析過(guò)程。SolidWorks作

43、為專(zhuān)用的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，在本文的單作用葉片泵的設(shè)計(jì)和分析過(guò)程中，起到了極其重要的作用</p><p>　　本課題主要研究的內(nèi)容是通過(guò)了解單作用葉片泵的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取適當(dāng)?shù)膯巫饔萌~片泵的工況及相關(guān)參數(shù)，在相應(yīng)的工況下設(shè)計(jì)出單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)及基本尺寸和關(guān)鍵尺寸，以及相關(guān)零件的校核；根據(jù)確定的尺寸利用SolidWorks進(jìn)行單作用葉片泵零件的三維實(shí)體建模零件的虛擬裝配以及對(duì)裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析；最后用

44、SolidWorks進(jìn)行有限元的分析。</p><p>　　2 單作用葉片泵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸參數(shù)的初定</p><p>　　2.1 單作用葉片泵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 單作用葉片泵的計(jì)算中用到的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　泵的排量（mL/r）。泵旋轉(zhuǎn)一周所能排出的液體體積。</p><p>

45、　　泵的理論流量（L/min）。在額定轉(zhuǎn)速時(shí)，用計(jì)算方法得到單位時(shí)間內(nèi)泵能排出的最大流量。</p><p>　　泵的額定壓力（L/min）。在正常工作條件下，能保證泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)所能輸出的最大流量。</p><p>　　泵的額定壓力（MPa）。在正常工作條件下，保證泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。</p><p>　　泵的最高壓力（MPa）。允許泵在短時(shí)間超過(guò)額定壓力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的

46、最高壓力。</p><p>　　泵的額定轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）。在額定壓力下，保證長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。</p><p>　　泵的最高轉(zhuǎn)速（r/min）。在額定壓力下，允許泵在短時(shí)間內(nèi)超過(guò)額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最高轉(zhuǎn)速。</p><p>　　泵的容積率（%）。泵的實(shí)際輸出流量與理論流量的比值。</p><p>　　泵的總效率（%）。泵輸出的液壓功率與輸

47、入的機(jī)械功率的比值。</p><p>　　泵的驅(qū)動(dòng)功率（kW）。在正常工作條件下，泵能驅(qū)動(dòng)液壓泵的機(jī)械功率。</p><p>　　2.1.2 確定單作用葉片泵的工況</p><p>　　根據(jù)《液壓技術(shù)使用手冊(cè)》得出單作用葉片泵的技術(shù)性能范圍和應(yīng)用范圍如下:</p><p>　　表2.1 單作用葉片泵的技術(shù)性能范圍和應(yīng)用范圍</p>

48、;<p>　　應(yīng)用范圍： 機(jī)床、注塑機(jī)、液壓機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、飛機(jī)。</p><p>　　單作用葉片泵的的應(yīng)用范圍及現(xiàn)有的單作用葉片泵的工作場(chǎng)合，確定其工況為注塑機(jī)，其主要參數(shù)如下；</p><p>　　流量Qmax=1L/s 壓力P1=6.4MPa 轉(zhuǎn)速n=1000r/min 容積效率90%</p><p>　　2.1.3 被設(shè)計(jì)的單

49、作用葉片泵的結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　設(shè)計(jì)的單作用葉片泵主要由配油裝置、壓力調(diào)節(jié)裝置、流量調(diào)節(jié)裝置、內(nèi)反饋裝置、箱體幾部分組成，由軸傳動(dòng)電機(jī)動(dòng)力，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)葉片、定子、前后配油盤(pán)等完成一系列的配油工作；由流量調(diào)節(jié)螺釘、活塞及輔助裝置完成流量的調(diào)節(jié)作用；以調(diào)節(jié)彈簧為主要的裝置完成單作用葉片泵的反饋工作；箱體起到固定零件、連接電動(dòng)機(jī)等其他輔助工作。</p><p>　　2.1.4

50、確定單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)市場(chǎng)現(xiàn)有的單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)以及設(shè)定工況下對(duì)于單作用葉片泵的具體要求，結(jié)合相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)中所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)相比較現(xiàn)有有單作用葉片泵的相關(guān)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)。（見(jiàn)圖2.1）</p><p>　　圖2.1 泵體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.1.5 確定單作用葉片泵的參數(shù)</p><p>　

51、?。?）單作用葉片泵的參數(shù)選取原則</p><p>　　泵的基本參數(shù)是壓力，流量，轉(zhuǎn)速，效率。一般根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工況來(lái)選擇，為了延長(zhǎng)泵的使用壽命，一般在固定設(shè)備中液壓系統(tǒng)的正常工作壓力可選擇泵的額定壓力的70%—80%選擇泵的第二個(gè)泵的重要的因素是泵的流量或排量，泵的流量與工況無(wú)關(guān)，選擇泵的流量一般要大于液壓系統(tǒng)工作時(shí)的最大流量。泵的效率值是泵質(zhì)量好壞的體現(xiàn)，一般來(lái)說(shuō)應(yīng)使主機(jī)的的正常工作參數(shù)處在泵效率曲線(xiàn)的最高區(qū)

