1、专业文档尽在我主页 斜盘式轴向柱塞泵设计 专业文档尽在我主页 摘要 现代液压传动中，柱塞泵是使用最广的液压动力元件之一，其性能好坏是影响液压系统工作性能的关键。相对于日益提高的高压、大流量、高功率密度、高集成度、多样的控制形式等要求，我国的柱塞泵设计和制造已远远落后于世界先进水平。 本论文在详细分析国内外轴向柱塞泵结构类型及其特点的基础上，设计了一种斜盘式轴向柱塞泵，结构紧凑合理、变量控制灵活多样、集成性好。完成斜盘式轴向柱塞泵总装图及主要零件图，并利用三维软件 Pro/E进行三维建模，用 UG完成指定零件加工仿真及数控编程。对今后进行轴向柱塞泵的 研究和设计具有较高的参考价值。 关键词：斜盘
2、式轴向柱塞泵；加工仿真； UG 专业文档尽在我主页 Abstract Modern hydraulic transmission, piston pump is the most widely used in hydraulic components, its performance is one of the hydraulic system is the effect of the key work performance. Relative to the rising high pressure, big flow, high power density, high level of i
3、ntegration, various control requirements, our form of piston pump design and manufacturing has lags behind the world advanced level. This thesis on detailed analysis of domestic and international axial piston pump structure based on the types and characteristics, design a kind of swash-plate axial p
4、iston pump, compact structure, variable control agile diversity, integration. Complete swash-plate axial piston pump assembly figure and main parts graph, and using three-dimensional software Pro/E 3-d modeling, complete with UG designated parts processing simulation and CNC programming. In axial pi
5、ston pump research and design is of high reference value. Keywords: swash-plate axial piston pump; Machining simulation; UG专业文档尽在我主页 目 录 摘要 . 2 Abstract . 3 第 1 章 前言 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 液压技术发展历史 . 1 1.3 课题提出的意义 . 2 1.4 国内外研究开发水平及发 展趋势 . 2 第 2 章 斜盘式轴向柱塞泵设计方案 . 5 2.1 液压泵的原理与分类 . 5 2.1.1 液压泵的传动和工作原理 .
