柱塞泵是液压系统中的动力源和关键元件,而因为柱塞泵的工作环境较为恶劣,所以其容易发生不同类型的故障而影响正常生产和人员安全。松靴故障是柱塞泵一种常见的故障模式,本文依据虚拟样机技术建立某型号轴向柱塞泵的动力学分析模型,在不同载荷工况下开展了基于虚拟样机技术的柱塞泵松靴故障诊断研究。主要研究与成果如下:(1)柱塞泵虚拟样机构建。分析某型号柱塞泵的结构与工作原理,在SolidWorks中建立柱塞泵三维模型;通过分析柱塞泵实际运行过程中各个部件间的约束关系与运动耦合关系,在ADAMS中成功搭建了柱塞泵的刚体动力学模型;分析柱塞泵的流体特性,结合功率键合图理论,利用AMEsim液压建模软件建立柱塞泵的液压模型;通过分析柱塞泵振动传递方式和路径确定柱塞泵建模过程中需要进行柔性化的三大部件,即泵体、泵壳、顶盖,在ADAMS中建立柱塞泵的刚柔耦合模型;利用软件接口和设置交换变量,搭建柱塞泵的虚拟样机;对所建的各个模型进行仿真分析,将仿真结论与理论计算结论进行对比分析,验证模型的准确性。(2)故障模拟仿真。从理论上分析了柱塞泵松靴故障的发生机理;确定了柱塞泵发生松靴故障时的柱塞滑靴副的尺寸间隙的改变和相对运动关系的变化,并以此为理论依据研究确定了柱塞泵松靴故障模拟方法,通过柱塞滑靴副间结构和尺寸大小合理设置故障间隙值大小;确定并设置了柱塞球头的磨损量,建立了正常、轻微故障和严重故障三种工况下的柱塞泵虚拟样机;分析了柱塞泵滑靴松动故障的振动传递路径,提出了基于振动信号进行松靴故障诊断的方法,并设置5MPa、1OMPa、15MPa和23.5MPa这四种外部载荷来模拟柱塞泵的变载荷工况;针对变载荷工况下对不同程度松靴故障的振动信号进行了处理和分析,提出了基于振动信号能量特征进行柱塞泵变载荷工况滑靴松动故障诊断方法;(3)设计完成了柱塞泵的松靴故障试验。设计了对柱塞球头进行人为磨损处理的故障模拟方式,在四种载荷激励下分别完成了柱塞泵正常与松靴故障两种工况下的试验,将理论计算与仿真结论和试验结论进行对比分析,验证基于虚拟样机技术进行柱塞泵故障诊断方法的合理性,为基于虚拟样机的柱塞泵松靴故障诊断方法提供了理论与实验依据。以上研究成果表明,基于虚拟样机技术对柱塞泵进行故障诊断的方法有效可行,本文的研究成果可为柱塞泵的故障诊断提供了新的思路。