52、域，泵轉(zhuǎn)速的選擇要大于所需工況下的轉(zhuǎn)速。</p><p>　?。?）確定單作用葉片泵的參數(shù)</p><p>　　單作用葉片泵壓力的確定 Pp=P1+ΣΔp=6.9MPa(Δp為泵到執(zhí)行元件間的管路損失，取0.5MPa）</p><p>　　泵流量的確定 Q≥K∑Qmax=1.2×1L/s=72L/min(K為泄露系數(shù)）</p><

53、p>　　轉(zhuǎn)速的確定 n=1460r/min</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的選取 </b></p><p>　　取泵的總效率為ηp=0.8，泵的總驅(qū)動(dòng)功率為P=PpQ/ηp= 10.35kW</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速查（機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)）符合條件的電動(dòng)機(jī)有：</p><p>　　表2.

54、2 電動(dòng)機(jī)的選取</p><p>　　2.2 單作用葉片泵的零件尺寸的初定</p><p>　　2.2.1 配油裝置尺寸的確定</p><p>　　(1)確定葉片數(shù)z </p><p>　　一般在7—15之間取奇數(shù) 選去11葉片采用W6Mo5Cr4V2合金鋼</p><p>　　(2) 確定葉片的厚度δ=1.8—2.

55、5mm 取2.30mm，葉片傾角初定=20</p><p>　　(3)確定轉(zhuǎn)子的半徑Rp和轉(zhuǎn)子的寬度B轉(zhuǎn)子的半徑有轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度，葉片的工作高度（R-r）和花鍵軸孔的大小而定，通常設(shè)計(jì)時(shí)可以參考母性選用與其流量相似的現(xiàn)有流量泵的尺寸，取Rp=43mm 轉(zhuǎn)子的寬度等于葉片的寬度等于轉(zhuǎn)子的寬度，且取值范為B=20—60mm之間，故選取B=40mm</p><p>　　(4)偏心距的選取 初

56、定為e=8mm. </p><p>　　(5)定子半徑R的計(jì)算</p><p>　　由公式Q=4πRBneηv得R=Q/4πnBeηv=72/4×π×1460×0.4×0.9×0.008=0.545m=54.5mm </p><p>　　R—定子的半徑（m）；e—定子

57、相對(duì)轉(zhuǎn)子的偏心距（m）；B—定子的厚度（m）；</p><p><b>　　ηv—容積效率。</b></p><p>　　(6) 定子的厚度 取D=12mm，定子采用耐磨合金鋼</p><p>　　(7) 配油盤(pán)尺寸 半徑R1=D+R=72.5mm ，厚度B1=5mm </p><p>　?。?） 彈簧擋圈的選取&l

58、t;/p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知, ,d=36.5mm,h=1.5mm,d=2.5mm。</p><p><b>　　圖2.2 彈簧擋圈</b></p><p>　　2.2.2 軸尺寸的初步確定</p><p>　　選擇軸的材料為45鋼，正火處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》</p><p>

59、;　　得其強(qiáng)度值：許用應(yīng)力由表15-6查得：，</p><p>　　計(jì)算軸的載荷 由T==9549×P/n=9549×11/1460=71.9N.m</p><p>　　得 D≥=0.0395m=39.5mm</p><p>　　取泵軸的直徑為40mm</p><p>　　考慮到軸上零件從軸的兩端依次安裝，軸從右側(cè)裝

60、入（軸承軸承、卡環(huán)，軸上零件 依次從左側(cè)裝入(軸間套、右配油盤(pán)、轉(zhuǎn)子、定子、左配油盤(pán)、O型圈)。 </p><p>　　軸承處直徑：d1=40mm</p><p>　　軸承處長(zhǎng)度：(軸承寬度B+2mm+卡環(huán)厚度5mm+2mm=27mm)</p><p>　　轉(zhuǎn)子處直徑：d2=40mm</p><p>　　轉(zhuǎn)子處長(zhǎng)度：（轉(zhuǎn)子

61、寬度40mm+2配油盤(pán)厚度5mm=50mm)</p><p>　　后蓋到左配油盤(pán)之間的長(zhǎng)度（插入后蓋的長(zhǎng)度為30mm）</p><p>　　右配油盤(pán)到軸承左端之間的長(zhǎng)度</p><p><b>　　箱體內(nèi)部總長(zhǎng)度</b></p><p>　　箱體外部軸徑d3=36mm 長(zhǎng)度=40mm</p><p&g

