三维偏心柱塞泵的设计本科 设计

1、本科生毕业论文题 目 三维偏心柱塞泵的设计 学 院 班 级 姓 名 学 号 答辩时间 目录摘要4第一章 绪论41.1 课题研究背景61.2 柱塞泵的分类61.3 柱塞泵的国内外研究现状81.4 柱塞泵国内外发展趋势101.5 本文研究内容11第二章 偏心柱塞泵结构原理及工艺分析122.1 偏心柱塞泵的结构结构原理122.1.1 偏心柱塞泵基本结构122.12 偏心柱塞泵的工作原理132.2 偏心柱塞泵部分零件工艺分析142.2.1外盖加工工艺规程设计142.2.2衬套工艺规程设计16第三章 偏心柱塞泵的主要零部件参数计算及分析193.1 曲轴的参数计算及分析193.1.1 轴的材料和需用应力的

2、确定193.1.2 曲轴最小直径的确定193.1.3 曲轴结构203.1.4 曲轴的校核203.2 柱塞的结构、设计强度校核223.2.1柱塞的结构223.2.2柱塞的强度校核223.3 泵体的设计233.4 键的选择及强度校核24第四章 偏心柱塞泵三维模型的建立244.1 UG软件的介绍244.2 泵体的绘制254.2.2 支撑板的绘制254.2.3 底面的绘制264.2.4 顶面的绘制274.2.5 泵体的最终造型274.3 偏心柱塞泵的装配过程28第五章 总结34参考文献35致谢36三维偏心柱塞泵设计摘要：通过对偏心柱塞泵机构简图的分析,得出偏心柱塞泵的各个零件的相关数据。借助实体设计软

3、件强大的造型、装配以及智能动画功能，绘制出偏心柱塞泵的各个组成零件，并把各个零件通过三维球装配、无约束装配、约束装配进行装配。最后通过Solidworks实体设计软件的智能动画功能制作偏心柱塞泵的装配动画、拆卸动画和运动过程动画，并通过导出功能导出动画，实现了三维软件的三维动画仿真过程。关键词：偏心柱塞泵；三维设计；实体设计；装配Three-dimensional eccentric piston pump designLuo Chao guide teacher: Zhang ZhenguoAbstract: through the analysis of the eccentric pis

4、ton pump mechanism diagram, it is concluded that the eccentric piston pump parts of the data. With the help of powerful entity design software modeling, assembly and intelligent animation function, draw the component parts of the eccentric piston pump, and put through the various parts of the 3 d as

5、sembly, assembly, constraints, an assembly assembly without constraint. Finally, Solidworks entity design software of the intelligent function of animation animation eccentric piston pump assembly, disassembly animation and animation movement process, and through the export function export animation

6、, has realized the 3 d software of 3 d animation simulation process.Key words: eccentric piston pump; 3 d design; Physical design; assembly 现今社会用到的泵越来越多，种类也越来越多，各式各样，可供人们选择，而偏心柱塞泵就是其中的佼佼者，可以用在多重场合，柱塞泵可以解决很多其他泵解决不了的问题，如压力，环境等。1绪论1.1 课题研究背景液压技术主要依靠密闭油路中液体介质的压力能进行动力和信号的传递,在功率、密度、控制、布置、特性等方面具有极大的优越性,其应用

7、范围几乎覆盖了各行各业,如航天、国防、矿山、船舶、建筑、机械、农业、生活与娱乐等。液压技术在工程机械、启闭装置、压力机械和各种自动控制设备等领域中得到了广泛的应用,尤其是在重载、大功率驱动机电装备和建设机械中的应用几乎处于垄断地位。然而,随着电子信息技术和高新技术的快速发展,液压技术必须克服制约其进一步发展的因素,加大研究限制其应用的基础性和关键性问题,如泄漏、能耗大、噪声脉动和可靠性较差等。当前,液压技术主要的发展方向为高压、高速、大功率、低噪声、高可靠性,高集成化,并取得了重大的发展。液压泵的发展历史已将近一个世纪，其型式主要有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵。齿轮泵虽然具有结构简单、成本低等优点，

