三維偏心柱塞泵畢業(yè)設計說明書

PAGEword文檔可自由復制編輯 本科生畢業(yè)論文題目三維偏心柱塞泵的設計學院班級姓名學號答辯時間13806摘要 410590第一章緒論 4108321.1課題研究背景 6236541.2柱塞泵的分類 649491.3柱塞泵的國內外研究現(xiàn)狀 88041.4柱塞泵國內外發(fā)展趨勢 10167221.5本文研究內容 1115271第二章偏心柱塞泵結構原理及工藝分析 12217602.1偏心柱塞泵的結構結構原理 12151292.1.1偏心柱塞泵基本結構 12206872..12偏心柱塞泵的工作原理 13236422.2偏心柱塞泵部分零件工藝分析 1496362.2.1外蓋加工工藝規(guī)程設計 14205282.2.2襯套工藝規(guī)程設計 167872第三章偏心柱塞泵的主要零部件參數(shù)計算及分析 19256393.1曲軸的參數(shù)計算及分析 19280643.1.1軸的材料和需用應力的確定 19157113.1.2曲軸最小直徑的確定 19240813.1.3曲軸結構 2038003.1.4曲軸的校核 20153253.2柱塞的結構、設計強度校核 22202133.2.1柱塞的結構 22324223.2.2柱塞的強度校核 22200533.3泵體的設計 23138163.4鍵的選擇及強度校核 2425134第四章偏心柱塞泵三維模型的建立 24160284.1UG軟件的介紹 2499384.2泵體的繪制 25214114.2.2支撐板的繪制 25171574.2.3底面的繪制 26247854..2.4頂面的繪制 2769834.2.5泵體的最終造型 27269524.3偏心柱塞泵的裝配過程 287241第五章總結 3411430參考文獻 3515904致謝 36word文檔可自由復制編輯三維偏心柱塞泵設計羅超指導老師：張振國摘要：通過對偏心柱塞泵機構簡圖的分析,得出偏心柱塞泵的各個零件的相關數(shù)據(jù)。借助實體設計軟件強大的造型、裝配以及智能動畫功能，繪制出偏心柱塞泵的各個組成零件，并把各個零件通過三維球裝配、無約束裝配、約束裝配進行裝配。最后通過Solidworks實體設計軟件的智能動畫功能制作偏心柱塞泵的裝配動畫、拆卸動畫和運動過程動畫，并通過導出功能導出動畫，實現(xiàn)了三維軟件的三維動畫仿真過程。偏心柱塞泵；三維設計；實體設計；裝配Three-dimensionaleccentricpistonpumpdesignLuoChaoguideteacher:ZhangZhenguoAbstract:throughtheanalysisoftheeccentricpistonpumpmechanismdiagram,itisconcludedthattheeccentricpistonpumppartsofthedata.Withthehelpofpowerfulentitydesignsoftwaremodeling,assemblyandintelligentanimationfunction,drawthecomponentpartsoftheeccentricpistonpump,andputthroughthevariouspartsofthe3dassembly,assembly,constraints,anassemblyassemblywithoutconstraint.Finally,Solidworksentitydesignsoftwareoftheintelligentfunctionofanimationanimationeccentricpistonpumpassembly,disassemblyanimationandanimationmovementprocess,andthroughtheexportfunctionexportanimation,hasrealizedthe3dsoftwareof3danimationsimulationprocess.Keywords:eccentricpistonpump;3ddesign;Physicaldesign;assembly

