1、 毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 ZB227 轴向柱塞泵的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题意义 1.国内外研究动态 轴向柱塞泵是液压系统中重要的动力元件和执行元件，广泛地应用在工业液压和行走液压领域，是现代液压元件中使用最广的液压元件之一。此外，由于轴向柱塞泵结构复杂，对制造工艺、材料的要求非常高，因此它又是技术含量很高的液压元件之一。 液压传动是流体传动的一种，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传 动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 1795 年英国约瑟夫 布拉曼，在
2、伦敦用水作为工作介质 ,以水压机的形式将其应用于工业上 ,诞生了世界上第一台水压 机。 1905 年将工作介质水改为油 ,又进一步得到改善。第一次世界大战 (1914-1918)后液压传动广泛应用 ,特别是 1920 年以后 ,发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间 ,才开始进入正规的工业生产阶段。 1925 年维克斯 (F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵 ,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。 20 世纪初康斯坦丁 尼斯克对能量波动传递所进行的理论及实际研究 ;1910 年对液力传动 (液力联轴节、液力变矩器等 )方面的贡献，使这两方面领域
3、得到了发展。 第二次世界大战 (1941-1945)期间 ,在美国机床中有 30%应用了液压传动。近年来，为了适应各种场合的需要，液压技术已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。它作为一种重要的工业自动化基础件 ,已与微电子技术、传感技术紧密结合 ,形成并发展成为包括传动、控制、检测、校正在内的综合自动化技术 ,其内涵较之传统的液压技术更加丰富而完整。 1.1.2 液压 技术的地位 液压传动作为一种传动方式 ,由于具备功率密度高、结构小巧、配置灵活、组装方便、可靠耐用等独到的特点 ,已成功地用于一切需要中等以上功率输出 ,且需对运动过程进行灵活控制和调节的地方 ,是现代化传
4、动与控制的关键技术之一。液压技术和机械制造业的关系最为密切 ,主要用来满足生产过程自动化的需要和机械制造设备的需要。在金属切削机床、压力机、铸造、焊接等设备中 ,液压技术的应用已十分普及 ,如加工中心、组合机床加工自动线等 ,故它是机械加工自动化的重要基础件。此外 ,液压技术还广泛服务于其它许多技术装备 ,例如工程、 建筑、矿山、冶金、军用、石化、轧钢、农业、林业等机械。上至航天工业，下达地矿海洋开发，都可见到液压技术的踪迹。液压系统中元器件质量决定着整个设备的功能和寿命 ,是这些装备的核心配件 ,直接影响产品的质量和水平。液压技术还是弱电控制和机械强大功率输出之间理想的放大环节 ,随着机电一
5、体化的发展 ,作为简单可靠的机电接口的液压技术也越来越受到重视 ,像电磁阀、伺服阀、比例阀、数字阀等作为重要的接口器件都将得以不断完善、充实和更新。据统计工业发达国家的液压元件出口贸易值已远远超出整个机械制造业。二十一世纪是一个高度自动化的社 会 ,随着科技的发展和人类的新需要 ,大型智能型行走机器 人将应运而生。资料表明 ,液压技术作为能量传递或做功环节是其中必不可少的一部分。故无论现在还是将来 ,液压技术在国民经济中都占有重要的一席之地 ,发挥着无法替代的作用。 1.2 国内外液压技术研究开发水平及发展趋势 1.2.1 我国液压技术发展现状及趋势 由于国外液压技术发展的影响，我国现代化发展
