摘 要：液压动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元液压件。而手摇泵是一种由人力驱动的柱塞泵。在一些小型的飞机上，它通常只在主液压泵损坏时作应急用。此外，当飞机在地面停放时，还可以利用手摇泵向系统供油。本设计对手摇泵的构件进行数据测量和运动分析，通过运用proe软件来对手摇泵进行数学建模，然后再进行装配，最后对其进行运动仿真来模拟手摇泵的真实运行情况，从而达到更加了解和清楚手摇泵作用的目的。
关键词：手摇泵 Pro/E软件，数学建模，运动仿真，液压系统
1 引言
手摇泵属于柱塞泵的一种。而柱塞泵特性研究对于整个飞机液压系统性能有着至关重要的影响，因此国内外很多的研究机构和液压元件生产公司都对柱塞泵的特性投入了大量研究，进行了多方面的探索[1]。随着工业技术的不断发展，液压传动也越来越广，而作为液压传动系统心脏的液压泵就显得更加重要了。在容积式液压泵中，惟有柱塞泵是实现高压﹑高速化﹑大流量的一种最理想的结构，在相同功率情况下，径向往塞泵的径向尺寸大、径向力也大，常用于大扭炬、低转速工况，做为按压马达使用。而柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小，另外柱塞泵易于变量，能用多种方式自动调节流量，流量大。由于上述特点，柱塞泵被广泛使用于工程机械、起重运输、冶金、船舶等多种领域。
柱塞式液压泵是靠柱塞在柱塞腔内的往复运动，改变柱塞腔容积实现吸油和排油的。是容积式液压泵的一种。柱塞式液压泵由于其主要零件柱塞和缸休均为圆柱形，加工方便配合精度高，密封性能好，工作压力高而得到广泛的应用。
2液压系统
2.1液压系统组成
目前对液压系统的分类方法主要有两种，一种是按组成系统的液压元件的功能类型划分，另一种是按组成整个系统的分系统功能划分[2]。
1）按液压系统的功能划分
按液压系统的功能划分，液压系统主要由四种元件组成。
① 动力元件，指液压泵，其作用是将原动机的机械能转换成液压能。
② 执行元件，其作用是將液体的压力能转换成机械能。
③ 控制调节元件，用以调节各部分液体的压力、流量和方向，满足液压系统工作的要求。
④ 辅助元件，除上述各元件之外的其他元件都称为辅助元件。
2）按组成系统的分系统的功能划分
从系统的功能来看，液压系统应分为两大部分。
① 液压源系统
液压源包括泵、油箱、油滤系统、冷却系统、压力调节系统及蓄压器等，现代民航客机上一般有三个隔离且独立的液压源系统。
② 工作系统
它是利用液压源系统提供的液压能实现工作任务的系统。利用执行元件和控制调节元件进行适当的组合，即可产生各种形式的运动或不同顺序的运动。
2.2 液压动力
液压动力系统由主液压系统、地面勤务系统、辅助液压系统、液压指示系统组成[3]。
1）主液压系统：包括A系统和B系统。
2）地面勤务系统：地面勤务系统从一个中心点为所有的液压油箱加油。
3）辅助液压系统：包括备用液压系统和动力转换组件系统。
4）液压指示系统：包括液压油量系统、液压压力系统、液压泵低压警告系统、液压油超温警告系统。
2.3地面勤务系统
地面勤务系统是从一个中心位置为所有的液压油箱加油，位置如上图所示。地面勤务系统部件主要包括油箱加油选择活门、油箱加油过滤器组件、油箱人工加油泵、压力加油接头。
油箱加油选择活门：是人工操纵的三位选择活门。
油箱人工加油泵：是一个柱塞式泵。该泵在柱塞顶部有一个由弹簧加载的单向活门，另一个单向活门在吸油口上。油泵由一个人工操纵手柄。
用油箱加油选择活门输送来自人工加油泵的液压油时，应注意A口将油液输送至系统A油箱；B口将油液输送至系统B和备用系统油箱。
在人工加油操作中使用人工加油泵的吸油软管。软管一端在人工加油泵上，软管另一端放入液压油桶上。不适用时，在吸油软管端加保护盖。
3 手摇泵运动仿真
3.1Pro/E机构仿真
Pro/E提供了一组功能强大的工具用来模拟测试产品或设备的机械性能。通过模拟模型的实际工作情况，CAE可在制造产品的物理样机前，以计算机仿真的形式检验产品的位置、运动、受力、受热等是否符合实际要求，以减少产品返工的次数，节约开发成本，加快产品设计进度[4]。
机构仿真是Pro/E的一个应用模块，其功能是对组件产品进行机构运动分析及仿真，以确保组件在进行机构运动时没有零件干涉的现象，并确认零件的运动达到预期的效果。
3.2运动仿真
手摇泵的工作原理是当柱塞向右运动，工作腔容积增大，压力减小，下阀瓣打开，把油吸入，此时上阀瓣关闭；当柱塞向左运动，工作腔容积减小，压力增大，上阀瓣打开，把油挤出，此时下阀瓣关闭。
为了达到更加真实的模拟出手摇泵的运动状况，需要多各个元件的运动起始时间和终止时间进行分析。
①对柱塞杆的运动时间进行分析。
在机构模块下，找到左下角机构树的“电动机”选项，右键选择ServoMotor1的编辑定义，弹出“伺服电动机定义”对话框，单击下面的“图形”按钮 ，得到柱塞杆的时间-速度图，可以看出柱塞杆是在0-7.6s过程是向左移动，在7.6-14.8s过程是从左往右移动，再然后向右移动到终止时间。
②对上阀瓣运动时间的分析
在机构模块下，找到左下角机构树的“电动机”选项，右键选择上阀瓣的编辑定义，弹出“伺服电动机定义”对话框，单击下面的“图形”按钮 ，得到上阀瓣的位置-时间图，可以看出上阀瓣在0-3s上升到6mm的位置，然后在3-7s位置保持不变，7-8s回到初始位置，之后到终止时间一直保持位置不变。
③对下阀瓣运动时间的分析
在机构模块下，找到左下角机构树的“电动机”选项，右键选择下阀瓣的编辑定义，弹出“伺服电动机定义”对话框，单击下面的“图形”按钮 ，得到上阀瓣的位置-时间图，可以看出上阀瓣在0-3s上升到6mm的位置，然后在3-8s位置保持不变，8-9s回到初始位置。
4 结论
在本次运动仿真中，通过Pro/E的组件模块、机构模块和动画模块，得到简化后手摇泵的运动仿真动画，通过对比仿真结果与理论分析结果，验证了本次仿真的有效性，同时也可以很直观的柱塞泵吸油、供油的过程。
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