現(xiàn)今社會用到的泵越來越多，種類也越來越多，各式各樣，可供人們選擇，而偏心柱塞泵就是其中的佼佼者，可以用在多重場合，柱塞泵可以解決很多其他泵解決不了的問題，如壓力，環(huán)境等。1緒論1.1課題研究背景液壓技術主要依靠密閉油路中液體介質的壓力能進行動力和信號的傳遞,在功率、密度、控制、布置、特性等方面具有極大的優(yōu)越性,其應用范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè),如航天、國防、礦山、船舶、建筑、機械、農業(yè)、生活與娛樂等。液壓技術在工程機械、啟閉裝置、壓力機械和各種自動控制設備等領域中得到了廣泛的應用,尤其是在重載、大功率驅動機電裝備和建設機械中的應用幾乎處于壟斷地位。然而,隨著電子信息技術和高新技術的快速發(fā)展,液壓技術必須克服制約其進一步發(fā)展的因素,加大研究限制其應用的基礎性和關鍵性問題,如泄漏、能耗大、噪聲脈動和可靠性較差等。當前,液壓技術主要的發(fā)展方向為高壓、高速、大功率、低噪聲、高可靠性,高集成化,并取得了重大的發(fā)展。液壓泵的發(fā)展歷史已將近一個世紀，其型式主要有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵。齒輪泵雖然具有結構簡單、成本低等優(yōu)點，但其效率低、不能變量、噪聲較大。斜盤式軸向柱塞泵相比變量葉片泵具有容積效率高、流量損失小、恒壓誤差等優(yōu)點，因此斜盤式軸向柱塞泵在性能、壽命、變量特性上都優(yōu)于變量葉片泵。特別是通軸式斜盤柱塞泵的變量形式豐富，能實現(xiàn)變量的智能化與網(wǎng)絡化而且由于在結構上便于與其它任何形式的馬達組合、外型尺寸小、布置方便、功率質量比大、總效率高，相比其它形式的泵更具競爭力和發(fā)展前途。從技術發(fā)展、實際市場占有量的變化趨勢、回路組合與節(jié)能方面來看，通軸式斜盤式柱塞泵的開發(fā)都具有更廣闊的發(fā)展空間。1.2柱塞泵的分類一般情況柱塞泵可以根據(jù)以下幾種分類依據(jù)來分類。（1）.柱塞泵在配流方式上可以分為兩種：閥配流式(如圖1.1)和配流盤式（如圖1.2）[1]。圖1.1閥配式柱塞泵圖1.2配流盤式柱塞泵原理圖(2).根據(jù)柱塞與軸的關系分為:徑向柱塞泵和軸向柱塞泵（如圖1.3），軸向柱塞泵又分為斜軸（如圖1.4）和直軸式（如圖1.5）。圖1.3徑向柱塞泵圖1.4直軸式軸向柱塞泵圖1.5斜軸式軸向柱塞泵(3)根據(jù)控制方式可分為：定量、變量（手動變量、壓力控制、流量控制、電液比例控制等）。1.3柱塞泵的國內外研究現(xiàn)狀目前就柱塞粟的特性研究存在不同的觀點,通常認為奇數(shù)柱塞性能優(yōu)于偶數(shù)柱塞,柱塞數(shù)量的增加有利于柱塞菜的特性優(yōu)化,但也存在不同觀點,王意認為實際油液存在可壓縮性,高壓油腔的回流作用形成幾何流量脈動,并在1982年提出偶數(shù)柱塞栗可以和奇數(shù)柱塞泵工作一樣好的設想。葉敏認為配流盤偏轉安裝已看不出奇數(shù)柱塞粟的流量脈動性能的優(yōu)越性。Atkinson則認為柱塞泵中存在比單純幾何脈動大的多的波動源,認為偶數(shù)柱塞栗也有很好的工作性能。Haarhans認為八柱塞在受力、噪音方面優(yōu)于九柱塞栗[6]。對于柱塞泵的研究存在多種方法,浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室的余佑官、龔國芳、胡國良對AMESim軟件及其基本特征做了介紹,并例舉了它在液壓系統(tǒng)中的應用;西北工業(yè)大學動力與能源學院動力控制系劉海麗、李華聰利用AMESim軟件對液壓機械系統(tǒng)建模仿真;重慶大學張紅偉利用現(xiàn)在最為流行的大型數(shù)學軟件MATLAB的仿真工具箱SIMULINK對其進行了運動和受力的仿真分析,為了能得到柱塞的整體應力分布情況綜合運用操作簡便的三維繪圖軟件SOLIDWORKS和大型有限元分析軟件ANSYS對柱塞進行了有限元分析。柱塞泵特性研究對于整個液壓系統(tǒng)性能有著至關重要的影響,因此國內外很多研究機構和液壓元件生產公司都對柱塞粟的特性尤其脈動問題投入了大量研究,進行了多方面的探索。