Solidworks的液压泵工作原理动态仿真.pdf

基于Solidworks的液压泵工作原理动态仿真 安爱琴1 宋长源1 王宏强2 聂永芳1 1 河南科技学院 机电学院 河南 新乡453003 2 天津大学 机械工程学院 天津300072 摘要 为了帮助学生理解和掌握液压泵的内部结构和工作原理 介绍了一种基于Solidworks 的液压泵结构装配和工作原理的动态仿真 通过对常见液压泵结构的分析 主要完成了齿轮泵 叶 片泵和柱塞泵等主要组成零件的实体建模 零件的动态装配和工作原理的动态仿真 利用Solid2 works软件制作的液压泵结构装配和工作原理的动态仿真可以保存为AVI格式 有利于对本研究的 进一步推广和应用 关键词 液压泵 工作原理 动态仿真 Solidworks 中图分类号 TH137 TP39 文献标志码 A 文章编号 100320794 2007 1220089204 Working Principle Simulation of Gear Pump Based on Solidworks AN Ai qin1 SONG Chang yuan1 WANG Hong qiang2 NIE Yong fang1 1 College of Machinery 2 College of Mechanical Engineering Tianjin University Tianjin 300072 China Abstract Solidworks was adopted to simulate the assembly and working principle of hydraulic pump in order to hold them It built the accessory physical models of hydraulic pump vane pump and plunger pump made dy2 namic assembly and working principle dynamic simulation by structure analysis The dynamic simulation was saved in AVI which coule be used in popularity Key words hydraulic pump working principle dynamic simulation Solidworks 0 前言 随着计算机技术的发展 在液压传动教学中采 用计算机辅助教学已成为一个发展方向 液压传动 教学中很重要的内容是介绍液压元件的结构和工作 原理 它涉及到液压传动工作介质在液压元件内部 的流动 在传统的教学方式中 由于挂图或胶片是 静止的 无法连贯地再现液压元件的工作过程 所 以造成老师讲解难学生理解难 教学效果不理想 为了解决传统教学的缺点 本文针对液压传动的动 力元件 液压泵 提出了一种基于Solidworks的结 构装配和工作原理动态仿真 这样可使抽象问题直 观化 既有利于老师的教学 也有助于学生的学 习 从而活跃课堂气氛 缩短学生的理解时间 激 发学生的学习兴趣 弥补传统教学方法的不足 提 高教学效果 Animator插件就是一个与Solidworks完全集成 强度原则来确定动臂与斗杆之间 斗杆与铲斗之间 的最大夹角和最小转角 同时对工作装置进行控 制 实现精确作业 力求通过简单的按钮操作减轻操 作手的操作难度 3 结语 1 利用三维设计软件 实现了液压挖掘机的三 维设计 2 在装配过程中 进行装配干涉分析 在机构 运动仿真过程中 进行运动干涉分析 可以及时修正 设计中的错误 3 利用Pro E机构运动仿真的 运动轨迹 功 能 自动生成液压挖掘机铲斗斗尖轨迹的包络图 避免传统设计中的大量计算 4 本设计方法不仅适用于液压挖掘机的设计 也为其他产品的设计提供了参考 参考文献 1 同济大学 单斗液压挖掘机 M 北京 中国建筑工业出版社 1986 2 祝凌云 李斌 Pro E运动学仿真和有限元分析 M 北京 人民邮 电出版社 2004 3 范进桢 张宝忠 秦贵林 挖掘机的运动学分析 J 煤矿机械 2004 25 12 63 64 4 徐亚军 崔柳 朱华 基于虚拟样机的液压支架运动仿真和动态干 涉检查 J 煤矿机械 2004 25 12 67 69 5 张大庆 何清华 液压挖掘机铲斗的轨迹跟踪控制 J 吉林大学 学报 工学版 2005 5 490 494 作者简介 高佳宏 1967 