8、但其效率低、不能变量、噪声较大。斜盘式轴向柱塞泵相比变量叶片泵具有容积效率高、流量损失小、恒压误差等优点，因此斜盘式轴向柱塞泵在性能、寿命、变量特性上都优于变量叶片泵。特别是通轴式斜盘柱塞泵的变量形式丰富，能实现变量的智能化与网络化而且由于在结构上便于与其它任何形式的马达组合、外型尺寸小、布置方便、功率质量比大、总效率高，相比其它形式的泵更具竞争力和发展前途。从技术发展、实际市场占有量的变化趋势、回路组合与节能方面来看，通轴式斜盘式柱塞泵的开发都具有更广阔的发展空间。1.2 柱塞泵的分类 一般情况柱塞泵可以根据以下几种分类依据来分类。（1）.柱塞泵在配流方式上可以分为两种：阀配流式(如图1.1

9、)和配流盘式（如图1.2）1。 图1.1阀配式柱塞泵图1.2 配流盘式柱塞泵原理图 (2).根据柱塞与轴的关系分为:径向柱塞泵和轴向柱塞泵（如图1.3），轴向柱塞泵又分为斜轴（如图1.4）和直轴式（如图1.5）。图1.3 径向柱塞泵图1.4直轴式轴向柱塞泵图1.5斜轴式轴向柱塞泵 (3)根据控制方式可分为：定量、变量（手动变量、压力控制、流量控制、电液比例控制等）。1.3 柱塞泵的国内外研究现状目前就柱塞粟的特性研究存在不同的观点,通常认为奇数柱塞性能优于偶数柱塞,柱塞数量的增加有利于柱塞菜的特性优化,但也存在不同观点,王意认为实际油液存在可压缩性,高压油腔的回流作用形成几何流量脉动,并在19

10、82年提出偶数柱塞栗可以和奇数柱塞泵工作一样好的设想。叶敏认为配流盘偏转安装已看不出奇数柱塞粟的流量脉动性能的优越性。Atkinson则认为柱塞泵中存在比单纯几何脉动大的多的波动源,认为偶数柱塞栗也有很好的工作性能。Haarhans认为八柱塞在受力、噪音方面优于九柱塞栗6。 对于柱塞泵的研究存在多种方法,浙江大学流体传动及控制国家重点实验室的余佑官、龚国芳、胡国良对AMESim软件及其基本特征做了介绍,并例举了它在液压系统中的应用;西北工业大学动力与能源学院动力控制系刘海丽、李华聪利用AMESim软件对液压机械系统建模仿真;重庆大学张红伟利用现在最为流行的大型数学软件MATLAB的仿真工具箱S

11、IMULINK对其进行了运动和受力的仿真分析,为了能得到柱塞的整体应力分布情况综合运用操作简便的三维绘图软件SOLIDWORKS和大型有限元分析软件ANSYS对柱塞进行了有限元分析。 柱塞泵特性研究对于整个液压系统性能有着至关重要的影响,因此国内外很多研究机构和液压元件生产公司都对柱塞粟的特性尤其脉动问题投入了大量研究,进行了多方面的探索。为了进一步提高柱塞泵的特性,在考虑结构,系统特性、流场等因素基础上,本文把目标主要放在如何优化55mL/r柱塞泵特性上来,而国内外在优化柱塞泵的特性方面已达到了多方位高精度水平。 目前我国液压行业已有生产研发企业400余家,其中重点核心企业35家左右,其中榆

12、次液压件厂和天津特精液压股份有限公司以及长江液压等企业为代表,目前量大而广的工程机械,比如装载机、推土机、叉车所需液压件国内厂家基本可以满足,只有液压挖掘机等所需液压元件需要部分进口,其中国内部分企业近年来消化吸收了日本、美国、德国等液压技术,在此基础上率先在行业内研制了新的产品,并投放市场,对提高我国液压技术水平,增强我国行业竞争力具有推动作用。因此,目前我国液压行业除少数在技术上还满足不了要求需要进口外,其余无论在数量上、质量上以及技术水平基本上都能满足我国工程机械配套要求。目前我国在液压行业尤其柱塞栗研发生产方面存在的问题有:产品技术水平低;制造技术水平低;产品质量、可靠性有待进一步提高