為了進一步提高柱塞泵的特性,在考慮結構,系統(tǒng)特性、流場等因素基礎上,本文把目標主要放在如何優(yōu)化55mL/r柱塞泵特性上來,而國內外在優(yōu)化柱塞泵的特性方面已達到了多方位高精度水平。目前我國液壓行業(yè)已有生產研發(fā)企業(yè)400余家,其中重點核心企業(yè)35家左右,其中榆次液壓件廠和天津特精液壓股份有限公司以及長江液壓等企業(yè)為代表,目前量大而廣的工程機械,比如裝載機、推土機、叉車所需液壓件國內廠家基本可以滿足,只有液壓挖掘機等所需液壓元件需要部分進口,其中國內部分企業(yè)近年來消化吸收了日本、美國、德國等液壓技術,在此基礎上率先在行業(yè)內研制了新的產品,并投放市場,對提高我國液壓技術水平,增強我國行業(yè)競爭力具有推動作用。因此,目前我國液壓行業(yè)除少數(shù)在技術上還滿足不了要求需要進口外,其余無論在數(shù)量上、質量上以及技術水平基本上都能滿足我國工程機械配套要求。目前我國在液壓行業(yè)尤其柱塞栗研發(fā)生產方面存在的問題有:產品技術水平低;制造技術水平低;產品質量、可靠性有待進一步提高[17]。德國是老牌的液壓技術強國,其技術實力以Bosh-Rexroth為代表。該公司從液壓元件的鑄造起步,通過對美國液壓技術的吸收改進和創(chuàng)新,在眾多領域后來居上,成為世界上最大的液壓產品和液壓技術輸出國。目前Bosh-Rexroth在中國擁有第一大市場,推出了A4CSG、A4VSG、A4VS0和A10VSO等系列柱塞栗,我國許多高新技術裝備都依賴Bosh-Rexroth的技術和產品。美國是液壓技術的強國,以Parker、Eaton為代表的液壓企業(yè)的技術仍處于液壓行業(yè)的領先地位,孕育了像Caterpillar這樣的世界第一工程機械企業(yè)。日本的液壓技術來源于美國和德國,在液壓技術發(fā)展過程中是個后來者。日本液壓行業(yè)通過吸收消化和創(chuàng)新,形成了獨具特色并門類齊全的液壓技術,憑借多年努力實現(xiàn)了擠身世界液壓強國之列的夢想。日木液壓技術的代表之一Yuken推出了A、AR和A3H系列柱塞泵。中國液壓產業(yè)起步較晚,但是目前國家大力支持發(fā)展,孕育了像普什驅動等一大批大型液壓企業(yè),為我國的液壓發(fā)展起到了領軍與推動作用。國產軸向柱塞粟主要有引進國外技術的產品和我國自主研發(fā)的系列柱塞泵[2]。引進國外技術Rexroth、yuken等系列,性能介于國外產品和國內研發(fā)栗之間?？v觀國產軸向柱塞粟發(fā)展現(xiàn)狀,主要有以下特點:(1).就性能指標來講,國產Rexroth系列的排量、額定壓力、轉速都要比國產系列的大一些。(2).就市場份額來看,國產粟由于價格優(yōu)勢仍穩(wěn)定占有一定的低端市場份額,但利潤率低,由于性能不穩(wěn)定很難應用于工程機械、注塑機等領域,國產Rexroth產品有少量應用于起重機等領域。國外產品憑借性能優(yōu)勢占據(jù)了較大的高端市場份額。.就企業(yè)情況來看,在歐美,軸向柱塞菜的生產廠家是比較多的,但在國內比較有影響力的也只有6~8家,而且其中多數(shù)采用的是國外的技術。1.4柱塞泵國內外發(fā)展趨勢近年來隨著機電液一體化技術的長足發(fā)展,國外產品在技術上又有了新的發(fā)展,國外柱塞錄經過幾十年的發(fā)展和完善,各企業(yè)形成了成熟的設計理念,而國內在柱塞泵的研發(fā)設計方面也得到了很大的發(fā)展,國產柱塞泵與進口產品的差距主要表現(xiàn)在產品壽命、精度、噪聲、穩(wěn)定性、對環(huán)境污染,隨著能源的日趨緊張形勢的發(fā)展,節(jié)能型高性能柱塞泵已成為發(fā)展的重點和難點。由于柱塞泵技術具有重要的經濟價值和社會意義,近年來,軸向柱塞泵的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出了以下一些新的特點:高速化、高壓化是軸向柱塞泵的發(fā)展方向。