6、 5 2.1.2 液压泵的分类 . 6 2.2 斜盘式轴向柱塞泵主体设计方案的确定 . 6 2.2.1 斜盘式轴向柱塞泵的的基本分类及其特点 . 6 2.2.2 主体设计方案的确定 . 错误 !未定义书签。 2.3 斜盘式轴向柱塞泵的性能参数 . 错误 !未定义书签。 2.3.1 压力 p（单位 Pa） . 错误 !未定义书签。 2.3.2 排量和流量 . 错误 !未定义书签。 2.3.3 功率和效率 . 错误 !未定义书签。 2.4 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 斜盘式轴向柱塞泵基本设计及计算 . 错误 !未定义 书签。 3.1 斜盘泵柱塞回程机构的基本设
7、计 . 错误 !未定义书签。 3.2 整体基本结构选定 . 错误 !未定义书签。 3.3 柱塞泵的主要技术指标及设计计算 . 错误 !未定义书签。 3.3.1 柱塞泵主要参数 . 错误 !未定义书签。 3.3.2 柱塞的直径、行程及理论与实际排量的计算 . 错误 !未定义书签。 3.3.3 配流盘的设计计算 . 错误 !未定义书签。 3.3.4 滑靴的设计计算 . 错误 !未定义书签。 3.3.5 泵的容积效率分析 . 错误 !未定义书签。 3.3.6 缸体计算和柱塞强度计算 . 错误 !未定义书签。 3.3.7 定心弹簧计算 . 错误 !未定义书签。 3.3.8 传动轴计算 . 错误 !未定
8、义书签。 3.3.9 轴承（ 7008C）寿命计算中心 . 错误 !未定义书签。 3.3.10 手动变量机耕的设计计算 . 错误 !未定义书签。 3.4 泵的噪音来源与改进 . 错误 !未定义书签。 3.4.1 噪音 来源分类 . 错误 !未定义书签。 3.4.2 摩擦副的影 响因素 . 错误 !未定义书签。 3.4.3 零件材料的选择 . 错误 !未定义书签。 3.4.4 引发摩擦副噪声的原因 . 错误 !未定义书签。 3.4.5 怎样减小摩擦来降低噪声 . 7 第四章 零部件的加工仿真 . 9 4.1NX CAM 简介 . 9 4.2 CAM 与 CAD 关系 . 9 专业文档尽在我主页
9、4.3 NX6.0 CAM 编程步骤 . 10 4.3.1 创建几何体 . 11 4.3.2 创建方法 . 11 4.3.3 创建刀具 . 12 4.3.4 创建程序 . 13 4.3.5 创建操作 . 13 4.4 NX6.0 CAM 后处理 . 14 4.5 零件加工仿真实例题 . 14 4.5.1 泵外壳型腔铣加工 . 14 4.5.2 泵体法兰的孔加工 . 16 总 结 . 19 参考文献 . 20 致 谢 . 21 专业文档尽在我主页 第 1 章 前言 1.1课题背景 随着科学技术的高速发展，液压传动在航空航天、起重机械、矿山机械和船舶等各个领域中，都得到了日益广泛的应用。作为液压系
10、统中应用最广泛的动力元件，斜盘式轴向柱塞泵是整个液压系统的核心。提高斜盘式轴向柱塞泵的性能、寿命和可靠性，是改善液压系统工作性能的关键。 当前，斜盘式轴向柱塞泵的发展趋势是：高压、大流量、低噪声、高功率密度、高集成度、多样的控制形式以及优良的动态性能。例如：由于大型液压挖掘机每单位土石方费用远低于中小型挖掘机，因此得到迅速发展，相应地对斜盘式轴向柱塞泵的高压、高 速和大流量要求就日益提高，而且为达到节能等要求，还需要斜盘式轴向柱塞泵的变量机构能够进行灵活、可靠的控制。在容积式斜盘式轴向柱塞泵中，现在只有柱塞泵是能够同时实现上述要求的最理想的斜盘式轴向柱塞泵。相对于当前的应用需求和前景，我国的柱
11、塞泵设计和制造技术 40年来却鲜有变化，结构老化、控制方法单一，已远远落后于国外的先进水平。按所搜集的统计资料来看，尽管进口斜盘式轴向柱塞泵价格不菲，却由于性能优良、可靠性高，占据了我国一半以上的市场份额。研制我们自己的高性能柱塞泵，不仅本身具有巨大的市场前景，而且对改变国外产品一统天下的现状，提高我国工程机械从整机到零部件的国产化率，降低我国工程机械的制造成本并提高其在国际市场上的竞争力，都有着深远的意义。 1.2 液压技术发展历史 液压技术应用开始于十八世纪末，它是随着流体力学理论的发展而建立起来的一门新技术。早在公元前 250 年，希腊的著名学者阿基米德就发表了“论浮体”的论文。其后发展