13、17 。德国是老牌的液压技术强国,其技术实力以Bosh-Rexroth为代表。该公司从液压元件的铸造起步,通过对美国液压技术的吸收改进和创新,在众多领域后来居上,成为世界上最大的液压产品和液压技术输出国。目前Bosh-Rexroth在中国拥有第一大市场,推出了 A4CSG、A4VSG、A4VS0和A10VSO等系列柱塞栗,我国许多高新技术装备都依赖Bosh-Rexroth的技术和产品。 美国是液压技术的强国,以Parker、Eaton为代表的液压企业的技术仍处于液压行业的领先地位,孕育了像Caterpillar这样的世界第一工程机械企业。日本的液压技术来源于美国和德国,在液压技术发展过程中是个

14、后来者。日本液压行业通过吸收消化和创新,形成了独具特色并门类齐全的液压技术,凭借多年努力实现了挤身世界液压强国之列的梦想。日木液压技术的代表之一 Yuken推出了 A、AR和A3H系列柱塞泵。中国液压产业起步较晚,但是目前国家大力支持发展,孕育了像普什驱动等一大批大型液压企业,为我国的液压发展起到了领军与推动作用。国产轴向柱塞粟主要有引进国外技术的产品和我国自主研发的系列柱塞泵2。引进国外技术Rexroth、yuken等系列,性能介于国外产品和国内研发栗之间。纵观国产轴向柱塞粟发展现状,主要有以下特点: (1).就性能指标来讲,国产Rexroth系列的排量、额定压力、转速都要比国产系列的大一些

15、。 (2).就市场份额来看,国产粟由于价格优势仍稳定占有一定的低端市场份额,但利润率低,由于性能不稳定很难应用于工程机械、注塑机等领域,国产Rexroth产品有少量应用于起重机等领域。国外产品凭借性能优势占据了较大的高端市场份额。(3) .就企业情况来看,在欧美,轴向柱塞菜的生产厂家是比较多的,但在国内比较有影响力的也只有68家,而且其中多数采用的是国外的技术。1.4 柱塞泵国内外发展趋势近年来随着机电液一体化技术的长足发展,国外产品在技术上又有了新的发展,国外柱塞录经过几十年的发展和完善,各企业形成了成熟的设计理念,而国内在柱塞泵的研发设计方面也得到了很大的发展,国产柱塞泵与进口产品的差距主

16、要表现在产品寿命、精度、噪声、稳定性、对环境污染,随着能源的日趋紧张形势的发展,节能型高性能柱塞泵已成为发展的重点和难点。由于柱塞泵技术具有重要的经济价值和社会意义,近年来,轴向柱塞泵的发展趋势呈现出了以下一些新的特点:(1) 高速化、高压化是轴向柱塞泵的发展方向。这体现了其功率密度的提高,而且使其可以直接与发动机匹配,应用更为方便;(2)轻型轴向柱塞泵由于成本仅比叶片泉高20%左右,但是性能却比其高不少,可以和叶片泵进行竟争,这也是轴向柱塞栗的一个发展方向;(3)和电子技术相结合,实现多种控制方式。Rexroth公司推出的电子粟,实现对压力流量进行精确的闭环控制。此外变频控制也在液压电梯、注

17、塑机等领域逐步开始应用。所以国内外将会加大在柱塞泵的精度、噪声、稳定性、节能方面的研发,这标志着斜盘式轴向柱塞泉未来发展趋势将会在高精度、高效率、高功率、高速化、自动化、小型化、轻量化方向、节能、环保等方面实现大的突破和飞跃。1.5 本文研究内容本课题研究首先对比分析国内外己成熟应用的柱塞泵,在此基础上找出了国内外的差距,通过研究分析确定偏心柱塞泵的基本参数，以基本参数为前提,以理论分析研究和实验为基础进行柱塞泵的设计。主要包括偏心柱塞泵的原理与方法、偏心柱塞泵的制造工艺与可行性、完成偏心柱塞泵的设计、完成相应传动系统的设计、完成总装图和零件图的绘制。第二章 偏心柱塞泵结构原理及工艺分析2.1