這體現(xiàn)了其功率密度的提高,而且使其可以直接與發(fā)動機匹配,應用更為方便;(2)輕型軸向柱塞泵由于成本僅比葉片泉高20%左右,但是性能卻比其高不少,可以和葉片泵進行竟爭,這也是軸向柱塞栗的一個發(fā)展方向;(3)和電子技術相結合,實現(xiàn)多種控制方式。Rexroth公司推出的電子粟,實現(xiàn)對壓力流量進行精確的閉環(huán)控制。此外變頻控制也在液壓電梯、注塑機等領域逐步開始應用。所以國內外將會加大在柱塞泵的精度、噪聲、穩(wěn)定性、節(jié)能方面的研發(fā),這標志著斜盤式軸向柱塞泉未來發(fā)展趨勢將會在高精度、高效率、高功率、高速化、自動化、小型化、輕量化方向、節(jié)能、環(huán)保等方面實現(xiàn)大的突破和飛躍。1.5本文研究內容本課題研究首先對比分析國內外己成熟應用的柱塞泵,在此基礎上找出了國內外的差距,通過研究分析確定偏心柱塞泵的基本參數(shù)，以基本參數(shù)為前提,以理論分析研究和實驗為基礎進行柱塞泵的設計。主要包括偏心柱塞泵的原理與方法、偏心柱塞泵的制造工藝與可行性、完成偏心柱塞泵的設計、完成相應傳動系統(tǒng)的設計、完成總裝圖和零件圖的繪制。

第二章偏心柱塞泵結構原理及工藝分析2.1偏心柱塞泵的結構結構原理2.1.1偏心柱塞泵基本結構偏心柱塞泵是一種供油裝置，常用于機器的潤滑系統(tǒng)中，其柱塞靠泵軸的偏心轉動驅動，使柱塞做往復運動，因而不斷改變泵腔的容積和壓力，將潤滑油吸入泵腔，并排到潤滑系統(tǒng)中。主要由泵體、側蓋、柱塞、曲軸、圓盤、襯套、螺母、螺栓、螺柱、填料壓蓋等組成[3]。偏心柱塞油泵結構如圖2.1所示，曲軸10裝有柱塞3，曲軸轉動就帶動柱塞做上下往復運動。柱塞和圓盤6配合在一起，形成偏心柱塞油泵的密封容腔。泵體側面開有封油卸荷槽口，可防止油外泄和減輕螺釘拉力。鍵;2-曲軸；3-填料壓蓋；4、5–軸承；6-泵體；7-圓盤；8-保持架9、10-螺釘；11-柱塞；12-襯套；13-墊圈；14-泵體支架；15-螺栓圖2.1偏心柱塞泵的結構圖2..12偏心柱塞泵的工作原理（a）(b)(c)(d)圖2.2偏心柱塞泵原理示意圖（1）當曲軸上的偏心銷位于最高位置時，柱塞的位置也最高，進出油口都被封住。（2）當曲軸上的偏心銷按順時針方向旋轉，柱塞向左傾斜并下降，圓盤內腔空間逐漸增大而形成真空，圓盤向左擺動，進油口開放，油箱內的油在大氣壓的作用下被吸進內腔。（3）當偏心銷轉到柱塞最低位置時，圓盤的內腔空間最大，此時的進出油口都被圓盤封住，完成吸油過程。（4）當偏心銷轉到右側，柱塞向右傾斜并上升位置時，對油進行擠壓，圓盤向右擺動，出油口開放，壓力油開始輸出，從而完成輸油過程。機構簡圖如圖2.2：1-曲；2-柱塞；3-柱塞；4-機架圖2.2偏心柱塞泵機構簡圖2.2偏心柱塞泵部分零件工藝分析2.2.1外蓋加工工藝規(guī)程設計1、確定毛坯的制造形式泵蓋的材料在產品設計時已經確定，在制定零件機械加工工藝規(guī)程時，毛坯的選擇主要是選定毛坯的制造方法。由于泵蓋選用HT150作為材料，為了減少加工余量，提高勞動生產率，采用機器造型，機器造型生產率較高、鑄件尺寸精度高、表面光潔，勞動條件好，盡管機器造型需要專用設備和工藝裝備，投資較大，生產準備時間長，但在大批大量生產的情況下鑄件成本仍能顯著降低，該泵蓋的生產類型為大批生產，所以在鑄件造型上采用機器造型[4]。由于該零件的結構比較簡單，在工作工程中不會受很大的力。由于該端蓋在工作過程中要承受沖擊載荷，為增強其強度和沖擊韌度，和較好的組織，毛坯選用鑄件，該端蓋的輪廓尺寸不大，為提高生產率和鑄件精度，采用機器造型方法鑄造毛坯，選擇HT150。HT150灰鑄鐵具有良好的鑄造性、減震性、耐磨性和切削加工性能，適合鑄造該端蓋零件。2、擬定工藝路線擬定零件的機械加工工藝路線是制訂工藝規(guī)程的一項重要工作，擬定工藝路線時主要解決的問題有：選定各加工表面的加工方法；劃分加工階段；合理安排各工序的先后順序；確定工序的集中和分散程度?？紤]到實際經驗的缺乏，有限的時間，主要進行了定位基準的選擇、各表面加工方法的確定和工序順序的安排工作。3、定位基準的選擇定位基準的選擇是制訂工藝規(guī)程的一項重要工作。定位方案的選擇直接影響加工誤差，影響夾具的復雜性及操作方便性。定為基準的選擇分為粗基準和精基準。