辽宁辽阳人 副教授 硕士 现工作 于西安工业大学机电工程学院 主要从事工程及计算机图学 CAD 技术 机械制造的教学与科研工作 电话 029 83208198 电子信箱 gjhjiaoxue 收稿日期 2007209214 98 第28卷第12期 2007年 12月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol128No112 Dec 2007 的动画制作软件插件 它能将Solidworks的三维模型 实现动态的可视化 并且实时录制机构的模拟装配 过程 模拟拆卸过程和机构的模拟工作过程 将机构 的工作情况得到更好的表达 增强了人们对机构的 认识和了解 1 液压泵工作原理分析 目前液压系统中常见的液压泵一般是齿轮泵 叶片泵和柱塞泵 它们的工作原理很类似 这些液 压泵工作时 由液压泵组成零件将液压泵内部容积 分为2个密封容积腔 在主动件的运动下 使密封容 积腔发生变化 当密封容积腔增大时 产生真空度 在外界大气压的作用下 把油箱中的油液压入液压 泵 完成液压泵的吸油过程 当密封容积腔减小时 油液受挤压 通过压油口把油液输出到液压系统 完 成液压泵的压油过程 从液压泵的工作原理可以看出 要进行液压泵 工作原理的动态仿真 首先要完成液压泵组成零件 的实体建模 2 液压泵组成零件的实体建模 Solidworks2006用户界面非常人性化 便于操 作 在Solidworks的标准菜单中包含了各种用于创 建零件特征和基准特征的命令 其中基础实体特征 主要有拉伸凸台 基体 旋转凸台 基体等 在基础 实体特征上可添加圆角 倒角 肋 抽壳 拔模及异型 孔 线性阵列 圆角阵列 镜像等放置特征 这些特征 的创建对于实体造型的完整性非常重要 在处理复 杂的几何形状时还需要其他高级特征选项 包括扫 描 放样凸台 基体及参考几何体中基准轴 基准面 这些定位特征等 通过以上特征造型技术在Solid2 works中能设计出需要的实体特征 1 齿轮泵组成零件的实体建模 在齿轮泵中零件实体模型主要包括主动轮 从 动轮 后盖基体 前盖基体 基座 传动轴 支承轴和 键 其零件实体见图1 2 叶片泵组成零件的实体建模 在叶片泵中零件实体模型主要包括定子1 定 子2 转子 叶片和轴 其零件实体见图2 3 柱塞泵组成零件的实体建模 在柱塞泵中零件实体模型主要包括配流盘 定 子 转子 配流轴 柱塞 其零件实体见图3 3 液压泵的装配 创建了液压泵的零件实体后就可以进行液压泵 的装配 先新建一个装配体 然后在插入零部件对 图1 齿轮泵零件实体模型 图2 叶片泵零件实体模型 图3 柱塞泵零件实体模型 09 Vol128No112 基于Solidworks的液压泵工作原理动态仿真 安爱琴 等 第28卷第12期 话框中点击浏览依次选择要插入的零部件即可 其 中第1个加入的零件十分重要 它是整个装配体的 装配基础 Solidworks软件已默认第1个插入零件为 非运动体 其他所有的装配体零件都是以此为基础 本装配选择传动轴为装配参照体 调入零件后 要 使零件之间达到准确的装配 必须建立准确的装配 约束 2个零件之间的配合关系一般用3个坐标方 向的位移以及绕这3个坐标方向的转动 系统在配 合菜单下提供了包括角度 重合 同心 距离 平行 垂直 相切7种标准配合和包括齿轮配合 限制配 合 对称配合及宽度配合的4种高级配合 可以使用 这些配合精确地放置实体 按照Solidworks软件中的实体装配过程 对齿轮 泵 叶片泵和柱塞泵零件实体进行装配 装配过程及 装配后的效果如图4和图5所示 图4 装配过程示意图 图5 装配图 11 叶片 21 转子 31 定子 4 工作原理动态仿真 先启动Animator插件 单击菜单 工具 插 件 单击Animator前的选项栏 此后出现Animator 的工具栏 在Solidworks2006中Animator的操作都 是在工作区底部 可单击工作区底部的 模型 或者 动画 的标签 单击模型或动画标签即可实现模型 或动画操作的切换 在生成工作原理仿真动画时 用Animator插件 对齿轮泵主要零件大致进行以下3步操作 切换 到动画界面 根据液压泵运动的时间 拖动时间滑 杆到相应的位置 拖动液压泵齿轮绕着传动轴和 支承轴运动 使其达到动画序列末端应达到的新位 置 这样就实现了工作原理的动态仿真 工作原理仿真示意见图6 图6 动态仿真示意图 仿真动画以AVI格式保存 这样 动画播放不需 要专门的播放软件 可以提高该动画的应用和推广 5 结语 1 