12、缓慢，直到公元 1612 年意大利著名科学家伽利略发表了“潜体的沉浮原理”，1643 年托里西里导出了孔口出流公式， 1650 年帕斯卡发现了压力传递原理。 1686 年牛顿提出了粘性流体的内磨擦定律才为流体力学 的进一步发展奠定了新的基础。此后，十八世纪中叶，丹尼尔 -伯努利发现了流动液体的能量守恒定律。十九世纪初纳维一斯托克斯建立了粘性流体的运动方程、泊肃叶进行了管内液体流动实验雷诺提出了两种流态：层流和紊流。二十世纪伯拉修测定管内液流磨擦系数，詹尼分析水击现象的体质，普朗特进行边界层流的研究等，使液体力学有了很大的发展，成为许多门学科的基础理论。 专业文档尽在我主页 液压技术的发展、应用
13、和完善主要是在近几十年。很早以前人们就己经利用流体来驱动简单的机械。水压机是工业上第一次应用液压传动技术。随着各种液压元件的研制、发明液压技术进入 了一个广泛应用、快速发展的阶段。近年来，为了适应各种场合的需要，液压技术己逐步形成为一门有着广泛的应用领域和发展比较完善的应用科学。 1.3 课题提出的意义 当今国内的工业社会，尚处于发展阶段，所以中、重型工业占主导地位。而液压传动因其自身独特的特点被大量应用于各中、重型业中。斜盘式轴向柱塞泵作为液压传动的一个主要动力结构，自然对其的需求量很大。 CY14-1型轴向柱塞泵是目前国内使用较多的一类斜盘式轴向柱塞泵。因其市场广阔，所以对其有开发研究有着
14、不错的前景。首先广泛收集和查阅柱塞泵的相关资料，并进行详细分析 和归纳总结，以确定所设计柱塞泵的基本结构类型；再利用液压系统设计手册和柱塞泵设计相关参考资料等对柱塞泵进行具体的结构尺寸设计本次设计。对 CY14-1型泵的设计，就是从加工工艺方面，提高性能来着手，以提高公司泵的质量，提高市场竞争力。 1.4 国内外研究开发水平及发展趋势 机械传动、电气传动、液压传动及气压传动是目前工业中最常用的几种传动方式。而液压传动因其工作压力高、传输功率与执行机构的重量比较大、可以无级变速等特点，现在被广泛地应用于各种工程机械之中。而液压传动中一个很重要的能量转化元件 斜盘式轴向柱 塞泵，更是应用之广泛。邵
15、阳维克液压有限责任公司是全国最大产量的轴向柱塞泵公司，去年的泵的销售额达七八千万，并不断的提高，今年预计销售额达到近一亿。可见现在工业市场对于泵的需求量是相当大的。但是，每年返回三包的泵的数量也不少，公司泵的在三包服务在一年以内。而国外的进口泵（主要以美国和德国为主），一般三包时间都在三四年以内，有的甚至更长。这也就是，为什么进口泵能够在价格上高于国内价格的几倍，甚至十倍的原因所在。另外在外型上来讲，进口泵更加美观、更加轻巧便利。因此，在国内，对于泵的改进是必需的，而且还有相当长的路 要走。同行业中，北京华德液压由于引进了德国进口低噪音和高性能泵技术，在泵的生产及销售中跑到了前面，他们生产的泵
16、虽然价格昂贵，但是以低噪音、高性能以及外表美观而著称 1。在国外，美国 PVB轻型高性能泵与西德的 CY系列低噪音及高性能泵，处在世界领先地位，我们国内的很多液压厂家，都各自的引进了相关的技专业文档尽在我主页 术，发展生产。但由于技术力量的薄弱，在质量与外观上，缺乏竞争力。据了解，现在国内有很多私营企业，宁愿花高价从国外购置高价的进口泵，也不愿意尝试国内的“本土泵”。所以，国内泵的发展趋势就是低噪、轻型及高性能。谁能更快 更早的掌握这种技术，谁就能在同行业中拥有最强的竞争力，最广的市场，最高的利润。液压传动的高压、大流量趋势，使柱塞泵尤其是轴向柱塞泵的应用日益广泛。轴向柱塞泵主要分为斜盘式和斜