最初工序中，只能選擇以未加工的毛坯面作為定位基準，稱為粗基準，隨后與以加工面為定位基準，稱為精基準[5]。對于精基準而言，根據(jù)基準重合原則，選用設計基準作為精基準。粗基準的選擇。以右端非加工面和左端面為主要的定位粗基準，精基準的選擇?？紤]要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以精加工后的孔中心軸線為主要的定位精基準。4、工序順序的安排制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。在生產綱領為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產效率。除此以外，還應當考慮經濟效率，以便使生產成本盡量下降。表2.1加工工序工序工序名稱工序內容1銑粗、精銑左端面2鉆鉆2×φ9孔3車粗、精車φ30外圓4鉆鉆φ22孔至φ20，擴至φ225锪倒45°角，掉頭倒60°角6鉗去毛刺7檢驗終檢根據(jù)零件各加工表面的加工方法，考慮加工過程中定位基準的選擇原則，確定工序順序。在工序順序安排中，不僅要考慮機械加工工序，還應考慮熱處理和輔助工序，遵循先基準后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原則，最終確定的工序順序詳見表1，以此為依據(jù)，填寫機械加工工藝過程卡片。5、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定外蓋零件材料為HT150，生產類型為大批生產，采用機器造型。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1）.粗銑端面考慮上端面的粗糙度Ra為12.5，參照《機械加工工藝設計實用手冊》——以下簡稱“手冊”，表8-33，確定工序尺寸為Z=1.0mm。2）.鉆2xφ9的通孔確定工藝尺寸及余量為：鉆孔：φ4mm2Z=4mm粗鉸：φ4.5mm2Z=0.5mm精鉸：φ5mm2Z=0.5mm3）.鉆-擴-粗鉸-精鉸2x?30內孔確定工藝尺寸及余量為：鉆孔：φ15mm2Z=15mm鉆孔：φ28mm2Z=13mm鉆孔：φ29.7mm2Z=1.7mm粗鉸：φ29.9mm2Z=0.2mm精鉸：φ30.0mm2Z=0.1mm2.2.2襯套工藝規(guī)程設計(1).零件分析襯套是起襯墊作用的環(huán)套。其作用為：磨損了，可以方便更換。如果不用襯套，磨損后，更換的是零件。現(xiàn)在更換的是襯套（設計時，就將襯套硬度降低，使其在摩擦副中成為承磨件）。因其加工方便，更換成本低，也易換。當然，還有導引作用等，是其次的[7]。

題目所給的零件是一個襯套。襯套是對設備進行保護的一類部件它能減少設備的磨損、振動和噪音，并有防腐蝕的效果，同時還能方便機械設備的維修、簡化設備的結構和制造工藝。襯套的材料在產品設計時已經確定，在制定零件機械加工工藝規(guī)程時，毛坯的選擇主要是選定毛坯的制造方法。由于襯套選用錫青銅QSn6-6-1作為材料，為了減少加工余量，提高勞動生產率，但在大批大量生產的情況下零件成本仍能顯著降低，該襯套的生產類型為大批生產。圖2.3襯套零件圖(2).擬定工藝路線擬定零件的機械加工工藝路線是制訂工藝規(guī)程的一項重要工作，擬定工藝路線時主要解決的問題有：選定各加工表面的加工方法；劃分加工階段；合理安排各工序的先后順序；確定工序的集中和分散程度?？紤]到實際經驗的缺乏，有限的時間，主要進行了定位基準的選擇、各表面加工方法的確定和工序順序的安排工作。(3).定位基準的選擇定位基準的選擇是制訂工藝規(guī)程的一項重要工作。定位方案的選擇直接影響加工誤差，影響夾具的復雜性及操作方便性。定為基準的選擇分為粗基準和精基準。最初工序中，只能選擇以未加工的毛坯面作為定位基準，稱為粗基準，隨后與以加工面為定位基準，稱為精基準。對于精基準而言，根據(jù)基準重合原則，選用設計基準作為精基準。襯套加工過程，先以外圓柱面為基準，粗加工外圓柱面。然后車另一端面和倒角。以已加工外圓柱面為精基準，鉆ф20mm孔和油槽，然后再锪倒角。(4).工序順序的安排制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。