62、t;　　選用普通鍵連接，按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》軸徑查相應(yīng)鍵的尺寸為：，其中，軸上槽深轂上槽深</p><p>　　按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》軸徑d3=36mm查相應(yīng)鍵的尺寸為其中，軸上槽深轂上槽深</p><p>　　2.2.3 軸承的選取</p><p>　　考慮用到滑動(dòng)軸承，，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，若選用圓柱滾子軸承軸承，型號(hào)為NF208，由參考書(shū)3查

63、得有關(guān)數(shù)據(jù)為：外徑D=80mm，孔徑，，，基本額定動(dòng)載荷Cr=51.5kN，基本額定靜載荷Cor=53kN。</p><p>　　軸承采用脂潤(rùn)滑，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用氈圈密封。</p><p>　　2.2.4 軸的受力分析及校核</p><p>　　先對(duì)葉片泵理論應(yīng)力值進(jìn)行粗略計(jì)算，由于忽略液體對(duì)轉(zhuǎn)子的作用。即可得輸入轉(zhuǎn)子的扭矩約為T(mén)= PpQ =1.2

64、L/s×6.9MPa=8280 Nm</p><p>　　對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行受力分析及力的分解，排油壓力對(duì)轉(zhuǎn)子的力可以分解為軸向力F和徑向力F（單位均為N），分解示意圖如2.3。</p><p>　　圖2.1 轉(zhuǎn)子受力分析圖</p><p><b>　　(1)軸的受力分析</b></p><p>　　圓周力F===41

65、4KN</p><p>　　徑向力F= Ftanθ=414×tan20=150.68KN</p><p><b>　?。?）確定跨度</b></p><p>　　L=×30＋5+40×=40mm</p><p>　　L=40×＋5+40+×27=78.5mm</p&

66、gt;<p>　　（3）求軸的支反力，做軸的受力圖</p><p><b>　　=139.75KN</b></p><p>　　F=F-=414-139.75=274.25N </p><p>　?。?）該截面軸徑，槽寬，槽深，則此截面的抗彎、抗扭截面模量W、WT分別為：</p>

67、<p>　　=10728.8mm</p><p><b>　　=5364.4mm</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得等效系數(shù)：，</p><p>　　由表1-7尺寸系數(shù)：，</p><p>　　由表1-8表面質(zhì)量系數(shù)：</p><p>　　由表1-12許用安全系數(shù)：&l

68、t;/p><p>　　由表1-4應(yīng)力集中系數(shù)：鍵槽處: ，；配合處： ，；按規(guī)定取中最大值,則，</p><p>　?。?）扭矩作用下的安全系數(shù)</p><p><b>　　=3.82</b></p><p>　　轉(zhuǎn)矩作用下的安全系數(shù)</p><p><b>　　=3.7</b

69、></p><p><b>　　綜合安全系數(shù)</b></p><p><b>　　滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度要求</b></p><p>　　2.2.5軸承壽命的校核</p><p>　　軸向載荷為：F==414-139.75=274.25N</p><p>　　徑向載荷為：F= F

70、tanθ=274.25×tan20=99.81N</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知，對(duì)于NF208型軸承，F(xiàn)===91.87N。</p><p>　　故右側(cè)軸承有“壓緊“的趨勢(shì)，左側(cè)軸承有被”放松“的趨勢(shì)，于是</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知軸承NF208（）的判別系數(shù)，故</p><p>　　再由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5

71、，查得,,,,因而軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為</p><p>　　，取中間值，，又上文已經(jīng)確定Cor=53kN，</p><p>　　假設(shè)軸承一年大修一次，</p><p>　　=56331930h</p><p><b>　　符合使用壽命要求。</b></p><p>　　2.2.6壓力調(diào)節(jié)端零件尺寸的

72、確定</p><p><b>　　(1)大活塞確定</b></p><p><b>　　材料45鋼</b></p><p>　　彈簧所受力為F= Ftanθ=414×tan20=150.68KN</p><p>　　最大壓力P=6.9Mp</p><p>　　有公式

73、PA= F可知，A= 218mm</p><p>　　受壓端直徑d==23.56mm</p><p><b>　　(2).彈簧的確定</b></p><p>　　由GB/T1239.6-92 可知，選取材料為65Mn,外徑取D=30mm,可得內(nèi)徑d=15mm,自由長(zhǎng)度l=65mm,壓縮量Δl=26mm。</p><p>

74、　　(3).調(diào)壓螺栓的選取</p><p>　　選取M12的螺栓，公稱(chēng)長(zhǎng)度l=30mm</p><p><b>　　(4).墊圈的確定</b></p><p>　　外徑，內(nèi)徑d=27mm,厚度H=5mm</p><p>　　注：零件配合時(shí)，滿(mǎn)足的工藝要求</p><p>　?。?）葉片和轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的