17、轴式两大类。两种类型的泵各有所长，从上世纪初先后出现以来，就相互竞争，各自都在不断改进和发展。 目前世界上生产斜轴泵的公司主要有三家：德国力士乐 (Rcxroth)公司、林德(Linde)公司和瑞典的 VOAC公司。如上所述，斜轴泵由于其结构上的缺点和限制，排量在 250ml r以下的变量泵正逐步丧失竞争优势，但大排量泵还非其莫属。如力士乐公 司生产的 A7V系列泵，排量可达 1000ml r。至于斜盘泵，目前世界上则有多家公司生产。其中比较著名的有美国伊顿 (Eaton)公司、丹尼逊 (Denison)公司、德国的力士乐公司、林德公司等。斜盘式轴向柱塞泵由于配油盘与缸体、滑靴与柱塞这两对运动
18、副都采用了静压支承，具有结构紧凑、零件少、工艺性好、成本低、体积小、重量轻等优点，从而得到了迅速发展。 轴向柱塞泵是高技术含量的液压元件，结构、品种繁多，制造工艺复杂，在当今许多液压元件结构发展相对稳定的情况下，轴向柱塞泵的结构、材料、变量控制方式等方面却仍在继续发 展。目前，关于轴向柱塞泵的研究主要集中在两方面。 其一是关于滑靴和斜盘之间、配流盘和缸体之间这两对关键摩擦副的研究。 一方面从材料入手，改变材料成份或其表面处理方式，以提高材料的耐磨性和减小摩擦副的摩擦、磨损。另一方面利用静压支承原理对摩擦副处进行分析，对斜盘或配流盘的结构进行改进以期改善其润滑状态，减小振动，降低噪声。例如：我国
19、兰州理工大学的那成烈教授对斜盘式轴向柱塞泵的配流原理进行了改进和创新，并且在此基础上研究出了于 1994年获国家发明专利的“低噪声轴向柱塞泵的配流盘”，通过设置配流盘的错配角以及采用 不同的减振槽形状等，可以同时减弱或消除配流过程中的液压冲击和气蚀现象，并能使柱塞油缸预升、预卸压力梯度极值的绝对值最小。 其二是变量控制方式的研究。由于电液比例阀制造成本低，对液压油污染不敏感，使用可靠，维护简单，已在大部分领域取代了电液伺服阀。由电液比例阀控制的变量泵以及由它们组成的液压系统完美地体现了电子信息技术和液压技术的结合。如：图1-1所示的 Rexroth公司生产的 DFE电路闭环控制柱塞泵。该泵靠两
20、个单作用的柱塞 3专业文档尽在我主页 和 4驱动斜盘，即相当于一个双作用变量柱塞驱动斜盘。斜盘 1位置由一个螺旋角传感器 7感应 以检测泵的排量，实时系统压力值由一个压力传感器感应，而电液比例控制阀阀芯 9的位置由位置传感器 6感应。响应控制器将斜盘位置及压力实际值与输入命令值相比较后形成反馈信号，再根据反馈信号改变螺线管 8的电流大小以改变阀芯 9的位置，从而改变泵的输出流量以及系统压力，使其趋于输入命令值。这种控制能满足复杂的工作要求，不但快速、准确，而且可靠性高。该泵集传感器、放大器、电液比例阀于一身，比较典型地反映了轴向柱塞泵与电子技术的结合。 图 1-1 Rexroth 公司生产的
21、DFE 电路闭环控制柱塞泵专业文档尽在我主页 第 2 章 斜盘式轴向柱塞泵设计方案 2.1 液压泵的原理与分类 2.1.1液压泵的传动和工作原理 液压传动原理：液压传动技术的发展与流体力学的理论研究有着密切的关系，液压传动技术的工作原理就是流体力学中的一个原理，称为巴斯噶原理。巴斯噶原理。内容如下： (1)作用在密封容器中的静止液体的一部分上的压力，以相等的压力传递到液体的所有部分 (2)压力总是垂直作用于液体内的任意表面的 (3)液体中各点的压力在所有的方向上都相反 液压泵是液压系统的主要元件，同时也是液压传动一个不可缺少的能量转换装置。斜盘式轴向柱塞泵 是将原动机的机械能转换成工作液体的压力能，在液压系统中，斜盘式轴向柱塞泵作为动力源提供液压传动所需的流量和压力。它的工作原理是：靠密封的工作容积发生变化而进行工作，属于容积式泵。斜盘式轴向柱塞泵的工作原理如图 2-1 所示： 1-缸体 2-偏心轮 3-柱塞 4-弹簧 5-吸油阀 6-排油阀 A-偏心轮下死点 B 偏心轮上死点 图 2-1 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图