18、 偏心柱塞泵的结构结构原理2.1.1 偏心柱塞泵基本结构偏心柱塞泵是一种供油装置，常用于机器的润滑系统中，其柱塞靠泵轴的偏心转动驱动，使柱塞做往复运动，因而不断改变泵腔的容积和压力，将润滑油吸入泵腔，并排到润滑系统中。主要由泵体、侧盖、柱塞、曲轴、圆盘、衬套、螺母、螺栓、螺柱、填料压盖等组成3。偏心柱塞油泵结构如图2.1所示，曲轴10装有柱塞3，曲轴转动就带动柱塞做上下往复运动。柱塞和圆盘6配合在一起，形成偏心柱塞油泵的密封容腔。泵体侧面开有封油卸荷槽口，可防止油外泄和减轻螺钉拉力。1- 键; 2-曲轴；3-填料压盖；4、5轴承；6-泵体；7-圆盘；8-保持架9、10-螺钉；11-柱塞；12-

19、衬套；13-垫圈；14-泵体支架；15-螺栓图2.1 偏心柱塞泵的结构图2.12 偏心柱塞泵的工作原理（a） (b) (c) (d) 图2.2 偏心柱塞泵原理示意图（1）当曲轴上的偏心销位于最高位置时，柱塞的位置也最高，进出油口都被封住。 （2）当曲轴上的偏心销按顺时针方向旋转，柱塞向左倾斜并下降，圆盘内腔空间逐渐增大而形成真空，圆盘向左摆动，进油口开放，油箱内的油在大气压的作用下被吸进内腔。（3）当偏心销转到柱塞最低位置时，圆盘的内腔空间最大，此时的进出油口都被圆盘封住，完成吸油过程。（4）当偏心销转到右侧，柱塞向右倾斜并上升位置时，对油进行挤压，圆盘向右摆动，出油口开放，压力油开始输出，从

20、而完成输油过程。机构简图如图2.2： 1-曲；2-柱塞；3-柱塞；4-机架图2.2 偏心柱塞泵机构简图2.2 偏心柱塞泵部分零件工艺分析2.2.1外盖加工工艺规程设计1、确定毛坯的制造形式泵盖的材料在产品设计时已经确定，在制定零件机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。由于泵盖选用HT150作为材料，为了减少加工余量，提高劳动生产率，采用机器造型，机器造型生产率较高、铸件尺寸精度高、表面光洁，劳动条件好，尽管机器造型需要专用设备和工艺装备，投资较大，生产准备时间长，但在大批大量生产的情况下铸件成本仍能显著降低，该泵盖的生产类型为大批生产，所以在铸件造型上采用机器造型4。由于该零

21、件的结构比较简单，在工作工程中不会受很大的力。由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度，和较好的组织，毛坯选用铸件，该端盖的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，采用机器造型方法铸造毛坯，选择HT150。HT150灰铸铁具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加工性能，适合铸造该端盖零件。2、拟定工艺路线拟定零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作，拟定工艺路线时主要解决的问题有：选定各加工表面的加工方法；划分加工阶段；合理安排各工序的先后顺序；确定工序的集中和分散程度。考虑到实际经验的缺乏，有限的时间，主要进行了定位基准的选择、各表面加工方法的确定和工序顺序的安排

22、工作。3、定位基准的选择定位基准的选择是制订工艺规程的一项重要工作。定位方案的选择直接影响加工误差，影响夹具的复杂性及操作方便性。定为基准的选择分为粗基准和精基准。最初工序中，只能选择以未加工的毛坯面作为定位基准，称为粗基准，随后与以加工面为定位基准，称为精基准5。对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。粗基准的选择。以右端非加工面和左端面为主要的定位粗基准，精基准的选择。考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以精加工后的孔中心轴线为主要的定位精基准。4、工序顺序的安排制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等

23、技术要求得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。表2.1 加工工序工序工序名称工序内容1铣粗、精铣左端面2钻钻29孔3车粗、精车30外圆4钻钻22孔至20，扩至225锪倒45角，掉头倒60角6钳去毛刺7检验终检根据零件各加工表面的加工方法，考虑加工过程中定位基准的选择原则，确定工序顺序。在工序顺序安排中，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理和辅助工序，遵循先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则，最终确定的工序顺序详见表1，以此为依据，填写机械加工工艺过程卡片。5、机械加工余