应用Solidworks的特征构造技术创建了齿轮 泵 叶片泵和柱塞泵组成零件的三维实体建模 2 在装配体环境下 可以对零件实体进行修 改 最终实现对零件实体的动态装配 这样 有助于 学生理解液压泵的内部组成结构 3 利用Solidworks2006中Animator插件对液压 泵中零件进行运动时间和路径的设置 实现了工作 原理的动态仿真 4 仿真动画以AVI格式保存 可以得到很好的 推广和应用 19 第28卷第12期 基于Solidworks的液压泵工作原理动态仿真 安爱琴 等 Vol128No112 新型截止阀的三维建模与虚拟装配 吴 洁 李 丽 孙荣权 沈阳大学 沈阳110044 摘要 运用三维设计软件 Autodesk Inventor 对新型截止阀各零件进行了三维建模和虚拟 装配以及在虚拟装配中对零件进行了干涉检查 通过截止阀的虚拟装配 优化了产品设计 缩短了 新产品的开发周期 提高了产品的可靠性 关键词 三维建模 截止阀 虚拟装配 中图分类号 TP39 文献标志码 A 文章编号 100320794 2007 1220092203 Three dimension Model and Virtual Assembly of New Stop Valve WU Jie LI Li SUN Rong quan Shenyang University Shenyang 110044 China Abstract The three dimension model and virtual assembly of new stop valve were built by application of Au2 todesk Inventor and analyses whether different parts interfere with each other in the processof virtual assembly As a result the design process of the product is optimized It shortens the development period of the new product and improves the reliability of the product greatly Key words three dimension model stop valve virtual assembly 1 新设计截止阀的结构特点 截止阀是给水排水管道系统中使用极为普遍的 一种阀门 主要是用来控制流体通 断的 每年 阀 门生产厂家和设计研究单位都在进行新型截止阀的 研究和设计 甚至生产出样机进行装配和实验 以考 核与设计初衷的吻合度 以便进行设计的修改和完 善 样机的生产和实验要增加产品的研究成本和延 长研制周期 如果在研发过程中引入计算机技术 适时适量地取代样机的真实生产和实验 将会大大 降低研发成本和周期 该截止阀是新开发的一个专利产品 其结构如 图1所示 该阀由阀体 阀芯 阀杆和手轮等零部件 组成 阀体为结构件 当手轮顺时针旋转时 阀杆 带动阀芯运动压紧阀密封垫 切断通道与控制腔的 液体 当手轮逆时针旋转时 阀杆带动阀芯向上运 动复位 图1 截止阀结构示意图 11 阀芯 21 阀体 31 手轮 41 阀杆 2 截止阀的虚拟装配 虚拟装配就是利用零部件的链接关系建立装配 关系 在Autodesk Inventor软件的装配模式中 提供 参考文献 1 杨超 范士娟 液压与气压传动CAI三维动画设计 J 机床与液 压 2004 191 5 138 139 2 张德虎 朱建公 尚跃军 基于MAT LAB的液压系统数字仿真研究 J 机床与液压 2006 8 202 203 3 高钦和 王孙安 基于MAT LAB的节流阀调速回路设计和仿真 J 机床与液压 2006 6 231 232 4 林凡 周紫光 陈家盛 液压传动CAI课件的制作 J 液压气动 于密封 2002 3 39 40 5 姜继海 液压传动 M 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 1999 6 姜继海 宋锦春 高常识 液压与气压传动 M 北京 高等教育出 版社 2000 7 黄海英 郭朝勇 Solidworks 2004中文版 M 北京 清华大学出版 社 2004 8 郗向儒 韩锐 阮静 基于SolidWorks的运动仿真研究 J 机械设 计 2004 21 5 50 52