燕山大学课程设计说明书（机电一体化课程设计）项目名称：25ml/r恒压变量泵设计及控制特性仿真分析姓名：闫桂山、张帅、宋旭通、孙永海指导教师：权凌霄职称：讲师2012-11-17燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械工程学院基层教学单位：机电控制系项目名称25ml/r恒压变量泵设计及控制特性仿真分析指导教师姓名权凌霄小组成员分工闫桂山：了解掌握各种恒压变量泵的工作原理和控制策略张帅：液压泵外壳三维建模宋旭通：液压泵仿真分析孙永海：说明书的编写项目考察知识点1.在理解反馈控制原理的基础上，初步了解液压泵特别是变量轴向柱塞泵的变量形式和工作原理2.SOLIDWORKS的简单应用——泵壳三维建模。
3.Amesim的基本建模与仿真设计。
项目设计参数25ml/r，恒压轴向柱塞泵，斜盘式项目实施内容1.设计恒压变量泵主体结构及变量机构（机-液反馈）。
2.通过理论建模（机-液反馈传函）和仿真分析，给出25ml/r恒压变量泵变量机构的结构参数和工作参数。
3.绘制25ml/r恒压变量泵三维零件模型、装配模型及相应的二维工程图。
项目结题须提交材料1. 设计计算说明书2. 变量机构工作原理图A43. 泵的三维装配模型及二维工程图1*A1、8A24. 仿真分析报告、汇报PPT项目实施时间节点要求第一周：设计恒压变量泵主体结构及变量机构（机-液反馈）。
第二周：通过理论建模（机-液反馈传函）和仿真分析，给出25ml/r 恒压变量泵变量机构的结构参数和工作参数。
第三周：完成二维和三维图的绘制第四周：完成泵壳体模态分析，准备汇报。
小组分工及贡献姓名课题组分工闫桂山各种恒压变量泵的工作原理和控制策略的了解及其原理图绘制，恒压变量泵的设计计算，恒压变量AMESim仿真，Matlab仿真，恒压变量泵的测绘，word排版制作，PPT制作宋旭通恒压变量泵的原理分析，恒压变量泵AMESim 仿真、恒压变量泵的原理分析，恒压变量泵的测绘，solid works三维爆炸视图的生成，word排版制作，PPT制作张帅恒压变量泵的测绘，三维建模，二维图绘制，相关资料查询孙永海恒压变量泵的测绘，三维建模，二维图绘制，相关资料查询摘要恒压变量泵是一种高效、节能、大功率的液压动力源，这种恒压能源与定量泵——溢流阀恒压能源相比较具有效率高、节约能源，系统的发热量少从而可靠性提高等一系列优点。
它广泛应用于工程机械、机床工业、航空航天工业等液压系统领域。
本次课设以恒压变量泵设计及控制特性仿真分析为主要目的，通过国内外研究现状调研，原理结构分析、数学建模，对恒压变量泵有了直观的认识。
最后对25ml/r恒压变量泵主体结构及变量机构进行了设计及受力校核，并应用AMESim、MATLAB、SolidWorks等软件进行了三维建模和仿真分析。
关键词恒压变量泵三维建模仿真分析数学建模变量机构目录小组分工及贡献 (3)摘要 (4)第1章绪论 (8)1.1恒压变量泵发展的背景 (8)1.2恒压变量泵的国内研究现状 (8)1.3恒压变量泵的国外研究现状 (8)第2章恒压变量泵概况 (9)2.1恒压变量泵简介 (9)2.2恒压变量泵的改进和发展 (10)2.2.1 第一代PCY14—1B恒压变量泵 (10)2.2.2 第二代PCY14—1B恒压变量泵 (11)2.2.3 第三代恒压变量泵(Q※PCY14—1 BK) (13)2.2.4 国外恒压变量泵 (14)2.2.5我国QB※P系列恒压泵 (15)第3章恒压变量泵原理分析 (17)3.1恒压变量泵的工作原理 (17)3.2恒压变量泵数学建模 (18)3.2.1静态特征方程 (18)3.2.2动态数学模型 (19)第4章恒压变量泵主体及变量机构设计及分析 (23)4.1轴向柱塞泵工作原理与性能参数 (23)4.1.1 轴向柱塞泵工作原理 (23)4.1.2 轴向柱塞泵主要性能参数 (24)4.1.2.1 排量﹑流量与容积效率 (24)4.1.2.2扭矩与机械效率 (24)4.1.2.3功率与效率 (25)4.2 轴向柱塞泵主要零部件设计 (26)4.2.1柱塞设计 (26)4.2.1.1柱塞结构型式的选择 (26)4.2.1.2柱塞结构尺寸设计 (27)4.2.2滑靴设计 (30)4.2.2.1滑靴的结构型式的选择 (31)4.2.2.2滑靴结构尺寸设计 (32)4.2.3配油盘设计 (33)4.2.3.1过渡区设计 (33)4.2.3.2配油盘主要尺寸确定 (34)4.2.3.3验算比压p 、比功pv (35)4.2.4缸体设计 (36)4.2.4.1通油孔分布圆f R 和面积F (37)4.2.4.2缸体内﹑外直径1D ﹑2D 的确定 (37)4.2.4.3缸体高度H (39)4.2.5柱塞回程机构设计 (39)4.3 轴向柱塞泵主要零件受力分析 (41)4.3.1柱塞受力分析 (41)4.3.2滑靴受力分析 (44)4.3.3配油盘受力分析 (47)第5章 恒压变量泵solidworks 建模分析 (50)5.1 S OLID W ORKS 软件及其特点分析 (50)5.2恒压变量泵的测绘 (51)5.2.1 恒压变量泵测绘的意义 (51)5.2.2 恒压变量泵测绘的过程 (51)5.3恒压变量泵的SOLID WORKS建模 (54)第6章恒压变量泵仿真分析 (55)6.1软件AMES IM介绍 (55)6.2软件AMES IM 的建模方法 (56)6.3恒压变量泵建模分析 (57)第7章恒压变量泵的matlab仿真分析 (63)7.1MATLAB/SIMULINK的液压系统仿真简介 (63)7.2恒压变量泵的仿真建模 (64)7.2.1转速对系统性能的影响 (66)7.2.2调压弹簧刚度ks的影响 (67)结论 (68)心得 (69)参考文献 (71)第1章绪论1.1 恒压变量泵发展的背景斜盘式轴向柱塞泵第一次应用于实践是在1906年，应用于军舰的炮塔上，距今已经有100多年的历史了；叶片泵自H.F.Vickers先生1925年发明以来也已经有80多年的历史了。
但是恒压变量泵的发明的历史相比之下却要短得多。
20世纪70年代初，世界上发生第一次石油危机。
为了节省能源，恒压变量泵应运而生。
1.2 恒压变量泵的国内研究现状在国内，70年代中期，我国引进德国的1700轧机上已经大量应用力士乐公司的A1系列恒压变量泵。
我国在1980年开始研制PCY恒压变量泵，1982年研制成功63PCYl4--1B恒压变量泵，并开始投放市场，满足各行业的需要。
多年以来，PCY恒压变量泵得到不断改进和发展。
到目前为止，我国PCY恒压变量泵的发展已经经过了3代的历史。
目前，我国的变量泵噪声低，转速高、自吸能力好、可靠性高、重量也比前两代泵轻20%以上，而且随着科技的不断进步，恒压变量泵业从以前的单一品种发展成为有多种结构和型号的适应于不同场合的恒压变量泵，并且渐渐的发展出了节能和环保的产品。
我国第三代恒压变量泵主要有双级压力变量泵、三级压力变量泵、远距离无级调整压力的变量泵、负载传感变量泵和电液比例恒压变量泵等。