24、量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 外盖零件材料为HT150，生产类型为大批生产，采用机器造型。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：1）.粗铣端面考虑上端面的粗糙度Ra为12.5，参照机械加工工艺设计实用手册以下简称“手册”，表8-33，确定工序尺寸为 Z=1.0mm。 2）.钻2x9的通孔确定工艺尺寸及余量为：钻孔：4mm 2Z = 4mm粗铰：4.5mm 2Z = 0.5mm 精铰：5mm 2Z = 0.5mm 3）.钻-扩-粗铰-精铰2x30内孔确定工艺尺寸及余量为：钻孔：15mm 2Z = 15mm钻孔：28mm 2Z = 13mm钻孔：2

25、9.7mm 2Z = 1.7mm粗铰：29.9mm 2Z = 0.2mm 精铰：30.0mm 2Z = 0.1mm2.2.2衬套工艺规程设计(1).零件分析衬套是起衬垫作用的环套。其作用为：磨损了，可以方便更换。如果不用衬套，磨损后，更换的是零件。现在更换的是衬套（设计时，就将衬套硬度降低，使其在摩擦副中成为承磨件）。因其加工方便，更换成本低，也易换。当然，还有导引作用等，是其次的7。 题目所给的零件是一个衬套。衬套是对设备进行保护的一类部件它能减少设备的磨损、振动和噪音，并有防腐蚀的效果，同时还能方便机械设备的维修、简化设备的结构和制造工艺。衬套的材料在产品设计时已经确定，在制定零件机械加工

26、工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。由于衬套选用锡青铜QSn6-6-1作为材料，为了减少加工余量，提高劳动生产率，但在大批大量生产的情况下零件成本仍能显著降低，该衬套的生产类型为大批生产。图2.3 衬套零件图(2).拟定工艺路线 拟定零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作，拟定工艺路线时主要解决的问题有：选定各加工表面的加工方法；划分加工阶段；合理安排各工序的先后顺序；确定工序的集中和分散程度。考虑到实际经验的缺乏，有限的时间，主要进行了定位基准的选择、各表面加工方法的确定和工序顺序的安排工作。(3).定位基准的选择定位基准的选择是制订工艺规程的一项重要工作。定位方案的

27、选择直接影响加工误差，影响夹具的复杂性及操作方便性。定为基准的选择分为粗基准和精基准。最初工序中，只能选择以未加工的毛坯面作为定位基准，称为粗基准，随后与以加工面为定位基准，称为精基准。对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。衬套加工过程，先以外圆柱面为基准，粗加工外圆柱面。然后车另一端面和倒角。以已加工外圆柱面为精基准，钻20mm孔和油槽，然后再锪倒角。(4).工序顺序的安排制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以

28、便使生产成本尽量下降。根据零件各加工表面的加工方法，考虑加工过程中定位基准的选择原则，确定工序顺序。 表2.2 加工工序工序工序名称工序内容1车以外圆轮廓轴线为基准，粗车-半精车衬套一端面、倒角、外圆，工件反装，车另一端面和倒角2钻钻-扩-铰22H73锪锪倒角1.5x454钻钻轴向3半圆油槽5钻钻径向3半圆孔6钳去毛刺7检验终检衬套加工过程，先以外圆柱面为基准，粗加工外圆柱面。然后车另一端面和倒角。以已加工外圆柱面为精基准，钻22H7mm孔和油槽，然后再锪倒角。在工序顺序安排中，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理和辅助工序，遵循先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则，最终确定的工

29、序顺序详见表2，以此为依据，填写机械加工工艺过程卡片8。5、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 衬套零件材料为锡青铜QSn6-6-1，生产类型为大批生产。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 粗车-半精车衬套一端面、倒角、外圆30mm 考虑上端面的粗糙度Ra为6.3，参照机械加工工艺设计实用手册以下简称“手册”，表8-29，确定工序尺寸为 Z=0.6mm。 2.钻-扩-粗铰-精铰22H7内孔确定工艺尺寸及余量为：钻孔：20mm 2Z = 20mm扩孔：21.8mm 2Z = 1.8mm粗铰：21.94mm 2Z = 0.14mm精铰：