75、配合間隙機(jī)要室葉片和槽間的泄漏很小，又要使葉片在槽內(nèi)能自由滑動(dòng)，當(dāng)葉片厚度一定時(shí)，其配合間隙為0.01~0.02mm。</p><p>　?。?）葉片的寬度比轉(zhuǎn)子的寬度小0.01mm，轉(zhuǎn)子的寬度比定子的寬度小0.02~0.04mm.。</p><p>　　(3) 定子兩端面的平行度允差0.002mm。</p><p>　?。?）定子兩段和空垂直度允差0.008mm

76、。</p><p>　　（5）轉(zhuǎn)子兩端面平行度允許差0.003mm。</p><p>　　（6）葉片槽對(duì)轉(zhuǎn)子端面垂直度允許差0.02mm。</p><p>　?。?）葉片槽兩端面平行度允許差0.01mm。</p><p>　　（8）定子內(nèi)表面曲面粗糙度0.0004~0.0001mm。</p><p>　?。?）葉片滑動(dòng)

77、表面粗糙度0.1。</p><p>　　（10）配油盤(pán)表粗糙度0.2。</p><p>　　3 單作用葉片泵零件的三維實(shí)體建模</p><p>　　零件的結(jié)構(gòu)形狀是根據(jù)零件在裝配體中的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)的，盡管結(jié)構(gòu)形狀千變?nèi)f化，但卻都是有一些基本體組合而成。比如拉伸體、旋轉(zhuǎn)體、掃描體、放樣體。這些基本體在SolidWorks軟件中稱(chēng)為特征，可以從無(wú)到有建立特征，也可以編

78、輯特征。</p><p>　　3.1箱體類(lèi)零件建模</p><p><b>　　1 上端蓋的建模</b></p><p>　?。?）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“新建”，彈出“新建SolidWorks文件”的對(duì)話(huà)框。單擊“零件” 按鈕，再單擊窗口中的“確定”按鈕，單擊工具欄中的“文件”命令及下拉菜單中的“保存”，輸入文件名“上端蓋”，再單擊“保存”完成文

79、件命名。(以下各尺寸均默認(rèn)單位mm)</p><p>　?。?）選擇工具欄中的“草圖繪制”按鈕，選擇繪圖界面中的“前視基準(zhǔn)面”，確定繪圖基準(zhǔn)面，單擊“直線(xiàn)”按鈕，在下拉菜單中選擇“中心線(xiàn)”，以原點(diǎn)為中心，繪制一條水平線(xiàn)和豎直線(xiàn)。再單擊“直線(xiàn)”按鈕，繪制以原點(diǎn)為中心的長(zhǎng)方形。再單擊“直線(xiàn)”按鈕，在下拉菜單中選擇“中心線(xiàn)”，連接長(zhǎng)方形的對(duì)角線(xiàn)，單擊圓按鈕，在對(duì)角線(xiàn)上的四個(gè)定點(diǎn)方向換四個(gè)圓，選擇“智能尺寸”按鈕，分別單

80、擊長(zhǎng)方形邊線(xiàn)的頂點(diǎn)，確定長(zhǎng)度為50*60，選中繪制的四個(gè)圓，確定圓心的半徑為3,圓心到中心的距離為32，單擊“退出草圖”，選擇“特征”中的“凸臺(tái)拉伸” ，拉伸長(zhǎng)度設(shè)置為15，完成拉伸如圖3.1。</p><p>　　圖3.1 上端蓋螺紋孔拉伸</p><p>　?。?）選中凸臺(tái)拉伸2面，單擊繪制草圖，單擊圓按鈕，以中心為圓心，繪制半徑為15的圓，單擊“退出草圖”， 選擇“特征”中的“凸臺(tái)拉

81、伸” ，拉伸長(zhǎng)度設(shè)置為5，完成拉伸。選中凸臺(tái)拉伸3面，單擊繪制草圖，單擊“圓”按鈕，以直線(xiàn)頂點(diǎn)為圓心，繪制半徑為6的圓，單擊“退出草圖”， 選擇“特征”中的“拉伸切除”，選擇“完全貫穿”，鑄造面倒圓角，完成如圖3.2的零件圖。</p><p>　　3.2 上端蓋三維建模生成圖</p><p><b>　　2 前端蓋的建模</b></p><p>

82、;　?。?）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“新建”，彈出“新建SolidWorks文件”的對(duì)話(huà)框。單擊“零件” 按鈕，再單擊窗口中的“確定”按鈕，單擊工具欄中的“文件”命令及下拉菜單中的“保存”，輸入文件名“前端蓋”，再單擊“保存”完成文件命名。</p><p>　　（2）選擇工具欄中的“草圖繪制”按鈕，選擇繪圖界面中的“前視基準(zhǔn)面”， 單擊“直線(xiàn)”按鈕，在下拉菜單中選擇“中心線(xiàn)”，以原點(diǎn)為中心，繪制一條水平線(xiàn)和豎直線(xiàn)。再單