在生產綱領為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產效率。除此以外，還應當考慮經濟效率，以便使生產成本盡量下降。根據(jù)零件各加工表面的加工方法，考慮加工過程中定位基準的選擇原則，確定工序順序。表2.2加工工序工序工序名稱工序內容1車以外圓輪廓軸線為基準，粗車-半精車襯套一端面、倒角、外圓，工件反裝，車另一端面和倒角2鉆鉆-擴-鉸?22H73锪锪倒角1.5x45°4鉆鉆軸向ф3半圓油槽5鉆鉆徑向ф3半圓孔6鉗去毛刺7檢驗終檢襯套加工過程，先以外圓柱面為基準，粗加工外圓柱面。然后車另一端面和倒角。以已加工外圓柱面為精基準，鉆ф22H7mm孔和油槽，然后再锪倒角。在工序順序安排中，不僅要考慮機械加工工序，還應考慮熱處理和輔助工序，遵循先基準后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原則，最終確定的工序順序詳見表2，以此為依據(jù)，填寫機械加工工藝過程卡片[8]。5、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定襯套零件材料為錫青銅QSn6-6-1，生產類型為大批生產。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.粗車-半精車襯套一端面、倒角、外圓ф30mm考慮上端面的粗糙度Ra為6.3，參照《機械加工工藝設計實用手冊》——以下簡稱“手冊”，表8-29，確定工序尺寸為Z=0.6mm。2.鉆-擴-粗鉸-精鉸ф22H7內孔確定工藝尺寸及余量為：鉆孔：ф20mm2Z=20mm擴孔：ф21.8mm2Z=1.8mm粗鉸：ф21.94mm2Z=0.14mm精鉸：ф22H7mm2Z=0.06mm第三章偏心柱塞泵的主要零部件參數(shù)計算及分析3.1曲軸的參數(shù)計算及分析3.1.1軸的材料和需用應力的確定由于合金鋼42CrMo材料，該合金鋼主要制造受各種沖擊、彎曲、重載的重要的軸類零件[9]，如汽輪機主軸、大型電機軸、發(fā)動機汽缸、工作壓力高大型泵的主軸等，查得其的許用應力為，許用彎曲應力.表3.142CrMo的力學材料熱處理試樣毛坯尺寸mm硬度HB強度極限屈服強度斷面收縮率斷后伸長42CrMo淬火回火25≤217≤1080≤930≤45≤123.1.2曲軸最小直徑的確定按扭轉強度估算曲軸的最小直徑，如表3-3所示為常用材料的許用應力和系數(shù)值：表3-3常用材料的許用應力和系數(shù)軸的材料Q235354542CrMo[t]MPa15-2520-3525-4535-55A149-126135-112126-103112-97取A=110由公式并考慮鍵槽的影響，選擇最小軸徑為10mm。3.1.3曲軸結構根據(jù)曲軸的功用以及泵體的結構，曲軸結構圖如下所示：圖3.1曲軸結構圖3.1.4曲軸的校核曲軸的受力分析如圖3.2圖3.2曲軸的受力分析偏心軸承作用在偏心軸上最大的作用力F=7050N。兩個安裝軸承對于偏心軸的支撐力分別設為FA和FB。根據(jù)偏心軸受力平衡和對A點求轉矩，建立支撐力FA和FB的平衡方程[10]：解方程組得：畫彎矩圖如下所示：圖3.3彎矩圖軸受到最大的轉矩圖3.4扭矩圖偏心軸受到的轉矩大小不變，校正系數(shù)當量彎矩最大的當量彎矩為：軸的抗彎模量為：彎曲應力：則曲軸滿足強度要求。3.2柱塞的結構、設計強度校核3.2.1柱塞的結構柱塞的結構及尺寸如下圖所示：圖3.5柱塞結構圖3.2.2柱塞的強度校核1）比壓校核柱塞與柱塞缸之間的最大比壓，柱塞直徑為30mm所以：則滿足強度條件2）比功校核由于則滿足強度條件。3.3泵體的設計泵體的存在為泵內零件曲軸、圓盤、柱塞等提供了支撐作用，同時為油的循環(huán)提供了所需要的容積[11]。其結構尺寸如下：圖3.6泵的結構及尺寸3.4鍵的選擇及強度校核鍵是一種用來連接軸上的傳動件的零件，在偏心柱塞泵的設計中，鍵起到了連接曲軸和柱塞以及傳遞扭矩的作用，連接時必須在軸上加工鍵槽，鍵的一部分被安裝在軸上的鍵槽內，另一凸出部分則連接輪轂部分，鍵的種類有很多，常用的有普通平鍵、半圓鍵、鉤頭楔鍵三種，本文中采用的是普通平鍵[12]。