30、22H7mm 2Z = 0.06mm第三章 偏心柱塞泵的主要零部件参数计算及分析3.1 曲轴的参数计算及分析3.1.1 轴的材料和需用应力的确定 由于合金钢42CrMo材料，该合金钢主要制造受各种冲击、弯曲、重载的重要的轴类零件9，如汽轮机主轴、大型电机轴、发动机汽缸、工作压力高大型泵的主轴等，查得其的许用应力为，许用弯曲应力. 表3.1 42CrMo的力学材料热处理试样毛坯尺寸mm 硬度HB强度极限屈服强度断面收缩率断后伸长42CrMo淬火回火25217108093045123.1.2 曲轴最小直径的确定按扭转强度估算曲轴的最小直径，如表3-3所示为常用材料的许用应力和系数值：表3-3 常用

31、材料的许用应力和系数轴的材料Q235354542CrMotMPa15-2520-3525-4535-55A149-126135-112126-103112-97取A=110由公式 并考虑键槽的影响，选择最小轴径为10mm。3.1.3 曲轴结构根据曲轴的功用以及泵体的结构，曲轴结构图如下所示： 图3.1曲轴结构图3.1.4 曲轴的校核曲轴的受力分析如图3.2 图3.2 曲轴的受力分析偏心轴承作用在偏心轴上最大的作用力F=7050N。两个安装轴承对于偏心轴的支撑力分别设为FA和FB。根据偏心轴受力平衡和对A点求转矩，建立支撑力FA和FB的平衡方程10： 解方程组得： 画弯矩图如下所示： 图3.3

32、弯矩图轴受到最大的转矩 图3.4 扭矩图偏心轴受到的转矩大小不变，校正系数 当量弯矩最大的当量弯矩为： 轴的抗弯模量为： 弯曲应力：则曲轴满足强度要求。3.2 柱塞的结构、设计强度校核3.2.1柱塞的结构 柱塞的结构及尺寸如下图所示：图3.5 柱塞结构图3.2.2柱塞的强度校核 1）比压校核 柱塞与柱塞缸之间的最大比压，柱塞直径为30mm 所以：则满足强度条件2）比功校核由于 则满足强度条件。3.3 泵体的设计 泵体的存在为泵内零件曲轴、圆盘、柱塞等提供了支撑作用，同时为油的循环提供了所需要的容积11。其结构尺寸如下： 图3.6 泵的结构及尺寸 3.4 键的选择及强度校核 键是一种用来连接轴上

33、的传动件的零件，在偏心柱塞泵的设计中，键起到了连接曲轴和柱塞以及传递扭矩的作用，连接时必须在轴上加工键槽，键的一部分被安装在轴上的键槽内，另一凸出部分则连接轮毂部分，键的种类有很多，常用的有普通平键、半圆键、钩头楔键三种，本文中采用的是普通平键12。 安装键的曲轴段的直径为13mm，长度为25mm。查机械设计手册得普通平键的规格尺寸为：b*h*L=5*5*22强度校核公式： 式中：T为键所传递的扭矩 N.mm d为轴的直径 (mm) l 键的工作长度 (mm) L 键的公称长度 (mm) k 键与轮毂的接触高度 (mm) P 许用挤压应力 (Mpa) 由于是刚性连接，在不受冲击的情况下：则键符

34、合要求。第四章 偏心柱塞泵三维模型的建立4.1 UG软件的介绍 UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用13。4.2 泵体的绘制4.2.1 泵体侧面的绘制单击草图，进入草图绘制界面。绘制两条中心构造线，拾取X轴线等距距离分别为13、33、57、88、111、133的六条水平构造线，拾取Y轴线等距距离为41 的对称的两条竖直构造线，绘制角度为

35、45、135的两条构造线。单击工具栏中的“圆”工具按钮，绘制一个半径为38、一个半径为43的圆、7个半径为10的圆。单击工具栏中的“裁剪曲线”工具按钮，裁剪不需要的曲线19。单击对话框中的“完成草图”按钮，如图4.1(a)所示。在特征栏中选择“拉伸”，选择好方向，输入拉伸距离为32，单击“确定”，完成拉伸如图4.1(b)所示14。 (a) (b)(a).草图完成 (b).拉伸完成图4.1 侧面的绘制4.2.2 支撑板的绘制单击草图，选择侧面的表面为基准面进入草图绘制界面。拾取半径43圆的圆心，单击“圆”命令，绘制半径43的圆。拾取半径38圆的圆心，单击“圆”命令，绘制半径38的圆。单击工具栏中