83、擊“直線(xiàn)”按鈕，繪制以原點(diǎn)為中心的長(zhǎng)方形。再單擊“直線(xiàn)”按鈕，在下拉菜單中選擇“中心線(xiàn)”， 擇“智能尺寸”按鈕，分別確定草圖長(zhǎng)方形的長(zhǎng)度，如圖3.3，單擊“退出草圖”，</p><p>　　（3）選擇“特征”中的“凸臺(tái)拉伸” ，拉伸長(zhǎng)度設(shè)置為40，選中凸臺(tái)拉伸面1，選擇工具欄中的“草圖繪制”按鈕，單擊“圓”按鈕，以原點(diǎn)為圓心，繪制半徑為20mm的圓，單擊“退出草圖”， 選擇“特征”中的“拉伸切除”，深度為55mm

84、,</p><p>　　選擇“特征”中的“凸臺(tái)拉伸” ，拉伸長(zhǎng)度設(shè)置為40，選中凸臺(tái)拉伸面1，選擇工具欄中的“草圖繪制”按鈕，單擊“圓”按鈕，以原點(diǎn)為圓心，繪制半徑為80mm的圓，選擇“特征”中的“凸臺(tái)拉伸” ，拉伸長(zhǎng)度設(shè)置為15mm。生成圖3.4。</p><p>　　圖3.3 前端蓋草圖 圖3.4前端蓋三維建模生成圖</p>&

85、lt;p>　　3.2 調(diào)流量端零件的建模</p><p>　?。?）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“新建”，彈出“新建SolidWorks文件”的對(duì)話(huà)框。單擊“零件” 按鈕，再單擊窗口中的“確定”按鈕，單擊工具欄中的“文件”命令及下拉菜單中的“保存”，輸入文件名“調(diào)壓彈簧”，再單擊“保存”完成文件命名。 </p><p>　?。?）選擇工具欄中的“草圖繪制”按鈕，選擇繪圖界面中的“前視基準(zhǔn)面”，

86、選中圓按鈕，將指針移動(dòng)到草圖原點(diǎn)，單擊并移動(dòng)指針，再次單擊，完成元的繪制。</p><p>　　單擊工具欄中的“智能尺寸”按鈕，。選擇圓，在左側(cè)彈出的對(duì)話(huà)框中輸入圓的半徑為22.5mm，單擊。</p><p>　　單擊菜單欄“插入”“曲線(xiàn)”“螺旋線(xiàn)/渦旋線(xiàn)”，在彈出的螺旋線(xiàn)屬性對(duì)話(huà)框中，設(shè)“定義方式”為“螺距”為4和“圈數(shù)”為10，單擊確定。</p><p>　?。?/p>

87、3）選擇右視基準(zhǔn)面，單擊草圖工具欄中的“圓”按鈕，將指針移動(dòng)到螺旋線(xiàn)起點(diǎn)捕捉到該點(diǎn)，并單擊移動(dòng)指針完成圓的繪制。單擊智能尺寸按鈕設(shè)置圓的半徑為3.5mm，單擊，然后單擊工具欄中的退出草圖按鈕。</p><p>　　（4）在command manager 特征中單擊“掃描”按鈕，將螺旋線(xiàn)設(shè)置為路徑，同時(shí)將簧條圓設(shè)置為輪廓，在“掃描”對(duì)話(huà)框中單擊確定。如圖3.5，完成彈簧的三維造型，如圖3.6。</p>

88、<p>　　圖3.5 彈簧路徑生成 圖3.6 調(diào)節(jié)彈簧三維圖</p><p>　　3.3 定子環(huán)定位端零件的建模</p><p>　　定子環(huán)固定端選用的是一個(gè)緊定螺釘，而緊定螺釘屬于標(biāo)準(zhǔn)件，所以直接可以從solidworks工具庫(kù)中選取。</p><p>　?。?）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“新建”，彈出“新建SolidWo

89、rks文件”的對(duì)話(huà)框。單擊“零件” 按鈕，再單擊窗口中的“確定”按鈕，單擊工具欄中的“文件”命令及下拉菜單中的“保存”，輸入文件名“緊定螺釘”，再單擊“保存”完成文件命名。 </p><p>　?。?）單擊菜單欄“工具”“插件”，如圖3.7在插件對(duì)話(huà)框軟件產(chǎn)品中選擇Solidworks Toolbox 和 SolidWorks Toolbox Browser,選擇確定。</p><p>　

