3 轴向柱塞泵/马达研究的新技术

近年来，随着计算机运算能力的不断增强和微电子传感技术的发展，使得基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵的仿真技术和基于模型泵思想的轴向柱塞泵的试验技术发展了起来。

3.1基于虚拟样机的轴向柱塞泵/马达仿真技术

虚拟样机技术是一项新生的工程技术。可以在计算机上建立机械系统的三维模型，模拟在现实环境下系统的运动和动力特性，它以对象的动力学/运动学模型为核心，其他相关模型为补充。

由于轴向柱塞泵/马达中某些构件的弹性变形存在非线性惯性耦合，液压系统也存在大量非线性环节，运用传统试验法和理论分析法设计和优化泵/马达费工费时，而且分析结果往往与实际相差甚远[23]。而虚拟样机的分析方法完全按照对象最本质的因素建模，在动力学特性上非常接近于物理样机，因而对虚拟样机的仿真评估可以代替对物理样机设计性能的评估。

液压系统虚拟样机技术是利用目前所具有的CAD建模技术，融合先进的液压仿真技术，对液压系统的动、静态特性进行预测和研究 。因此基于轴向柱塞泵/马达的动力学关系，耦合液固两种建模方式，建立两种模型可以实时通信的虚拟样机，用来进行轴向柱塞泵/马达的仿真。

德国亚琛工业大学采用液压系统仿真软件DSHplus和多体动力学仿真软件ADAMS联合进行仿真，其中机械模块以ADAMS中的物理模型和动力学关系为基础[26]，液压模块用于计算流体产生的压力参数，摩擦模块用于计算摩擦力，通过多个模块可以对泵的关键摩擦副进行联合仿真，其数据流程如图8所示。这是一种初步的虚拟样机的思想，对以后的研究有重要的启发意义。 

Rexroth公司使用ADAMS软件自带的液压模块和斜轴泵动力学模型耦合，对传动轴进行了动力学仿真（图9），为倾角的优化提供了依据。

Parker公司于2004年首次明确提出了采用虚拟样机的思路对轴向柱塞泵进行研究。他们采用液压系统软件EASY5和ADAMS联合建立虚拟样机，如图10。对柱塞腔的摩擦力、压力脉动和部分结构件的动态应力状况进行了仿真分析，为泵的设计及产品优化开辟了新的途经。

在国内，浙江大学也开展了轴向柱塞泵/马达的虚拟样机方面的研究，对HAWE的V30泵采用ADAMS和系统仿真软件AMEsim来建立虚拟样机（图11），通过动力学和液压两个模型的实时交互完成联合仿真并对轴向柱塞泵的流量脉动以及柱塞和主轴的动态应力进行了分析。

图11 柱塞泵虚拟样机数据流程和三维模型