1.3 恒压变量泵的国外研究现状国外一些液压公司也有十分成熟的恒压变量泵可供选用，例如力士乐、威格士、丹尼逊以及意大利的沙姆公司(SAM HYDRAIJK)等。
另外，近来美国、日本、德国等国研究开发出的一种新型电液控制阀，它是通过脉冲宽度调制(PWM)信号(一般由计算机或PWM放大器产生)来控制阀的开启和关闭时间，即通过控制调制频率的大小来实现流量或压力的比例控制。
它的控制方式较伺服阀、比例阀简单得多，特别适合于计算机控制，是实现电液数字控制的最佳方式之一。
它的显著优点还有对油液清洁度要求不苛刻、抗污能力强、响应速度快、结构紧凑、工作可靠、重复性好、寿命长以及价格便宜等，因此具有广阔的应用前景。
第2章恒压变量泵概况2.1 恒压变量泵简介恒压变量泵泵是通过调定调压弹簧设定工作压力、改变斜盘倾角实现变量的，变量系统的被控对象是斜盘组件，变量调节机构属于阀控缸式液压动力机构。
其变量控制方式是利用泵的出口压力作为反馈信号，与调压弹簧调定值进行比较，然后再通过变量机构的位置控制作用来调节泵的排量，使泵的压力恒定。
液压泵的排量调节是进行变量控制的基础和根本。
系统的输入是调压弹簧的预紧力，输出是泵的实际压力。
恒压泵一般用于这样的液压系统：开始阶段要求低压快速前进，而后转为慢速靠近，最后停止不动并保压，像油压机就是这样。
这里，恒压泵设定的压力就是系统保压所需要的压力。
这里，对“液压系统压力由负载决定，而由溢流阀加于限定”的基本原则应该讲是符合的。
为了更好理解泵控系统，可以考虑修改为“系统压力由负载决定，而由恒压泵加于限定”。
像压机的例子，压制件的反力可以很大，具体施加多少由恒压泵调节。
2.2 恒压变量泵的改进和发展2.2.1 第一代PCY14—1B恒压变量泵图2-1 第一代POY14-1B恒压变量泵结构图2-2 第一代PCY14-1B恒压变量泵液压原理图和变量特性第一代PCY14—1B恒压变量泵设计有l0、25、63、160、250 mL／r五种规格，但实际投放市场的只有25和63mL／r两种规格。
图2-l为其结构，图2-2为其液压原理图。
其结构特点为：1)变量活塞倒装，小头在上面，大头在下面。
上腔常通高压，内装定位弹簧。
以保证恒压阀不工作时，泵的排量最大，变量活塞下腔处于常卸荷状态。
2)恒压阀装在变量机构下法兰内部。
3)恒压阀芯直径为Φ8mm，在阀芯外面装有阀套。
4)为保证泵恒压变量时变量特性的稳定性，在变量活塞下腔装有一个常泄漏的阻尼器(见图2的A点)。
主要缺点如下:1)恒压阀装在下法兰里面，通用性较差，特别对于小排量(例如10PCY泵)，下法兰内无法安装恒压阀。
此外，恒压阀调试也不方便。
2)恒压阀制造工艺较复杂，制造成本较高，泵价格较贵。
3)由于有常泄口，故能量损失大，特别在保压系统中，系统容易发热。
4)恒压阀阀芯直径大，当泵变量时，容易引起恒压特性不稳定，引发系统振荡。
2.2.2 第二代PCY14—1B恒压变量泵第二代恒压变量泵克服了第一代恒压变量泵的缺点，但由于泵的安装联接尺寸未变，故泵的型号未变。
图2-3为第二代恒压变量泵的结构。
图2-4为其液压原理图。
图2-3 第二代PCY14-1B恒压变量泵结构图2-4 第二代PCY14-1B恒压变量泵液压原理图其结构特点为1)变量活塞大头在上，小头在下，上、下腔同时通高压，上腔内装有定位弹簧，以保证恒压阀不工作时，泵的排量最大。
2)恒压阀为一独立部件，安装在上法兰上面。
3)恒压阀芯直径为Φ6mm，与国外泵的恒压阀阀芯直径一样。
4)当恒压阀开启时，变量活塞上腔放油，变量活塞向上运动，泵的排量减小，实现恒压变量。