恒压变量泵设计与性能分析

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1、燕山大学课 程 设 计 说 明 书（机电一体化课程设计）项目名称： 25ml/r恒压变量泵设计及控制特性仿真分析 姓 名： 闫桂山、张 帅、宋旭通、孙永海指导教师： 权 凌 霄 职 称： 讲 师 2012-11-171 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械工程学院 基层教学单位： 机电控制系 项目名称25ml/r恒压变量泵设计及控制特性仿真分析指导教师姓名权凌霄小组成员分工闫桂山：了解掌握各种恒压变量泵的工作原理和控制策略张帅：液压泵外壳三维建模宋旭通：液压泵仿真分析孙永海：说明书的编写项目考察知识点1.在理解反馈控制原理的基础上，初步了解液压

2、泵特别是变量轴向柱塞泵的变量形式和工作原理2.SOLIDWORKS的简单应用泵壳三维建模。3.Amesim的基本建模与仿真设计。项目设计参数25ml/r，恒压轴向柱塞泵，斜盘式项目实施内容1.设计恒压变量泵主体结构及变量机构（机-液反馈）。2.通过理论建模（机-液反馈传函）和仿真分析，给出25ml/r恒压变量泵变量机构的结构参数和工作参数。3.绘制25ml/r恒压变量泵三维零件模型、装配模型及相应的二维工程图。项目结题须提交材料1. 设计计算说明书2. 变量机构工作原理图A43. 泵的三维装配模型及二维工程图1*A1、8A24. 仿真分析报告、汇报PPT项目实施时间节点要求第一周：设计恒压变量

3、泵主体结构及变量机构（机-液反馈）。第二周：通过理论建模（机-液反馈传函）和仿真分析，给出25ml/r恒压变量泵变量机构的结构参数和工作参数。第三周：完成二维和三维图的绘制第四周：完成泵壳体模态分析，准备汇报。 第 74 页 共 74 页小组分工及贡献姓 名课题组分工闫桂山各种恒压变量泵的工作原理和控制策略的了解及其原理图绘制，恒压变量泵的设计计算，恒压变量AMESim仿真，Matlab仿真，恒压变量泵的测绘，word排版制作，PPT制作宋旭通恒压变量泵的原理分析，恒压变量泵AMESim仿真、恒压变量泵的原理分析，恒压变量泵的测绘，solid works三维爆炸视图的生成，word排版制作，P

4、PT制作张帅恒压变量泵的测绘，三维建模，二维图绘制，相关资料查询孙永海恒压变量泵的测绘，三维建模，二维图绘制，相关资料查询摘 要恒压变量泵是一种高效、节能、大功率的液压动力源，这种恒压能源与定量泵溢流阀恒压能源相比较具有效率高、节约能源，系统的发热量少从而可靠性提高等一系列优点。它广泛应用于工程机械、机床工业、航空航天工业等液压系统领域。本次课设以恒压变量泵设计及控制特性仿真分析为主要目的，通过国内外研究现状调研，原理结构分析、数学建模，对恒压变量泵有了直观的认识。最后对25ml/r恒压变量泵主体结构及变量机构进行了设计及受力校核，并应用AMESim、MATLAB、SolidWorks等软件进

5、行了三维建模和仿真分析。关键词恒压变量泵 三维建模 仿真分析 数学建模 变量机构目 录小组分工及贡献3摘 要4第1章 绪论81.1 恒压变量泵发展的背景81.2 恒压变量泵的国内研究现状81.3 恒压变量泵的国外研究现状8第2章 恒压变量泵概况92.1 恒压变量泵简介92.2 恒压变量泵的改进和发展102.2.1 第一代PCY141B恒压变量泵102.2.2 第二代PCY141B恒压变量泵112.2.3 第三代恒压变量泵(QPCY141 BK)132.2.4 国外恒压变量泵142.2.5我国QBP系列恒压泵15第3章 恒压变量泵原理分析173.1 恒压变量泵的工作原理173.2 恒压变量泵数学