90、　圖3.7 插件的選取</p><p>　?。?）單擊繪圖界面右側(cè)的“設(shè)計(jì)庫(kù)”按鈕，然后依次在零件庫(kù)中選擇“Toolbox”“GB” “screws” “緊定螺釘”，選擇“帶長(zhǎng)爪開(kāi)槽定位螺釘”，右擊選擇生成零件，在左側(cè)彈出的對(duì)話(huà)框中選擇類(lèi)型為M12，長(zhǎng)度定為60mm。，單擊確定。如圖3.8。</p><p><b>　　圖3.8 緊定螺釘</b></p>

91、;<p>　　對(duì)于與之對(duì)應(yīng)的六角螺母可以用同樣的方法完成三維建模，選擇時(shí)選用“螺母”“六角螺母”“球面六角螺母”如圖3.9，在這里就不做介紹。</p><p>　　圖3.9 六角螺母的調(diào)用</p><p>　　3.4 配油零件的建模</p><p><b>　　轉(zhuǎn)子三維圖的建模</b></p><p>&

92、lt;b>　　圖3.10 定子環(huán)</b></p><p>　　（2）葉片三維圖的模型</p><p><b>　　圖3.11葉片</b></p><p>　?。?）配油盤(pán)的三維建模</p><p><b>　　圖3.12 葉片</b></p><p>　?。?/p>

93、4）轉(zhuǎn)子的三維建模</p><p><b>　　圖3.13轉(zhuǎn)子圖</b></p><p>　　4 單作用葉片泵的虛擬裝配</p><p>　　4.1 配油裝置的裝配</p><p>　?。?）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“新建”，彈出“新建SolidWorks文件”的對(duì)話(huà)框。單擊“裝配體” 按鈕，再單擊窗口中的“確定”按鈕，單擊

94、工具欄中的“文件”命令及下拉菜單中的“保存”，輸入文件名“裝配體1”，再單擊“保存”完成文件的命名。</p><p>　?。?）單擊“插入零部件” ，在左側(cè)“插入零部件”對(duì)話(huà)框中選擇打開(kāi)文檔的“瀏覽”，在軸所在的文件夾中選取軸的零件圖，將光標(biāo)移至界面中央，單擊鼠標(biāo)插入軸零件，用同樣方法插入鍵零件和轉(zhuǎn)子零件圖。</p><p>　?。?）單擊裝配體工具欄中的配合按鈕，界面的左側(cè)出現(xiàn)Prope

95、rty Manager,如圖4.1，在界面的圖形區(qū)域中選擇軸上的鍵槽側(cè)面和鍵的側(cè)面，單擊“重合”按鈕，然后單擊按鈕完成鍵與軸之間側(cè)面的配合。</p><p>　　用相同的方法，選取鍵與鍵槽地面，配合關(guān)系選擇重合，鍵端面和鍵槽側(cè)面，配合關(guān)系選擇重合。</p><p>　?。?）選中轉(zhuǎn)子軸配合的圓柱面，同時(shí)選中軸的圓柱面，單擊“軸同心”按鈕，再單擊完成軸與轉(zhuǎn)子同軸心的配合關(guān)系。</p&g

96、t;<p>　　選取轉(zhuǎn)子的上端面，在選擇軸大直徑端的端面，單擊“距離”選項(xiàng)，設(shè)定距離值為55mm,再單擊后完成整個(gè)軸與轉(zhuǎn)子的配合。如圖4.2。</p><p>　　圖4.1配合關(guān)系的確定 圖4.2 裝配體1</p><p>　　4.2 調(diào)壓裝置零件之間的配合</p><p>　　調(diào)壓裝置主要是用來(lái)調(diào)壓和單作用葉片

97、泵的反饋工作的完成，在實(shí)體造型的過(guò)程中主要考慮到零件的密封性和彈簧的壓力調(diào)節(jié)大小，來(lái)決定彈簧的長(zhǎng)度和其承載壓力的大小，所以調(diào)壓端零件的尺寸主要是根據(jù)上面通過(guò)壓力的計(jì)算而得到的尺寸完成圖形的三維造型。</p><p>　?。?）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“新建”，彈出“新建SolidWorks文件”的對(duì)話(huà)框。單擊“裝配體” 按鈕，再單擊窗口中的“確定”按鈕，單擊工具欄中的“文件”命令及下拉菜單中的“保存”，輸入文件名“裝配

98、體2”，再單擊“保存”完成文件的命名。</p><p>　　（2）單擊“插入零部件” ，在左側(cè)“插入零部件”對(duì)話(huà)框中選擇打開(kāi)文檔的“瀏覽”，在調(diào)壓裝置所在的文件夾中選取彈簧的零件圖，將光標(biāo)移至界面中央，單擊鼠標(biāo)插入彈簧零件，用同樣方法插入墊片墊圈和活塞的零件圖。</p><p>　?。?）單擊裝配體工具欄中的配合按鈕，界面的左側(cè)出現(xiàn)Property Manager,在界面的圖形區(qū)域中選擇墊

