基于ANSYS的轴向柱塞变量泵强度分析与结构优化

发布时间：2017-10-05 22:41

  本文关键词：基于ANSYS的轴向柱塞变量泵强度分析与结构优化

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【摘要】：轴向柱塞泵结构紧凑、工作压力高、易于实现变量控制,因而在工程机械领域得到广泛的应用。由于我国对液压技术的研究起步较晚,在轴向柱塞泵的设计与制造等方面与发达国家有一定差距,而随着国内工业技术的飞速发展,对轴向柱塞泵的性能要求也在不断提高,因此进行轴向柱塞泵工作性能以及结构改进等方面的研究具有重要意义。本文基于有限元数值求解技术及ANSYS计算分析软件对轴向柱塞泵的重要零部件进行有限元分析与结构优化设计。首先对轴向柱塞泵配流副的配流工作原理、动态工作特性及其在额定工况下的流固耦合受力情况进行详细分析,进而完整准确地得到了配流副动态工作时的受力边界条件,然后基于有限元数值求解技术及ANSYS计算分析软件对轴向柱塞泵关键工作部件——配流副进行有限元分析,从而得出配流副在额定工况下的整体受力情况,并绘制出配流副结构的应力、应变及变形云图。通过分析结果并与配流副材料的许用力学性能参数作比较,判断轴向柱塞泵配流副结构是否满足许用强度及最大变形等性能要求。与此同时,本文用同样的方法分析轴向柱塞泵壳体的受力情况,并对壳体进行有限元分析,得到轴向柱塞泵壳体在额定工况下的应力、应变、变形云图以及前6阶固有频率和模态振型,进而判断轴向柱塞泵壳体结构是否满足强度及变形等性能要求。最后,本文以轻量化设计为目标,利用ANSYS Workbench的Design Explorer模块对轴向柱塞泵缸体和壳体进行了结构优化设计,通过设置输入参数和输出参数,求得一系列优化设计点,并通过响应曲面法来反映输入参数和输出参数之间的影响关系。通过综合考虑优化目标与实际工况,最终得到满足轻量化设计要求的最优设计方案,对提高材料利用率以及降低生产成本具有重要意义。
【关键词】：轴向柱塞变量泵 ANSYS 强度分析 结构优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH322
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景与意义9
• 1.2 轴向柱塞泵国内外研究现状9-15
• 1.3 本文研究内容15
• 1.4 本文组织结构15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 2 轴向柱塞泵简介17-21
• 2.1 轴向柱塞泵概述17
• 2.2 斜盘式轴向柱塞变量泵的结构与工作原理17-20
• 2.2.1 斜盘式轴向柱塞变量泵结构分析17-18
• 2.2.2 斜盘式轴向柱塞变量泵工作原理18-20
• 2.3 本章小结20-21
• 3 轴向柱塞泵配流副强度分析21-45
• 3.1 轴向柱塞泵配流副简介21-22
• 3.2 轴向柱塞泵配流副受力分析22-26
• 3.2.1 轴向柱塞泵缸体受力分析22-25
• 3.2.2 轴向柱塞泵配流盘受力分析25-26
• 3.3 有限元分析理论及其软件介绍26-30
• 3.3.1 有限元法概述26-27
• 3.3.2 有限元法分析步骤27-29
• 3.3.3 ANSYS Workbench简介29-30
• 3.4 轴向柱塞泵缸体有限元强度分析30-37
• 3.4.1 轴向柱塞泵缸体建模30-32
• 3.4.2 施加边界条件32-35
• 3.4.3 求解与结果分析35-37
• 3.5 轴向柱塞泵配流盘有限元强度分析37-44
• 3.5.1 轴向柱塞泵配流盘建模37-38
• 3.5.2 施加边界条件38
• 3.5.3 求解与结果分析38-44
• 3.6 本章小结44-45
• 4 轴向柱塞泵壳体有限元分析45-58
• 4.1 轴向柱塞泵壳体受力分析45-47
• 4.2 轴向柱塞泵壳体有限元强度分析47-49
• 4.2.1 轴向柱塞泵壳体建模47-48
• 4.2.2 求解与结果分析48-49
• 4.3 轴向柱塞泵有限元模态分析49-57
• 4.3.1 轴向柱塞泵振动机理分析49-52
• 4.3.2 有限元模态分析简介52-53
• 4.3.3 轴向柱塞泵有限元模态分析53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 5 轴向柱塞泵结构优化58-69
• 5.1 优化设计概述58
• 5.2 Design Explorer模块简介58-60
• 5.3 轴向柱塞泵缸体结构优化60-64
• 5.3.1 参数设置与求解60-62
• 5.3.2 响应曲面分析62-63
• 5.3.3 优化结果分析63-64
• 5.4 轴向柱塞泵壳体结构优化64-68
• 5.4.1 参数设置与求解64-65
• 5.4.2 响应曲面分析65-66
• 5.4.3 优化结果分析66-68
• 5.5 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 路甬祥;流体传动与控制技术的历史进展与展望[J];机械工程学报;2001年10期

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1 史时喜;恒功率变量泵的特性研究[D];西南交通大学;2008年

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本文编号：979254