36、的“裁剪曲线”工具按钮，裁剪不需要的曲线，单击“完成草图”完成草图绘制，如图4.2(a)所示。在特征命令栏中选择“拉伸”命令，选择所绘制草图曲线，输入拉伸距离为20，单击“确定”，完成拉伸，如图4.2（b）所示。再以拉伸面为基准面进入草图绘制界面，绘制两条中心构造线，拾取X轴线等距距离分别为30、85的两条水平构造线。15沿X轴负方向绘制一条距离为67的直线，在绘制一条与X轴角度为50的直线，最后拾取两条构造线的交点，绘制一个半径为38和一个半径为43的圆。单击工具栏中的“裁剪曲线”工具按钮，裁剪不需要的曲线。选中修剪后的图形，单击工具栏中的“镜像工具”按钮，拾取竖直中心线，将断开的红点连接起

37、来。单击“完成草图”按钮，完成草图，如图4.2(c)所示。在特征命令栏中选择“拉伸”命令，选择所绘制草图曲线，输入拉伸距离为8，单击“确定”，完成拉伸，如图4.2（d）所示。 (a) (b) (c) (d)图4.2 支撑板的绘制4.2.3 底面的绘制 单击“草图”，选择侧面的另一表面为基准面，进入草图绘制界面。绘制长为140，宽为16的长方形。单击“完成草图”，完成草图的绘制，如图4.3（a）所示。在特征命令栏中选择“拉伸”命令，选择所绘制草图曲线，输入拉伸距离为100，单击“确定”，完成拉伸，如图4.3（b）所示。 （a）底面草图 （b）底面拉伸.图4.3 底面的绘制4.2.4 顶面的绘制插

38、入基准平面，使其与顶面圆柱相切，单击“草图”绘制长为76，宽为36的长方形。再做两圆分别与长方形的边相切16。再以所做圆的圆心为圆心做两半径为15的圆。单击工具栏中的“裁剪曲线”工具按钮，裁剪不需要的曲线。单击“完成草图”，完成草图的绘制，如图4.4（a）所示。在特征命令栏中选择“拉伸”命令，选择所绘制草图曲线，输入拉伸距离为40，单击“确定”，完成拉伸，如图4.4（b）所示。 （a） （b）图4.4 顶面的绘制4.2.5 泵体的最终造型 对以上步骤完成的模型进行一些简单孔、螺纹孔的建造，对一些边进行边倒圆操作，完成泵体的造型（如图4.5）。 （a） （b） （C） （d）图4.5 泵体的最终

39、造型4.3 偏心柱塞泵的装配过程偏心柱塞泵的装配的具体操作步骤如下所述。4.3.1 圆盘的装配打开设计好的泵体零件，单击“装配”工具栏中的“添加组件”工具按钮，添加做好的圆盘零件，如图4.6(a)所示。定位选择“通过约束”，当其处于零件编辑状态时，选择“接触对其/自动判断中心”，选择圆盘的圆面和直径86孔的圆面，圆盘添加成功，如图4.6(b)所示18。 (a) (b)图4.6 圆盘的装配4.3.2 曲轴的装配在前面装配体的基础上，单击“装配”工具栏中的“添加组件”工具按钮，添加做好的曲轴零件，如图4.7(a)所示。定位选择“通过约束”，当其处于零件编辑状态时，选择曲轴的主轴圆面和泵体支撑内圆面

40、相约束，再在“对齐”约束下选择曲轴上圆盘表面和泵体中底面，衬套添加成功，如图4.7(b)所示。 (a) (b)图4.7 曲轴的装配4.3.3 衬套的装配在前面装配体的基础上，单击“装配”工具栏中的“添加组件”工具按钮，添加做好的衬套零件，如图4.8(a)所示。定位选择“通过约束”，当其处于零件编辑状态时，选择衬套的内圆面和曲轴偏心轴圆面相约束，再在“接触”约束下选择衬套表面和曲轴偏心轴表面，衬套添加成功，如图4.8(b)所示。 (a) (b)图4.8 衬套的装配4.3.4 柱塞的装配在前面装配体的基础上，单击“装配”工具栏中的“添加组件”工具按钮，添加做好的柱塞零件，如图4.9(a)所示。定位