6、建模183.2.1静态特征方程183.2.2动态数学模型19第4章 恒压变量泵主体及变量机构设计及分析234.1 轴向柱塞泵工作原理与性能参数234.1.1 轴向柱塞泵工作原理234.1.2 轴向柱塞泵主要性能参数244.1.2.1 排量流量与容积效率244.1.2.2扭矩与机械效率244.1.2.3功率与效率254.2 轴向柱塞泵主要零部件设计264.2.1柱塞设计264.2.1.1柱塞结构型式的选择264.2.1.2柱塞结构尺寸设计274.2.2滑靴设计304.2.2.1滑靴的结构型式的选择314.2.2.2滑靴结构尺寸设计324.2.3配油盘设计334.2.3.1过渡区设计334.2.3

7、.2配油盘主要尺寸确定344.2.3.3验算比压p、比功pv354.2.4缸体设计364.2.4.1通油孔分布圆和面积374.2.4.2缸体内外直径的确定374.2.4.3缸体高度H394.2.5柱塞回程机构设计394.3 轴向柱塞泵主要零件受力分析414.3.1柱塞受力分析414.3.2滑靴受力分析454.3.3配油盘受力分析47第5章 恒压变量泵solidworks建模分析505.1 SolidWorks软件及其特点分析505.2 恒压变量泵的测绘515.2.1 恒压变量泵测绘的意义515.2.2 恒压变量泵测绘的过程525.3 恒压变量泵的solid works建模54第6章 恒压变量泵

8、仿真分析556.1 软件AMESim介绍556.2 软件AMESim 的建模方法566.3 恒压变量泵建模分析57第7章 恒压变量泵的matlab仿真分析647.1 MATLAB/SIMULINK的液压系统仿真简介647.2 恒压变量泵的仿真建模647.2.1转速对系统性能的影响677.2.2调压弹簧刚度ks的影响68结论69心得70参考文献72第1章 绪论1.1 恒压变量泵发展的背景斜盘式轴向柱塞泵第一次应用于实践是在1906年，应用于军舰的炮塔上，距今已经有100多年的历史了；叶片泵自H.F.Vickers先生1925年发明以来也已经有80多年的历史了。但是恒压变量泵的发明的历史相比之下却

9、要短得多。20世纪70年代初，世界上发生第一次石油危机。为了节省能源，恒压变量泵应运而生。1.2 恒压变量泵的国内研究现状在国内，70年代中期，我国引进德国的1700轧机上已经大量应用力士乐公司的A1系列恒压变量泵。我国在1980年开始研制PCY恒压变量泵，1982年研制成功63PCYl4-1B恒压变量泵，并开始投放市场，满足各行业的需要。多年以来，PCY恒压变量泵得到不断改进和发展。到目前为止，我国PCY恒压变量泵的发展已经经过了3代的历史。目前，我国的变量泵噪声低，转速高、自吸能力好、可靠性高、重量也比前两代泵轻20%以上，而且随着科技的不断进步，恒压变量泵业从以前的单一品种发展成为有多种

10、结构和型号的适应于不同场合的恒压变量泵，并且渐渐的发展出了节能和环保的产品。我国第三代恒压变量泵主要有双级压力变量泵、三级压力变量泵、远距离无级调整压力的变量泵、负载传感变量泵和电液比例恒压变量泵等。1.3 恒压变量泵的国外研究现状国外一些液压公司也有十分成熟的恒压变量泵可供选用，例如力士乐、威格士、丹尼逊以及意大利的沙姆公司(SAM HYDRAIJK)等。另外，近来美国、日本、德国等国研究开发出的一种新型电液控制阀，它是通过脉冲宽度调制(PWM)信号(一般由计算机或PWM放大器产生)来控制阀的开启和关闭时间，即通过控制调制频率的大小来实现流量或压力的比例控制。它的控制方式较伺服阀、比例阀简单

11、得多，特别适合于计算机控制，是实现电液数字控制的最佳方式之一。它的显著优点还有对油液清洁度要求不苛刻、抗污能力强、响应速度快、结构紧凑、工作可靠、重复性好、寿命长以及价格便宜等，因此具有广阔的应用前景。第2章 恒压变量泵概况2.1 恒压变量泵简介恒压变量泵泵是通过调定调压弹簧设定工作压力、改变斜盘倾角实现变量的，变量系统的被控对象是斜盘组件，变量调节机构属于阀控缸式液压动力机构。其变量控制方式是利用泵的出口压力作为反馈信号，与调压弹簧调定值进行比较，然后再通过变量机构的位置控制作用来调节泵的排量，使泵的压力恒定。液压泵的排量调节是进行变量控制的基础和根本。系统的输入是调压弹簧的预紧力，输出是泵