柱塞泵的逆向设计及运动仿真.doc

1、任务书设计题目： 柱塞泵逆向设计及运动仿真 1 设计的主要任务及目标根据柱塞泵的原始模型来进行改良，通过对产生问题的模型进行直接的修改、试验和分析。通过对柱塞泵的工作原理，调压原理，特点进行正确分析，柱塞泵主要参数进行设计，对柱塞泵的零部件结构尺寸正确计算，得到相对理想的结果，然后再根据修正后的模型通过扫描和造型等一系列方法得到最终的三维模型。 2设计的基本要求和内容分析课题要求，查阅相关知识方面的论文，拟定开题报告；查找设计题目相关的资料；对设计中的主要参数进行计算；审核分析计算结果；对修正后的模型进行扫描分析；对柱塞泵进行三维建模及运动仿真并绘制柱塞泵装配图一张 A2幅面，绘制组成各部件的

2、零件图 A3幅面和A4幅面，编写设计说明书一份（约40页 18000字左右）3主要参考文献 液压传动与气压传动、机械制造基础、优化设计、逆向工程、机械设计手册、互换性与技术测量、液压系统设计简明手册4进度安排毕业设计各阶段名称起 止 日 期1分析题目，确定设计思路，进行开题检查2013.122014.3.142查阅资料，分析模具，进行推出机构设计2014.3.152014.4.243进行中期检查2014.4.244整理图纸，写出毕业论文2014.4.252014.5.255进行设计说明书及图纸整理，准备答辩2014.5.262014.6.10柱塞泵的逆向设计及运动仿真摘要：柱塞泵是液压系统的一

3、个重要装置。它依靠柱塞在缸体中进行往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化从而实现压油和吸油。但是在实际的应用当中，柱塞泵这类机械容易出现很多种复杂的问题，以其特有的形态经行着振动，可能会阻碍产品的正常运行并且伴随着震动而产生的声音污染也会损害操作者的身心健康。同时,随着科学技术的不断发展,使得产品结构越加复杂,对柱塞泵的工作性能的要求标准也越来越高,为使产品能够安全可靠地工作,就一定要保证结构系统具有良好的动态特性。于是根据原有的柱塞泵样品进行逆向设计，在逆向设计过程中对原有柱塞泵经行改良，优化结构、提升性能。关键词：柱塞泵，逆向设计，运动仿真Abstract：Piston is an imp

4、ortant means of hydraulic systems. It relies on the plunger is reciprocated in the cylinder, the sealing of the working volume of the cavity is changed in order to achieve oil pressure and oil. However, in actual implementation, the piston is prone to such a wide variety of complex mechanical proble

5、ms, its unique shape by the line of vibration, may impede the normal operation of the product and is accompanied by a vibration generated noise pollution will damage operators health. Meanwhile, with the continuous development of science and technology, making the product mix increasingly complex an

6、d demanding performance standards for piston pump are increasingly high, so that products can work safely and reliably, we must ensure that the structure of the system has a good dynamic characteristics. Then reverse piston pump designed according to the original sample, In the process of reverse de

7、sign of the original piston pump line improvement, optimizing structure, improving performance.Keywords: piston pump, reverse engineering, motion simulation目 录1 绪论11.1概述11.1.1柱塞泵的概述11.1.2逆向设计的概述21.1.3 运动仿真技术概述51.2 逆向工程研究状况71.2.1逆向工程的由来71.2.2逆向工程技术存在的问题81.2.3逆向工程的发展91.2.4逆向工程的应用101.3课题的研究内容及研究意义111.3

8、.1课题的研究内容111.3.2课题的研究意义122 逆向工程测量技术及柱塞泵测量132.1逆向工程测量技术概述132.2三坐标测量机概述132.2.1三坐标测量机的原理142.2三坐标测量机的组成152.2.3 三坐标测量机的类型172.2.4三坐标测量机的发展趋势172.3柱塞泵的测量203 柱塞泵的改良及运动仿真233.1柱塞泵的工作原理233.2柱塞泵模型的工作原理及其缺陷233.3柱塞泵的改良243.3.1柱塞泵进出口压力系数的计算263.3.2柱塞泵进出口压力的计算283.3.3柱塞泵柱塞压应力校核283.4 柱塞泵的运动仿真29结论32参考文献33致谢341 绪论1.1概述1.1