41、选择“通过约束”，当其处于零件编辑状态时，选择柱塞的圆面、柱塞孔的内圆面和圆盘的圆面、衬套的外圆面分别约束，柱塞添加成功，如图4.9(b)所示。 (a) (b)图4.9 柱塞的装配4.3.5 保持架的装配在前面装配体的基础上，单击“装配”工具栏中的“添加组件”工具按钮，添加做好的保持架零件，如图4.10(a)所示。定位选择“通过约束”，当其处于零件编辑状态时，选择保持架的侧面两圆面和泵体的两圆面分别约束，再在“接触”约束下选择保持架表面和垫片表面，保持架添加成功，如图4.10(b)所示。 (a) (b)图4.10 垫片的装配4.3.6 侧盖的装配在前面装配体的基础上，单击“装配”工具栏中的“添

42、加组件”工具按钮，添加做好的侧盖零件，如图4.11(a)所示。定位选择“通过约束”，当其处于零件编辑状态时，选择“接触对其/自动判断中心”，选择侧盖的侧面两圆面和泵体的两圆面分别约束，再在“接触”约束下选择侧盖表面和垫片表面，侧盖添加成功，如图4.11(b)所示。 (a) (b)图4.11 侧盖的装配4.3.7 填料压盖的装配在前面装配体的基础上，单击“装配”工具栏中的“添加组件”工具按钮，添加做好的填料压盖零件，如图4.12(a)所示。定位选择“通过约束”，当其处于零件编辑状态时，选择“接触对其/自动判断中心”，选择支撑套的圆面，再在“接触”约束下，选择填料压盖与支撑套的表面，圆盘添加成功，

43、如图4.12(b)所示。 (a) (b)图4.12 填料压盖的装配4.3.8 其他零件的装配最后装配螺钉、保持架、螺栓等零件，完成偏心柱塞泵三维模型的装配，如图4.13所示。图4.13 偏心柱塞泵三维模型图4.3.9 三维模型的渲染 为了让三维模型更具有直观性和更好地表达三维柱塞泵的结构19，对三维模型的各个零部件进行渲染，如图4.14所示。图4.14 偏心柱塞泵渲染图4.3.10 三维模型爆炸图 偏心柱塞泵三维模型的爆炸视图，如图4.15所示图4.15 偏心柱塞泵爆炸视图4.3.11 三维模型的干涉检查选择“菜单工具”“干涉检查”命令，此时弹出一个没有发现干涉的对话框，此时整个偏心柱塞泵装配

44、就完成20。如图4.16所示。图4.16 偏心柱塞泵的干涉检查4.3.12 三维偏心柱塞泵仿真 为了更直观地了解偏心柱塞泵的工作原理，对所建三维模型进行运动仿真。第五章 总结随着液压系统向高精度、高效率、高功率、高速化、自动化、小型化、轻量化方向发展,目前广泛使用的偏心柱塞泵的设计研发己经达到一定的水平，目前径向柱塞泵具有工艺性能好、压力高、抗冲击能力强、使用寿命长等优点。为了更好满足液压系统越来越高的使用要求,本文对偏心泵进行了细致的研究，包括从柱塞泵的国内外研究现状的分析，得出国外的发展要比中国更加突出，同时对偏心泵的发展趋势做了一定的分析，高精度、高效率、高功率、高速化、自动化、小型化、轻量化方向、节能、环保是柱塞泵的发展目标。再对柱塞泵进行了分类分析，柱塞泵主要有径向和轴向之分。第二章主要对偏心柱塞泵的工作原理进行了详细的分析，并对工艺可行性进行了研究。第三章对主要零件进行了设计计算，包括曲轴、泵体、圆盘等等，最后进行了偏心泵的三维建模。通过对偏心柱塞泵的设计，让我对其有了一个很好的了解，也为我四年大学生活画上了一个圆满的句号。参考文献1 王积伟,章宏甲.液压传动M.北京:机械工业出版社, 2005, 3-6 2 方桂花,汪建新.液压传动M.北京:地震出版社, 2002, 4-5 3 姜继海,宋锦春.液压与气压传动M