基于有限元的軸向柱塞變量泵殼體結構優化

王 猛，侯增選，黃 磊，楊修偉

(大連理工大學機械工程學院，遼寧大連 116024)

隨著科技的發展和市場對產品要求的提高，根據經驗對產品進行設計的方法已經顯得過于保守，產品性能難以保證并且耗費了不必要的成本。現代制造業所追求的目標是在保證產品強度和剛度等要求的前提下，使產品盡量小型化和輕量化。軸向柱塞泵作為現代液壓系統中的重要部件，對其進行小型輕量化設計不僅可以減少材料消耗和降低生產成本，更重要的是可以提高產品在市場中的競爭力。

本文以德國Rexroth公司A4VG28型軸向柱塞變量泵為研究對象，利用有限元分析軟件ANSYS Workbench對其殼體進行有限元分析，并根據有限元分析的結果，以殼體壁厚作為輸入參數，對軸向柱塞泵殼體進行結構優化設計，提出實現殼體小型輕量化的最優設計方案。

1 軸向柱塞泵殼體有限元分析

殼體是軸向柱塞泵的主要部件之一，主要用于軸向柱塞泵其他零部件的安裝和容納。其中，泵軸通過滾動軸承固定于殼體前端軸承孔處;斜盤通過月牙形軸瓦與殼體前端的軸承座接觸，并與殼體頂部變量缸體中變量機構相連;殼體后端與后蓋通過4個螺釘連接。綜上所述可知，在軸向柱塞泵運行過程中殼體必須滿足一定的強度和剛度要求。

1.1 軸向柱塞泵殼體有限元靜強度分析

1.1.1 軸向柱塞泵殼體有限元建模

鑒于ANSYSWorkbench軟件的三維建模能力存在不足，本文首先利用三維軟件SolidWorks建立軸向柱塞泵殼體的三維結構模型，如圖1所示，然后將三維模型直接導入ANSYS Workbench中，并保證兩者之間的兼容性［1－2］。……