安裝鍵的曲軸段的直徑為13mm，長度為25mm。查機械設計手冊得普通平鍵的規(guī)格尺寸為：b*h*L=5*5*22強度校核公式：式中：T為鍵所傳遞的扭矩N.mmd為軸的直徑(mm)l鍵的工作長度(mm)L鍵的公稱長度(mm)k鍵與輪轂的接觸高度(mm)[P]許用擠壓應力(Mpa)由于是剛性連接，在不受沖擊的情況下：則鍵符合要求。第四章偏心柱塞泵三維模型的建立4.1UG軟件的介紹UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統(tǒng)，它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復雜實體及造型的建構。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應用取得了迅猛的增長，目前已經成為模具行業(yè)三維設計的一個主流應用[13]。4.2泵體的繪制4.2.1泵體側面的繪制單擊草圖，進入草圖繪制界面。繪制兩條中心構造線，拾取X軸線等距距離分別為13、33、57、88、111、133的六條水平構造線，拾取Y軸線等距距離為41的對稱的兩條豎直構造線，繪制角度為45°、135°的兩條構造線。單擊工具欄中的“圓”工具按鈕，繪制一個半徑為38、一個半徑為43的圓、7個半徑為10的圓。單擊工具欄中的“裁剪曲線”工具按鈕，裁剪不需要的曲線[19]。單擊對話框中的“完成草圖”按鈕，如圖4.1(a)所示。在特征欄中選擇“拉伸”，選擇好方向，輸入拉伸距離為32，單擊“確定”，完成拉伸如圖4.1(b)所示[14]。(a)(b)(a).草圖完成(b).拉伸完成圖4.1側面的繪制4.2.2支撐板的繪制單擊草圖，選擇側面的表面為基準面進入草圖繪制界面。拾取半徑43圓的圓心，單擊“圓”命令，繪制半徑43的圓。拾取半徑38圓的圓心，單擊“圓”命令，繪制半徑38的圓。單擊工具欄中的“裁剪曲線”工具按鈕，裁剪不需要的曲線，單擊“完成草圖”完成草圖繪制，如圖4.2(a)所示。在特征命令欄中選擇“拉伸”命令，選擇所繪制草圖曲線，輸入拉伸距離為20，單擊“確定”，完成拉伸，如圖4.2（b）所示。再以拉伸面為基準面進入草圖繪制界面，繪制兩條中心構造線，拾取X軸線等距距離分別為30、85的兩條水平構造線。[15]沿X軸負方向繪制一條距離為67的直線，在繪制一條與X軸角度為50°的直線，最后拾取兩條構造線的交點，繪制一個半徑為38和一個半徑為43的圓。單擊工具欄中的“裁剪曲線”工具按鈕，裁剪不需要的曲線。選中修剪后的圖形，單擊工具欄中的“鏡像工具”按鈕，拾取豎直中心線，將斷開的紅點連接起來。單擊“完成草圖”按鈕，完成草圖，如圖4.2(c)所示。在特征命令欄中選擇“拉伸”命令，選擇所繪制草圖曲線，輸入拉伸距離為8，單擊“確定”，完成拉伸，如圖4.2（d）所示。(a)(b)(c)(d)圖4.2支撐板的繪制4.2.3底面的繪制單擊“草圖”，選擇側面的另一表面為基準面，進入草圖繪制界面。繪制長為140，寬為16的長方形。單擊“完成草圖”，完成草圖的繪制，如圖4.3（a）所示。在特征命令欄中選擇“拉伸”命令，選擇所繪制草圖曲線，輸入拉伸距離為100，單擊“確定”，完成拉伸，如圖4.3（b）所示。（a）底面草圖（b）底面拉伸.圖4.3底面的繪制4..2.4頂面的繪制插入基準平面，使其與頂面圓柱相切，單擊“草圖”繪制長為76，寬為36的長方形。再做兩圓分別與長方形的邊相切[16]。再以所做圓的圓心為圓心做兩半徑為15的圓。單擊工具欄中的“裁剪曲線”工具按鈕，裁剪不需要的曲線。單擊“完成草圖”，完成草圖的繪制，如圖4.4（a）所示。在特征命令欄中選擇“拉伸”命令，選擇所繪制草圖曲線，輸入拉伸距離為40，單擊“確定”，完成拉伸，如圖4.4（b）所示。（a）（b）圖4.4頂面的繪制4.2.5泵體的最終造型對以上步驟完成的模型進行一些簡單孔、螺紋孔的建造，對一些邊進行邊倒圓操作，完成泵體的造型（如圖4.5）。（a）（b）（C）（d）圖4.5泵體的最終造型4.3偏心柱塞泵的裝配過程偏心柱塞泵的裝配的具體操作步驟如下所述。4.3.1圓盤的裝配打開設計好的泵體零件，單擊“裝配”工具欄中的“添加組件”工具按鈕，添加做好的圓盤零件，如圖4.6(a)所示。