99、圈的圓柱面和墊片的圓柱面，單擊“軸同心”按鈕，然后單擊按鈕完成墊片1與墊圈的同心配合。用同樣的方法完成墊片2的同心配合。</p><p>　　（4）選中墊片1和墊圈中的任意一個(gè)端面，在Property Manager中選中配合關(guān)系為“重合”，然后單擊按鈕完成墊片1和墊圈的重合關(guān)系的配合。用同樣的方法確定墊圈和墊片2的重合關(guān)系，在選取墊片2的重合面時(shí)，選擇沒(méi)有凸臺(tái)拉伸的一端即可。</p><p&

100、gt;　?。?）選中活塞的圓柱面，再選取墊片1的圓柱面，配合關(guān)系為同心，單擊按鈕。</p><p>　?。?）選擇設(shè)計(jì)樹(shù)Feature Manager中的“前視基準(zhǔn)面”，選中裝配體中的“參考幾何體” ，分別設(shè)置向上和向下的距離為32.5mm生成新的基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面4和基準(zhǔn)面5。</p><p>　?。?）單擊裝配體工具欄中的配合按鈕，選擇基準(zhǔn)面4和墊片2的下端面，配合關(guān)系選為“重合”，單擊按

101、鈕。用同樣的方法確定活塞和基準(zhǔn)面5的重合關(guān)系，完成調(diào)壓裝置零件之間的配合。如圖4.3。</p><p><b>　　圖4.3 裝配體2</b></p><p>　　4.3 箱體配合零件的裝配</p><p>　?。?）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“新建”，彈出“新建SolidWorks文件”的對(duì)話(huà)框。單擊“裝配體” 按鈕，再單擊窗口中的“確定”按鈕，單擊

102、工具欄中的“文件”命令及下拉菜單中的“保存”，輸入文件名“裝配體3”，再單擊“保存”完成文件的命名。</p><p>　?。?）單擊“插入零部件” ，在左側(cè)“插入零部件”對(duì)話(huà)框中選擇打開(kāi)文檔的“瀏覽”，在箱體裝置所在的文件夾中選取前端蓋、上端蓋、后箱體的零件圖，將光標(biāo)移至界面中央，單擊鼠標(biāo)插入后箱體零件，用同樣方法插入前端蓋和上端蓋的零件圖。</p><p>　?。?）單擊裝配體工具欄中的

103、配合按鈕，選中上端蓋的圓柱面和后箱體配油端的圓柱面，配合關(guān)系選為“軸同心”，單擊選項(xiàng)；再選中上端蓋的底面和后箱體配油端的上端面，配合關(guān)系選為“重合” ，單擊選項(xiàng)；最后選中上端蓋的側(cè)面面和后箱體配油端的側(cè)面，配合關(guān)系選為“平行” ，單擊選項(xiàng)。</p><p>　?。?）單擊裝配體工具欄中的只能裝配按鈕，單擊Porterty Manager中的“選擇”對(duì)話(huà)框，如圖4.4。將光標(biāo)移至圖形區(qū)域，并選中上端蓋的四個(gè)螺紋孔，

104、單擊“添加”，選擇“自動(dòng)更新長(zhǎng)度”，單擊單擊選項(xiàng)，完成智能扣件。</p><p>　　（5）重復(fù)上述操作，用同樣的方法，就可以完成前端蓋和后箱體的配合，最終生成裝配體3。如圖4.5。</p><p>　　圖4.4 箱體智能扣件 圖4.5 裝配體3</p><p><b>　　4.4 總裝配</b&g

105、t;</p><p>　?。?）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“新建”，彈出“新建SolidWorks文件”的對(duì)話(huà)框。單擊“裝配體” 按鈕，再單擊窗口中的“確定”按鈕，單擊工具欄中的“文件”命令及下拉菜單中的“保存”，輸入文件名“總裝圖”，再單擊“保存”完成文件的命名。</p><p>　?。?）單擊“插入零部件” ，在左側(cè)“插入零部件”對(duì)話(huà)框中選擇打開(kāi)文檔的“瀏覽”，在三維零件裝置所在的文件夾中選取

106、裝配體1、裝配體2、裝配體3的裝配圖、后配油盤(pán)、定位銷(xiāo)，將光標(biāo)移至界面中央，單擊鼠標(biāo)插入裝配體1，用同樣方法插入裝配體2和裝配體3的裝配圖。</p><p>　　（3）單擊裝配體工具欄中的配合按鈕，選取定位銷(xiāo)的圓柱面和后箱體上銷(xiāo)孔的圓柱面，配合關(guān)系選為“軸同心”，單擊選項(xiàng)確定，選中定位銷(xiāo)的端面和后箱體上銷(xiāo)孔的端面，配合關(guān)系選為“重合” ，單擊選項(xiàng)確定。用同樣的方法確定另外一個(gè)定位銷(xiāo)的配合關(guān)系。</p>

