微型高速轴向柱塞泵转子系统在充满油液的壳体内高速旋转时,产生较大的力矩损失,影响柱塞泵的效率。首先,建立了轴向柱塞泵转子系统力矩损失仿真模型。其次,分析了其力矩损失组成和柱塞泵转速与斜盘倾角对其力矩损失的影响。最后,通过不同切片位置下柱塞泵转子系统油液速度场和压力场分布特点,分析了其力矩损失。结果表明:转子系统压差力矩损失约为其黏性摩擦力矩损失的11倍,其中,柱塞-滑靴压差力矩损失约占70%;随着转角的变化,压差力矩损失波动较大,黏性摩擦力矩损失几乎保持稳定。油液压力呈梯形分布且51.4°周期性剧烈波动,由旋转中心到壳体内壁压力逐渐增大;同时,靠近出油口和下止点位置处,油液压力较小。

基于PM流量控制器的双锥轴承结构可在较小尺寸下同时承受轴向力和径向力,承载性能更大,且外置节流器的方式结构简单,易于调节性能,降低回转误差。设计了基于PM控制器的双锥轴承,建立轴承平均分布五油腔的静动态特性模型,分析了轴承设计与节流器主要参数对承载能力的影响规律。研究表明,轴承总刚度、承载力与锥半角呈递增关系,轴向刚度、承载力递增更显著,但径向变化不大;增大供油压力、减小初始液阻比,可提高油膜刚度与承载力;增加节流器的比流量与初始流量,减小供油压力,可缩短过渡时间,提高动态性能。根据设计指标匹配轴承和节流器的关键参数,可在同等条件下实现轴承性能优化。

配流副油膜的润滑特性对轴向柱塞泵的可靠运行有重要影响。建立了锥形缸体球面配流副油膜润滑特性仿真模型,并通过试验验证了模型的有效性。对锥形缸体进行受力分析,通过对柱塞滑靴组件运动学和受力的分析,求解得到柱塞滑靴组件对锥形缸体的作用力;通过对球面配流副油膜厚度分布和压力分布的分析,求解得到球面配流副对锥形缸体的油膜支承力;采用有限容积法对油膜进行离散化处理,通过牛顿迭代法数值求解球面配流副油膜润滑特性和锥形缸体运动方程;开展轴向柱塞泵高压稳态试验和轮廓扫描试验,获得不同稳态试验时长的球面配流盘磨损形貌,对比球面配流盘磨损轮廓与仿真得到的油膜厚度分布和压力分布。研究结果表明,仿真得到的油膜厚度较小区域与配流盘主要磨损区域相近,验证了锥形缸体球面配流副油膜润滑模型的有效性。

为改善微小型轴向柱塞泵配流副润滑特性,对缸体进行受力分析,建立了配流副油膜润滑模型,以泄漏量、缸体倾覆角、粘性摩擦力矩为优化目标,采用多目标遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)对配流盘密封环结构参数进行了优化,包括配流盘密封环径向尺寸R_(1)、R_(2)、R_(3)、R_(4)和腰型槽起点张角θ。模型考虑缸体微观的倾斜运动以及宏观的旋转运动,对楔形油膜的动态变化过程进行了仿真。通过有限容积法对雷诺方程进行离散化处理,得到配流盘表面油膜的压力分布情况,并分析了密封环结构对油膜特性的影响。研究结果表明,密封环最外缘的尺寸对油膜润滑性能影响较小,腰型槽起点张角和密封环内缘尺寸对缸体倾覆角的影响较大;配流盘结构优化后,油膜综合润滑特性提升5.4%,倾覆角和泄漏量分别下降3.8%和29.6%。

为改善锥形缸体球面配流副油膜润滑特性,提出一种多弧槽球面配流副结构,并采用遗传算法对多弧槽球面配流结构进行多目标优化。首先,对多弧槽球面配流副进行理论建模,采用有限容积法对油膜压力控制方程进行离散化,利用环形三对角矩阵算法(CTDMA)求解球面配流副压力分布;然后,对多弧槽球面配流副承载特性进行仿真,分析球面配流副不同弧槽结构下的油膜厚度分布及压力分布规律;最后,以缸体倾角、泄漏量和摩擦转矩为优化目标,利用多目标遗传算法优化多弧槽球面配流副的结构参数。结果表明:多弧槽结构可提升球面配流副油膜承载能力,弧槽结构最小膜厚下降3.1%~4.0%,弧槽结构最大压力显著提高,最大增幅为16.3%;同时可有效降低泄漏量、摩擦转矩,优化后综合目标性能提升10.5%,缸体倾角、泄漏量和摩擦转矩分别下降5.1%、8.1%和5.9%,有效提升了球面配流...

为了精确识别轴向柱塞泵壳体降噪区域,首先,搭建液压-多体动力学耦合模型,求解结构噪声激振力;然后,分析零部件模态并试验验证,建立装配体有限元模型,开展基于模态的振动响应分析,通过振动实验验证模型准确性,搭建轴向柱塞泵声学边界元模型,分析其辐射噪声特性;最后,基于声学传递向量原理,开展模态及板面声学贡献量分析,对壳体噪声辐射板面进行合理划分,分析其对关键频率下辐射噪声的贡献量。研究表明:轴向柱塞泵振声模型具有良好的准确性

针对山地机动平台作业过程中力学边界条件的求解问题，选取了平地和斜坡两种典型作业工况，建立了整机的静力学分析模型，构造了支腿力学边界条件的优化求解模型，为山地机动平台的结构设计提供了理论依据。

介绍了柔性模块的基本概念;在分析柔性模块化产品的设计推理过程的基础上,提出了一种面向对象的知识库建模方法.将模块视为对象,并以功能模块、柔性模块、实例模块为基础构成对象层次体系,以对象框架语言描述模块的相关设计知识,组成知识单元.然后论述了基于实例和框架的知识推理过程,并给出了液压机产品知识库系统的框架结构.结果表明,该系统的研究和开发可有效支持液压机等大型机械产品的快速响应设计.

以广义模块化设计理论为基础,结合液压机机身结构的特点,将知识工程和有限元分析应用于液压机柔性模块创建,并以三梁四柱式锻造液压机为例,介绍了一种基于Visual C++语言开发液压机本体设计专家系统的方法,建立了一套基于KBE和CAE技术的液压机机身计算机辅助设计系统.实践证明,将KBE技术和CAE技术集于一体,能够较好地解决液压机的模块化快速响应设计问题.