定位選擇“通過約束”，當其處于零件編輯狀態(tài)時，選擇“接觸對其/自動判斷中心”，選擇圓盤的圓面和直徑86孔的圓面，圓盤添加成功，如圖4.6(b)所示[18]。(a)(b)圖4.6圓盤的裝配4.3.2曲軸的裝配在前面裝配體的基礎上，單擊“裝配”工具欄中的“添加組件”工具按鈕，添加做好的曲軸零件，如圖4.7(a)所示。定位選擇“通過約束”，當其處于零件編輯狀態(tài)時，選擇曲軸的主軸圓面和泵體支撐內圓面相約束，再在“對齊”約束下選擇曲軸上圓盤表面和泵體中底面，襯套添加成功，如圖4.7(b)所示。(a)(b)圖4.7曲軸的裝配4.3.3襯套的裝配在前面裝配體的基礎上，單擊“裝配”工具欄中的“添加組件”工具按鈕，添加做好的襯套零件，如圖4.8(a)所示。定位選擇“通過約束”，當其處于零件編輯狀態(tài)時，選擇襯套的內圓面和曲軸偏心軸圓面相約束，再在“接觸”約束下選擇襯套表面和曲軸偏心軸表面，襯套添加成功，如圖4.8(b)所示。(a)(b)圖4.8襯套的裝配4.3.4柱塞的裝配在前面裝配體的基礎上，單擊“裝配”工具欄中的“添加組件”工具按鈕，添加做好的柱塞零件，如圖4.9(a)所示。定位選擇“通過約束”，當其處于零件編輯狀態(tài)時，選擇柱塞的圓面、柱塞孔的內圓面和圓盤的圓面、襯套的外圓面分別約束，柱塞添加成功，如圖4.9(b)所示。(a)(b)圖4.9柱塞的裝配4.3.5保持架的裝配在前面裝配體的基礎上，單擊“裝配”工具欄中的“添加組件”工具按鈕，添加做好的保持架零件，如圖4.10(a)所示。定位選擇“通過約束”，當其處于零件編輯狀態(tài)時，選擇保持架的側面兩圓面和泵體的兩圓面分別約束，再在“接觸”約束下選擇保持架表面和墊片表面，保持架添加成功，如圖4.10(b)所示。(a)(b)圖4.10墊片的裝配4.3.6側蓋的裝配在前面裝配體的基礎上，單擊“裝配”工具欄中的“添加組件”工具按鈕，添加做好的側蓋零件，如圖4.11(a)所示。定位選擇“通過約束”，當其處于零件編輯狀態(tài)時，選擇“接觸對其/自動判斷中心”，選擇側蓋的側面兩圓面和泵體的兩圓面分別約束，再在“接觸”約束下選擇側蓋表面和墊片表面，側蓋添加成功，如圖4.11(b)所示。(a)(b)圖4.11側蓋的裝配4.3.7填料壓蓋的裝配在前面裝配體的基礎上，單擊“裝配”工具欄中的“添加組件”工具按鈕，添加做好的填料壓蓋零件，如圖4.12(a)所示。定位選擇“通過約束”，當其處于零件編輯狀態(tài)時，選擇“接觸對其/自動判斷中心”，選擇支撐套的圓面，再在“接觸”約束下，選擇填料壓蓋與支撐套的表面，圓盤添加成功，如圖4.12(b)所示。(a)(b)圖4.12填料壓蓋的裝配4.3.8其他零件的裝配最后裝配螺釘、保持架、螺栓等零件，完成偏心柱塞泵三維模型的裝配，如圖4.13所示。圖4.13偏心柱塞泵三維模型圖4.3.9三維模型的渲染為了讓三維模型更具有直觀性和更好地表達三維柱塞泵的結構[19]，對三維模型的各個零部件進行渲染，如圖4.14所示。圖4.14偏心柱塞泵渲染圖4.3.10三維模型爆炸圖偏心柱塞泵三維模型的爆炸視圖，如圖4.15所示圖4.15偏心柱塞泵爆炸視圖4.3.11三維模型的干涉檢查選擇“菜單工具”→“干涉檢查”命令，此時彈出一個沒有發(fā)現(xiàn)干涉的對話框，此時整個偏心柱塞泵裝配就完成[20]。如圖4.16所示。圖4.16偏心柱塞泵的干涉檢查4.3.12三維偏心柱塞泵仿真為了更直觀地了解偏心柱塞泵的工作原理，對所建三維模型進行運動仿真。第五章總結隨著液壓系統(tǒng)向高精度、高效率、高功率、高速化、自動化、小型化、輕量化方向發(fā)展,目前廣泛使用的偏心柱塞泵的設計研發(fā)己經達到一定的水平，目前徑向柱塞泵具有工藝性能好、壓力高、抗沖擊能力強、使用壽命長等優(yōu)點。為了更好滿足液壓系統(tǒng)越來越高的使用要求,本文對偏心泵進行了細致的研究，包括從柱塞泵的國內外研究現(xiàn)狀的分析，得出國外的發(fā)展要比中國更加突出，同時對偏心泵的發(fā)展趨勢做了一定的分析，高精度、高效率、高功率、高速化、自動化、小型化、輕量化方向、節(jié)能、環(huán)保是柱塞泵的發(fā)展目標。再對柱塞泵進行了分類分析，柱塞泵主要有徑向和軸向之分。第二章主要對