107、<p>　　（4）進(jìn)行裝配體1和裝配體3的裝配，為了便于裝配，需要將前端蓋隱藏，具體方法是先選擇設(shè)計(jì)樹(shù)Feature Manager中的前端蓋選中，后右擊選中“隱藏零部件”選項(xiàng)，顯示隱藏。</p><p>　　單擊裝配體工具欄中的配合按鈕，選中軸的圓柱面，同時(shí)選中裝配體3中后箱體直徑為40mm的圓柱面，配合關(guān)系選為“軸同心”，單擊選項(xiàng)確定，選中轉(zhuǎn)子的右端面，同時(shí)選中后配油盤(pán)的左端面，配合關(guān)系選為“重

108、合” ，單擊選項(xiàng)確定。</p><p>　?。?）單擊“插入零部件” ，在左側(cè)“插入零部件”對(duì)話(huà)框中選擇打開(kāi)文檔的“瀏覽”，插入軸承和彈簧卡環(huán)的零件圖，如圖4.6和圖4.7，軸承和彈簧卡環(huán)是從標(biāo)準(zhǔn)件中調(diào)入，單擊裝配體工具欄中的配合按鈕，選擇軸承的內(nèi)圓柱面與軸的圓柱面，配合關(guān)系選為“軸同心”，單擊選項(xiàng)確定，選中軸承的內(nèi)圓柱面的端面與軸的直徑為40mm的端面，配合關(guān)系選為“重合” ，單擊選項(xiàng)確定，完成軸承的配合關(guān)系。

109、在選擇彈簧卡環(huán)的內(nèi)圓柱面和軸承的外圓柱面，配合關(guān)系選為“軸同心”，單擊選項(xiàng)確定，選中彈簧卡環(huán)的端面和軸承外圈的端面，配合關(guān)系選為“重合” ，單擊選項(xiàng)確定，完成卡環(huán)與軸承的配合。</p><p>　　圖4.6 滾子軸承 圖4.7 彈簧擋圈</p><p>　　（6）上端蓋和后箱體的配合屬于智能扣件，通過(guò)配合關(guān)系為“軸同心”確定同軸關(guān)系，選擇四個(gè)螺

110、紋孔，用智能扣件即可完成其配合，在這里不多做介紹。</p><p>　?。?）單擊“插入零部件” ，在左側(cè)“插入零部件”對(duì)話(huà)框中選擇打開(kāi)文檔的“瀏覽”，插入調(diào)節(jié)螺桿和調(diào)節(jié)螺母的零件圖，同時(shí)插入裝配體2，</p><p>　　單擊裝配體工具欄中的配合按鈕，選擇調(diào)節(jié)螺桿的螺紋和螺母的螺紋，選擇“配合”“機(jī)械配合”“螺旋”，如圖4.8，“圈數(shù)”為18，“距離/圈數(shù)”為2，單擊選項(xiàng)確定，單擊“插入

111、零部件” ，在左側(cè)“插入零部件”對(duì)話(huà)框中選擇打開(kāi)文檔的“瀏覽”，選取裝配體2的裝配圖，單擊裝配體工具欄中的配合按鈕，選取墊片的端面，和螺桿的下端，配合關(guān)系選為“重合”如圖4.9，單擊選項(xiàng)確定，完成整個(gè)流量調(diào)節(jié)端的配合。</p><p>　　圖4.8 螺栓的配合選取 圖4.9螺母的定位</p><p>　?。?）重復(fù)上述螺旋配合的方法，就可以完成固定端

112、螺紋固定端和流量調(diào)節(jié)端螺紋的配合，同時(shí)用插入零件的方法插入定子環(huán)零件后，選擇流量調(diào)節(jié)端和壓力調(diào)節(jié)端的配合關(guān)系為“相切” ，完成定子環(huán)的配合。</p><p>　　（9）用插入零件的方法插入葉片零件后，單擊裝配體工具欄中的配合按鈕選擇葉片的側(cè)面和轉(zhuǎn)子的端面，配合關(guān)系選為“重合” ，單擊選項(xiàng)確定，選擇葉片的正面和葉片槽面，配合關(guān)系選為“重合” ，單擊選項(xiàng)確定，選擇葉片的頂端的輪廓線(xiàn)，和葉片槽的內(nèi)圓柱面，配合關(guān)系為“相

113、切” ，單擊選項(xiàng)確定，重復(fù)同樣的操作后，可以完成其余十個(gè)葉片的裝配。</p><p>　　至此，所有的裝配都已完成，總裝圖如圖4.10。</p><p><b>　　圖4.10總裝圖</b></p><p>　　5 單作用葉片泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析</p><p>　　5.1 對(duì)于葉片頂端的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析</p>