基于Solidworks的液壓泵工作原理動態仿真
                                          責任編輯:icynet    瀏覽:1976次    時間: 2015-06-02 22:03:30      

                                          摘要:前言隨著計算機技術的發展,在液壓傳動教學中采用計算機輔助教學已成為一個發展方向。液壓傳動教學中很重要的內容是介紹液壓元件的結構和工作原理,它涉及到液 壓傳動工作介質在液壓元件內部的流動。在傳統的教學方式中,由于掛圖或膠片是靜止的,無法連貫地再現液壓..

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                                          前言

                                          隨著計算機技術的發展,在液壓傳動教學中采用計算機輔助教學已成為一個發展方向。液壓傳動教學中很重要的內容是介紹液壓元件的結構和工作原理,它涉及到液 壓傳動工作介質在液壓元件內部的流動。在傳統的教學方式中,由于掛圖或膠片是靜止的,無法連貫地再現液壓元件的工作過程,所以造成老師講解難學生理解難, 教學效果不理想。為了解決傳統教學的缺點,本文針對液壓傳動的動力元件液壓泵,提出了一種基于Solidworks的結構裝配和工作原理動態仿真,這樣可使抽象問題直觀化,既有利于老師的教學.也有助于學生的學習。從而活躍課堂氣氛,縮短學生的理解時間,激發學生的學習興趣,彌補傳統教學方法的不足,提高教學效果。

                                          Animator插件就是一個與Solidworks完全集成的動畫制作軟件插件,它能將Solidworks的三維模型實現動態的可視化,并且實時錄制機構的模擬裝配過程、模擬拆卸過程和機構的模擬工作過程,將機構的工作情況得到更好的表達,增強了人們對機構的認識和了解。

                                          液壓泵工作原理分析

                                          目前液壓系統中常見的液壓泵一般是齒輪泵、葉片泵和柱塞泵,它們的工作原理很類似。這些液壓泵工作時,由液壓泵組成零件將液壓泵內部容積分為2個密封容積 腔,在主動件的運動下,使密封容積腔發生變化。當密封容積腔增大時,產生真空度,在外界大氣壓的作用下,把油箱中的油液壓入液壓泵,完成液壓泵的吸油過 程。當密封容積腔減小時,油液受擠壓,通過壓油口把油液輸出到液壓系統,完成液壓泵的壓油過程。

                                          從液壓泵的工作原理可以看出,要進行液壓泵工作原理的動態仿真,首先要完成液壓泵組成零件的實體建模。

                                          液壓泵組成零件的實體建模

                                          Solidworks2006用戶界面非常人性化,便于操作。在Solidworks 標準菜單中包含了各種用于創建零件特征和基準特征的命令。其中基礎實體特征主要有拉伸凸臺/基體、旋轉凸臺/基體等。在基礎實體特征上可添加囡角、倒角、 肋、抽殼、拔模及異型孔、線性陣列、圓角陣列、鏡像等放置特征,這些特征的創建對于實體造型的完整性非常重要。在處理復雜的幾何形狀時還需要其他高級特征 選項,包括掃描、放樣凸臺/基體及參考幾何體中基準軸、基準面這些定位特征等。通過以上特征造型技術在Solidworks中能設計出需要的實體特征。

                                          (1)齒輪泵組成零件的實體建模

                                          在齒輪泵中零件實體模型主要包括主動輪、從動輪、后蓋基體、前蓋基體、基座、傳動軸、支承軸和鍵,其零件實體見圖1

                                          1 齒輪泵零件實體模

                                          (2)葉片泵組成零件的實體建模

                                          在葉片泵中零件實體模型主要包括定子1、定子2、轉子、葉片和軸,其零件實體見圖2

                                          工作原理動態仿真

                                          先啟動Animator插件,單擊菜單工具”→“插件,單擊Animator前的選項欄。此后出現Animator的工具欄。在Solidworks2006Animator的操作都是在工作區底部,可單擊工作區底部的模型或者動畫的標簽,單擊模型或動畫標簽即可實現模型或動畫操作的切換。

                                          在生成工作原理仿真動畫時,用Animator插件對齒輪泵主要零件大致進行以下3步操作:切換到動畫界面;限據液壓泵運動的時間,拖動時間滑桿到相 應的位置;拖動液壓泵齒輪繞著傳動軸和支承軸運動,使其達到動畫序列末端應達到的新位置,這樣就實現了工作原理的動態仿真。

                                          工作原理仿真示意見圖6

                                          6 動態仿真示意圖

                                          仿真動畫以AVI格式保存,這樣,動畫播放不需要專門的播放軟件,可以提高該動畫的應用和推廣。

                                          結語

                                          (1)應用Solidworks的特征構造技術創建了齒輪泵、葉片泵和柱塞泵組成零件的三維實體建模。

                                          (2)在裝配體環境下,可以對零件實體進行修改,最終實現對零件實體的動態裝配。這樣,有助于學生理解液壓泵的內部組成結構。

                                          (3)利用Solidworks2006Animator插件對液壓泵中零件進行運動時間和路徑的設置,實現了工作原理的動態仿真。

                                          (4)仿真動畫以AVI格式保存,可以得到很好的推廣和應用。

                                          2 葉片泵零件實體模型

                                          (3)柱塞泵組成零件的實體建模

                                          在柱塞泵中零件實體模型主要包括配流盤、定子、轉子、配流軸、柱塞,其零件實體見圖3

                                          3 柱塞泵零件實體模型

                                          液壓泵的裝配

                                          創建了液壓泵的零件實體后就可以進行液壓泵的裝配。先新建一個裝配體,然后在插入零部件對話框中點擊瀏覽依次選擇要插入的零部件即可。其中第1個加入的零件十分重要,它是整個裝配體的裝配基礎,Solidworks軟件已 默認第1個插入零件為非運動體,其他所有的裝配體零件都是以此為基礎,本裝配選擇傳動軸為裝配參照體。調入零件后,要使零件之間達到準確的裝配,必須建立 準確的裝配約束,2個零件之間的配合關系一般用3個坐標方向的位移以及繞這3個坐標方向的轉動,系統在配合菜單下提供了包括角度、重合、同心、距離、平 行、垂直、相切7種標準配合和包括齒輪配合、限制配合、對稱配合及寬度配合的4種高級配合,可以使用這些配合精確地放置實體。

                                          按照Solidworks軟件中的實體裝配過程,對齒輪泵、葉片泵和柱塞泵零件實體進行裝配,裝配過程及裝配后的效果如圖4和圖5所示。

                                          4 裝配過程示意圖

                                          5 裝配圖

                                          1.葉片2.轉子3.定子


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