6、的需要，我国液压技术的应用也有较大的发展，四十多年来我国液压行业坚持技术进步，加快新产品开发，取得良好成效，涌现出一批各具特色的高新技术产品。北京华德液压集 团公司的恒功率变量柱塞泵，填补了国内大排量柱塞泵的空白，适用于冶金、锻压、矿山等大型成套设备的配套。天津特精液压股份有限公司的三种齿轮泵，具有结构新颖、体积小、耐高压、噪声低、性能指标先进等特点。榆次液压件有限公司的高性能组合齿轮泵，可广泛用于工程、冶金、矿山机械等 领域。北京机床所的直动式电液伺服阀、杭州精工液压机电公司的低噪声比例溢流阀（拥有专利）、宁波华液公司的电液比例压力流量阀（已申请专利），均为机电一体化的高新技术产品，并已投入
7、批量生产，取得了较好的经济效益。此外天津特精液压股份有限公司的静液压传动装置和多路阀、湖州生力液压件公司的多功能滑阀、威海气动元件公司的组合调压阀的空气减压阀、贵州枫阳液压公司的液压泵站和液压换挡阀等，都深受用户的好评。 我国液压产品已形成具有一定生产能力和技术水平的生产科研体系。尤其是近十年来基础产品工业得到国家支持，装备水平有所提高，目前已能生产品种规格齐全的产品，已能为汽车、工程机械、农业机械、机床、塑机、冶金矿山、发电设备、石油化工、铁路、船舶、港口、轻工、电子、医药以及国防工业提供品种基本齐全的产品。通过科研攻关和产学研结合，液压伺服比例系统和元件等成果已用于生产 。在产品 CAD
8、和 CAT 等方面已取得可喜的进展，并得到广泛应用。并且在国内建立了不少独资、合资企业，在提高我国行业技术水平的同时，为主机提供了急需的高性能和高水平产品，填补了国内空白。但与国外发达国家比较，根据国民经济发展需要，还有较大的差距。 二、课题的研究意义及研究内容 课题的研究意义 随着工程机械、车辆工程及塑料机械等领域对柱塞泵日益增长的需求，柱塞泵具有广阔的市场前景，然而，限于国内制造水平以及设计水平等因素，国产柱塞泵的使用性能无法满足客户的要求。目前，市场上的高性能柱塞泵大部分是国外 产品或是国外技术中国制造的产品，柱塞泵的中高端市场逐渐被国外厂商所垄断，这极大制约了中国制造业的发展，因此，研
9、制高性能的柱塞泵对于提升国产工程机械和工业机械的国内外市场竞争力，有很强的促进作用。液压噪声产生的原因比较复杂，有机械安装的原因，也有液流流速及压力的突然变化、密封配合和气穴等方面的原因，而轴向柱塞泵噪声主要来源是高压油从柱塞孔出来经缸体腰形孔到配油盘的冲击造成的。 减振降噪是关系到轴向柱塞泵发展前途的关键技术。随着社会的进步，人们对工作环境的要求越来越高，噪声是工作环境优劣的一个重要衡量指标。世界各 国对液压泵的噪声也有着明确的规定。在液压设备中，泵是液压设备的主要噪声源。轴向柱塞泵由于缸体输出的油液的不连续和吸油、压油腔的分离结构使其产生了较大的流量脉动和液压噪声，此外还有复杂流道产生的气
10、穴噪声。液压噪声和机械噪声的交织形成了轴向柱塞泵的整体噪声。 不同的原因引起不同的噪声，合理判断产生噪声的不同部位及特点是解决这一问题的关键，仅从理论上分析往往难以达到预期的效果，必须针对不同的情况，采用不同的措施，综合分析才能快速有效地降低噪声。本课题将柱塞泵减振降噪的研究对象综合为缸体、配流盘、柱塞等。这不仅拓宽了 减振降噪技术研究的思路，并且也提供了新的工程技术手段。 三、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 课题研究的主要内容： ZB227轴向柱塞泵改进设计 ，包括： 1. 轴向柱塞泵的市场需求调查，说明对其降噪及提高性能的开发前景和必要性。 2. 介绍轴向柱塞泵的工作原理，影响其噪音和
11、性能的有关因素。 3. 详细介绍如何选择有关的影响因素进行改进，并对改进前后的性能及噪音进行对比实验。 4. 讲解装配及试泵时的具体步骤及注意事项。 5. 绘制装配图和主要的零件图，编写设计说明书。 工程技术方案和准备采取的措施： 1、轴向柱塞泵的市场需求 报告，直接来源于本公司的销售部门，用事实说话。 2、在介绍轴向柱塞泵工作原理的时候，结合工作原理图进行说明。对于那些噪音及性能有影响的相关因素逐个详细的进行图示讲解。 3、对于改进前后的各种构除了进行文字及图示的比较，还将进行对比性实验。具体的从改进前后泵的噪音、使用时间、节能、省料等方面进行比较。 4、因为，液压传动要求很高的清洁度，所以
