轴向柱塞泵虚拟样机仿真技术研究

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1、摘要摘要随着液压传动与控制技术的不断发展，对柱塞泵的性能提出了更高的要求。为研究和设计高性能的柱塞泵，单纯运用传统的物理实验法，费工费时，变更参数或条件困难，有时甚至无法实现；并且柱塞泵的某些构件的弹性变形存在非线性惯性耦合，液压系统又大量存在非线性环节，因此若采用通常的理论分析法，其结果往往与实际相差甚远。虚拟样机技术的发展为这类非线性复杂系统进行精确的仿真研究提供了可能性。虚拟样机技术是一项新生的工程技术。借助于这项技术，用户和设计人员可以在计算机上建立机械系统的模型，伴之以三维可视化处理，模拟在现实环境下系统的运动和动力

2、特性，它以对象的动力学／运动学模型为核心，其他相关模型为补充，利用多领域建模工具和仿真技术建立对象的虚拟样机原型系统。由于虚拟样机完全按照对象最本质的因素建模，在动力学特性上非常接近于物理样机，因而对虚拟样机的仿真评估可以代替对物理样机总体设计性能的评估。本课题将虚拟样机技术应用于液压传动与控制领域，利用虚拟样机技术集成化的特点，以多体系统动力分析仿真软件ADAMS为核心，结合CAD软件Pro／E中建立的三维模型，有限元分析软件ANSYS柔性化处理和系统仿真软件AMESim中建立的液压系统模型，建立了HAWEV30型柱塞泵的虚

3、拟样机。通过建立虚拟仿真环境进行研究分析，可以降低实验成本，提高试验效率，缩短实验周期，对于研究分析轴向柱塞泵性能具有重要意义：(一)虚拟样机技术在柱塞泵上应用可以详细的展示柱塞泵内部的流体和动力学特性。使得人们对柱塞泵内部的特性了解更深入，使设计有更为可靠的依据。(二)ADAMS和AMESim联合仿真很好地解决了轴向柱塞泵动力学模型和液压模型难于结合与作用的问题，使得部件力学特性和节点的流体特性都能够得到很好的预测和仿真。(三)ADAMS和ANSYS的结合使得动力学仿真和有限元分析联合起来，解决了轴向柱塞泵多体系统刚柔耦合动

4、力分析与仿真。关键词：轴向柱塞泵；虚拟样机技术；仿真；ADAMS；AMESim浙江大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofFluidPowertransmissionandcontroltechniques．thehigh-performancepistonpumpisdemanded．Inordertoresearchanddesignhigh-performancepistonpump，themethodsonlyusingthetraditionalphysicalexperimentst

5、akemuchtimeandcannotchangeparametersandconditionsofpistonpumpfreely；evensomearenotberealizedincurrentcondition．BecauseoftheelasticdeformatiOnsofsomecomponentsinpistonpumparenonlinearinertiacoupling，inadditionalotofnonlinearfactorsofhydraulicsystems，SOtheresultsofana

6、lysisofpistonpumpbycommontheoryarefarawaywiththerealstatus．11圮developmentofVirtualPprototypeTechnologyprovidesthepossibilityforsimulationresearchofthenonlinearcomplexsystemprecisely．VirtualPprototypeTtechnologyisanewengineeringtechnology．TheuseranddesignerCaneasilym

7、akethecomplexmechanicsystemmodelingandsimulateitsmovementanddynamicscharacteristicbasedoncomputerinrealconditionaswellasvisualizingthe3Dimage．Integratingmodelingtoolsofmanyfieldsandsimulationmethods，thecoreofthetechnologyissystem’smovementanddynamicsmodeling．supplyi

8、ngotherrelevantmodeling．Then，thevirtualprototypesystemoftheresearchingobjectsisbuilt．Inviewofthemodelproposedaccordingtotheessentialelemen