9、.1柱塞泵的概述 液压传动作为一种现代化的传动方式,由于具备功率密度高,配置灵活,结构小巧，组装方便,可靠耐用等一系列特点,已成功地运用于一切需要中等以上功率输出,且需求对运动过程进行灵活调节和控制的地方,是现代化传动与控制的关键技术之一1。 液压泵是液压传动系统的动力元件,按照结构形式可以分为叶片泵、齿轮泵和柱塞泵等系列。近年来,由于容积式液压传动的高压化趋势,使柱塞泵尤其是对于轴向柱塞泵的采用日益广泛。轴向柱塞泵主要有结构紧凑,单位功率体积小,压力高，重量轻,变量机构布置方便,寿命长等优点,但是不足之处也很明显：对油液污染敏感,滤油精度的要求高,成本高等2。 柱塞泵柱塞往复运动的总行程L是

10、不变的，由凸轮的升程决定。柱塞每循环的供油量的大小决定于供油行程,供油行程不受到凸轮轴的控制所以是可变的。供油最初时是不会随着供油行程的变化而变化。转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变了供油量。柱塞泵工作时，在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧共同的作用下，迫使柱塞作上、下往复运动，从而完成泵油任务。如下图1.1为本设计中的原始柱塞泵模型图： 图1.1 柱塞泵1.1.2逆向设计的概述 逆向工程也称反求工程或反向工程，是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。在国内很多领悟都涉及到了逆向设计，并且被很多人所钟爱着，被

11、认为是历史上的一次重大的概念发展。从广义讲，逆向工程可分以下三类3：（1）实物逆向：它是在已有产品实物的条件下，通过测绘和分折，从而再创造；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对象可以是整机、零部件和组件。（2）软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类：既有实物，又有全套技术软件；只有实物而无技术软件；没有实物，仅有全套或部分技术软件。（3）影像逆向：设计者既无产品实物，也无技术软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等，设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品，该种逆向

12、称为影像逆向。在本设计中，由于有实物模型柱塞泵存在，所以用的是实物逆向，当然，目前国内主要的研究方向也是侧重于实物逆向。而逆向工程与顺向工程如下图1.2所示： 图1.2逆向工程与顺向工程图 逆向工程也可以定义为将实物工件转化为图形CAD模型，从而根据CAD模型制造出同种类新产品的相关数字化技术和几何模型重建技术的总称，逆向工程的系统结构图如下图1.3所示： 图1.3逆向工程系统图逆向工程过程中有三个技术难关，即下面三个：（1）逆向工程数据测量技术 数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据，将产品的几何形状数字化。其测量原理是：将被测产品放置于三坐标测量的测量空间内

13、，可以获得被测产品上各个测量点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其它几何量数据。高效、高精度地获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键。 （2）逆向工程数据处理技术 数据处理是逆向工程的一项重要的技术环节，它决定了后续 CAD 模型重建过程能否方便、准确地进行。根据测量点的数量，测量数据可以分为一般数据点和海量数据点；根据测量数据的规整性，测量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点；不同的测量系统所得到的测量数据的格式是不一致的，且几乎所有的测量方式和测量系统都不可避免地存在误差。

14、因此，在利用测量数据进行 CAD 重建前必须对测量数据进行处理。数据处理工作主要包括：数据格式的转化、多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。每个 CAD/CAM 系统都有自己的数据格式，目前流行的 CAD/CAM 软件的产品数据结构和格式各不相同，不仅影响了设计和制造之间的数据传输和程序衔接，而且直接影响了 CM M 与 CAD/CAM 系统的数据通讯。目前通行的办法是利用几种主要的数据交换标准（IGES、STEP、AutoCAD 的 DXF 等）来实现数据通讯。在逆向工程实际的过程中，由于坐标测量都有自己的测量范围，因此无论我们采用什么测量方法，都很难在同一坐标系下将产品的几何数据一次完全测出。产品的数字化不能在同一