12、泵的装配及试车要求很严格，本设计，将会详细的从各个零部件的装配说起，保证出现的问题不发生在装配上。（注：六个月的三包维修经验发现，有好多泵所出现的问题都是发生在装配与使用 上） 5、对泵所需要的各类材料进行对比性的介绍，找出一种既价格实惠，又能满足使用要求的材料。 6、设计过程中所涉及的一些参数及技术要求，严格按照机械设计手册及工厂实际要求来做，减少设计修改时间。 拟解决的主要问题 本文主要建立了一个基于 轴向柱塞泵液压 系统。首先进行了介绍 轴向柱塞泵 目前国内外的发展状况，详细介绍了 轴向柱塞泵 的设计计算 . 三、研究步骤、方法及措施： 研究步骤 通过查阅大量的相关资料，了解当今关于 轴
13、向柱塞 的各方面的情况，重点了解设计方面。再通过具体调查，了解 轴向柱塞 的实际应用和设计制造 情况，最后得出结论，提出相关措施。 研究方法 实证分析，文献调查法 1 徐绳武 . 轴向柱塞泵和马达的发展动向 J . 液压气动与密封， 2003(4)： 10-15. 2 那成烈 . 轴向柱塞泵可压缩流体配流原理 M .北京：兵器工业出版社， 2003. 3 艾青林 , 周华 , 张增猛 , 等 .轴向柱塞泵配流副与滑靴副润滑特性试验系统的研制 J . 液压与气动， 2004(11)： 22-25. 4 翟培详 . 斜盘式轴向柱塞泵设计 M. 北京：煤炭工业出版社， 1978. 5 王伟健 . 低
14、噪声柱塞泵的设计与研究 D .兰州理工大学 , 2006 . 6 赵亚风 . 高压低噪声机电控制式柱塞泵 (JBP 系列 )的结构特点及性能 J . 重型机械 , 2001, (01) . 7 路甬祥 . 流体传动与控制技术的历史进展与展望 J .机械工程学报， 2001， 1-9. 8 许耀铭 . 油膜理论与液压泵和马达的摩擦副设计 M .北京：机械工业出版社， 1984. 9 严桃平 . 新型 柱塞泵的结构分析 . J淮阴工学院学报 , 2002, (03) . 10 管洪 . 泵的噪声 J . 噪声与振动控制 , 1985, (05) . 11 温三保 . 降低径向柱塞变量泵噪声的措施
15、J . 矿山机械 , 1995, (08) . 12 张耀宸 .机械加工设计手册 M.北京 .航空工业出版社 ,1987. 13 路甬祥主编 .液压气动技术手册 M.北京 .机械工业出版社 .2002. 14 何存兴主编 .液压元件 M.机械工业出版社 .1982. 15 Seeniraj, Ganesh Kumar. Model based optimization of axial piston machines focusing on noise and efficiency. Purdue University.bAgricultural and Biological Engineer
16、ing. 2009. 16 Theodorescu, Liviu. Study of dynamic cavitation in variable displacement axial piston pumps. Concordia University.Masters Abstracts International, 2005. 五、研究工作进度： （ 1） 2009 年 10 月 30 日 11 月 10日，下达任务书； （ 2） 2009年 1月 10日 2010年 1月 15日，完成开题报告、外文翻译、文献综述等； （ 3） 2010年 1月 10日 2011年 6月 1，前期检查；中期检查，论文形式审查，完成论文初稿；后期检查，论文形式修改、指导教师检查；初稿校对完成；接受学校检查，并准备毕业论文的定稿；准备答辩。
