前言

随着计算机技术的发展，在液压传动教学中采用计算机辅助教学已成为一个发展方向。液压传动教学中很重要的内容是介绍液压元件的结构和工作原理，它涉及到液 压传动工作介质在液压元件内部的流动。在传统的教学方式中，由于挂图或胶片是静止的，无法连贯地再现液压元件的工作过程，所以造成老师讲解难学生理解难， 教学效果不理想。为了解决传统教学的缺点，本文针对液压传动的动力元件—液压泵，提出了一种基于Solidworks的结构装配和工作原理动态仿真，这样可使抽象问题直观化，既有利于老师的教学．也有助于学生的学习。从而活跃课堂气氛，缩短学生的理解时间，激发学生的学习兴趣，弥补传统教学方法的不足，提高教学效果。

Animator插件就是一个与Solidworks完全集成的动画制作软件插件，它能将Solidworks的三维模型实现动态的可视化，并且实时录制机构的模拟装配过程、模拟拆卸过程和机构的模拟工作过程，将机构的工作情况得到更好的表达，增强了人们对机构的认识和了解。

液压泵工作原理分析

目前液压系统中常见的液压泵一般是齿轮泵、叶片泵和柱塞泵，它们的工作原理很类似。这些液压泵工作时，由液压泵组成零件将液压泵内部容积分为2个密封容积 腔，在主动件的运动下，使密封容积腔发生变化。当密封容积腔增大时，产生真空度，在外界大气压的作用下，把油箱中的油液压入液压泵，完成液压泵的吸油过 程。当密封容积腔减小时，油液受挤压，通过压油口把油液输出到液压系统，完成液压泵的压油过程。

从液压泵的工作原理可以看出，要进行液压泵工作原理的动态仿真，首先要完成液压泵组成零件的实体建模。

液压泵组成零件的实体建模

Solidworks2006用户界面非常人性化，便于操作。在Solidworks的 标准菜单中包含了各种用于创建零件特征和基准特征的命令。其中基础实体特征主要有拉伸凸台/基体、旋转凸台/基体等。在基础实体特征上可添加囡角、倒角、 肋、抽壳、拔模及异型孔、线性阵列、圆角阵列、镜像等放置特征，这些特征的创建对于实体造型的完整性非常重要。在处理复杂的几何形状时还需要其他高级特征 选项，包括扫描、放样凸台/基体及参考几何体中基准轴、基准面这些定位特征等。通过以上特征造型技术在Solidworks中能设计出需要的实体特征。

(1)齿轮泵组成零件的实体建模

在齿轮泵中零件实体模型主要包括主动轮、从动轮、后盖基体、前盖基体、基座、传动轴、支承轴和键，其零件实体见图1。

图1 齿轮泵零件实体模

(2)叶片泵组成零件的实体建模

在叶片泵中零件实体模型主要包括定子1、定子2、转子、叶片和轴，其零件实体见图2。

工作原理动态仿真

先启动Animator插件，单击菜单“工具”→“插件”，单击Animator前的选项栏。此后出现Animator的工具栏。在Solidworks2006中Animator的操作都是在工作区底部，可单击工作区底部的“模型”或者“动画”的标签，单击模型或动画标签即可实现模型或动画操作的切换。

在生成工作原理仿真动画时，用Animator插件对齿轮泵主要零件大致进行以下3步操作：①切换到动画界面；②限据液压泵运动的时间，拖动时间滑杆到相 应的位置；③拖动液压泵齿轮绕着传动轴和支承轴运动，使其达到动画序列末端应达到的新位置，这样就实现了工作原理的动态仿真。

工作原理仿真示意见图6。

图6 动态仿真示意图

仿真动画以AVI格式保存，这样，动画播放不需要专门的播放软件，可以提高该动画的应用和推广。

结语

(1)应用Solidworks的特征构造技术创建了齿轮泵、叶片泵和柱塞泵组成零件的三维实体建模。

(2)在装配体环境下，可以对零件实体进行修改，最终实现对零件实体的动态装配。这样，有助于学生理解液压泵的内部组成结构。

(3)利用Solidworks2006中Animator插件对液压泵中零件进行运动时间和路径的设置，实现了工作原理的动态仿真。

(4)仿真动画以AVI格式保存，可以得到很好的推广和应用。

图2 叶片泵零件实体模型

(3)柱塞泵组成零件的实体建模

在柱塞泵中零件实体模型主要包括配流盘、定子、转子、配流轴、柱塞，其零件实体见图3。

图3 柱塞泵零件实体模型

液压泵的装配

创建了液压泵的零件实体后就可以进行液压泵的装配。先新建一个装配体，然后在插入零部件对话框中点击浏览依次选择要插入的零部件即可。其中第1个加入的零件十分重要，它是整个装配体的装配基础，Solidworks软件已 默认第1个插入零件为非运动体，其他所有的装配体零件都是以此为基础，本装配选择传动轴为装配参照体。调入零件后，要使零件之间达到准确的装配，必须建立 准确的装配约束，2个零件之间的配合关系一般用3个坐标方向的位移以及绕这3个坐标方向的转动，系统在配合菜单下提供了包括角度、重合、同心、距离、平 行、垂直、相切7种标准配合和包括齿轮配合、限制配合、对称配合及宽度配合的4种高级配合，可以使用这些配合精确地放置实体。

按照Solidworks软件中的实体装配过程，对齿轮泵、叶片泵和柱塞泵零件实体进行装配，装配过程及装配后的效果如图4和图5所示。

图4 装配过程示意图

图5 装配图

1.叶片2.转子3.定子