【正文】 零件及該零件的每個(gè)部分都同時(shí)承受載荷，在等強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則下，基本上處于均載工作狀態(tài) 。 （ 9）傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音。 負(fù)載壓力液壓馬達(dá)進(jìn)油壓力與回油壓力之差，其大小與負(fù)載大小和變化有關(guān)。因此需要計(jì)算活塞的有效作用面 積，即 活塞無(wú)桿側(cè)有效作用面積 21 4AD?? （ ） 活塞有桿側(cè)有效作用面積 222 ()4A D d??? （ ） 式中， D —— 液壓缸活塞直徑； d —— 液壓缸活塞桿直徑。 活塞無(wú)桿側(cè)進(jìn)油時(shí) 214 aQ D v?? ? ? （ ） 活塞有桿側(cè)進(jìn)油時(shí) ? ?2214 aQ D d v?? ? ? ? （ ） 活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的流量與排量之間的關(guān)系為 ? ?2201 ta n8 mQ D d d D? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ ） 以上各流量關(guān)系均未考慮液壓馬達(dá)的泄漏問(wèn)題。 （ 2）容積效率 V? ，由各密封件泄漏所造成，通常容積效率為：裝彈性密封圈時(shí) , 1V?? ；活塞環(huán)時(shí) , ? ? 。；最大轉(zhuǎn)速（空載轉(zhuǎn)速） s/30max ??? ，最大角加速度2max /45 s??? ；液壓缸以外運(yùn)動(dòng)部件受到干摩擦力矩為 mkgM m ?? 200 ；液壓缸的粘性摩擦系數(shù)為 smkgBm /102 25 ??? ；負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 smNJ ??? ，靜態(tài)誤 差?? ；速度誤差 ?? ；相位裕量 ??50][? ；增益裕量 dBLg 10][ ? ；液壓彈性模量為 25 /107 0 0 0 mNe ??? 。這些參數(shù)直接影響活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)的工作特性。 液壓缸產(chǎn)生的最大軸向推（拉）力為 LLa pDpAF ???? 211 4? 航空液壓系統(tǒng)的壓力為 2/210 cmfkgps ?? ，考慮管道、閥等造成的壓力損失因素，可取 2/200 cmfkgpL ?? 由以上兩式可解得 mmDpd L 6 6 6 921020][ 6262 ??????? ? 取 mmd 15? 時(shí)，活塞桿的強(qiáng)度足夠。 、有效移動(dòng)行程及螺旋導(dǎo)程計(jì)算 螺旋升角的計(jì)算公式為： 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 da LdF M ?? ??? ? 2/ta n 021 將負(fù)載力矩把（持力矩） mNM L ?? 2400 和當(dāng)量摩擦角 ?? ? 得： ????????? ? 7 2 9 4 2 02 4 0 02t a n 1? 由前述可知，當(dāng) ? ＞ 45? 時(shí)，滾珠逆螺旋機(jī)構(gòu)對(duì)軸向力 aF 起放大作用，即輸入較小的軸向力就可獲得較大的驅(qū)動(dòng)力矩 ,滾珠逆螺旋機(jī)構(gòu)為扭矩放大器。即 需重新定液壓缸外徑。螺旋傳動(dòng)副所受圓周切向力 NdMF Lt 827591058 240022 30????? ? 合力為： NFFF ta 1 6 4 1 6 545s i n 8 2 7 5 98 1 4 0 0s i n 22221 ?????? ? βFa FtFrFλP 圖 13? 螺旋傳動(dòng)副載荷受力分析圖 所需滾珠數(shù)目為： )( 9 5 01 6 4 1 6 5][ 粒??? PFZ 取 )(56 粒?Z 若采用 7 頭螺旋傳動(dòng)副，則每頭嚙合傳動(dòng)的滾珠需要 ?? ，所需螺旋滾道長(zhǎng)度為： mmdl b 488681 ????? 螺旋套的有效承載長(zhǎng)度為： mmlL in48s in11 ????? ? 取 mmL 361? （ 2）滾珠直花鍵傳動(dòng)導(dǎo)軌副 不考慮滾珠與袞道之間的摩擦作用時(shí)，滾珠直花鍵導(dǎo)軌段只承受扭矩的內(nèi)力作用，故 0?aF ， NFt 82759? ，所以有合力為： 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 NFFF ta 1 1 7 0 3 945s in8 2 7 5 9s in 221 ????? ? 所需滾珠數(shù)目為 )( 9 5 01 1 7 0 3 9][ 粒??? PFZ 取 粒40?Z 同樣采用 7頭花鍵傳動(dòng)副，則每頭嚙合傳動(dòng)的滾珠需要 ?? ，所需花鍵滾道長(zhǎng)度為 mmdl b 366662 ????? 花鍵套的有效承載長(zhǎng)度為 mmlL 3690s in36s in22 ????? ? 根據(jù)參考文獻(xiàn)可對(duì)其它螺旋傳動(dòng)副或花鍵傳動(dòng)副的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行確定和計(jì)算。 如前所述，由于活塞桿的直徑是按滿足強(qiáng)度要求計(jì)算出來(lái)的值，放大 5 倍左右選取的直徑，自然滿足強(qiáng)度要求，毋需再計(jì)算。 對(duì)于最終采用的缸筒厚度應(yīng)作以下驗(yàn)算： （ 1）額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全 M P aD DDp sn )()( 22220220 ?????? ? 或 M P aDD DDp sn )( )( 4422440220 ??? ?????? ? 液壓缸內(nèi)最大工作壓力為 MPap 21max ? 均遠(yuǎn)小于上述計(jì)算的兩個(gè)極限值。下面首先將螺旋傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)公式推導(dǎo)出來(lái)。設(shè)有 12?n 個(gè)周邊小半圓截面，則螺旋傳動(dòng)軸截面對(duì)軸心的極慣性矩為 478841240 8 0 5 mnIIdIpopop ??? ???????????? ?? （ 4）螺旋傳動(dòng)軸的截面積和抗扭截面系數(shù) 由圖可知，螺旋傳動(dòng)軸的截面積為 2322222320 0 3 0 2 0 5 mRnddS ????????????? ?????? 螺旋傳動(dòng)軸的抗扭截面系 數(shù)為 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 3570 mdIW pp ?? ?????? 由于螺旋傳動(dòng)軸的螺旋段受到軸向力和扭矩作用，可以由第三強(qiáng)度理論或第四強(qiáng)度理論對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 由于采用內(nèi)循環(huán)，則圓弧滾道半徑 mmdR b ???? 鋼球與絲杠滾道面接觸點(diǎn)處的四個(gè) 主曲率為： 3 3 3 6221211 ???? bd?? 3 0 0 1121 ?????? R? 0 1 7 9 45c o s658 47c o s45c o s2c o sc o sc o s2 022 ???? ?????? ???? bdd 則鋼球在接觸點(diǎn)處的靜載荷系數(shù) (接觸應(yīng)力 )為 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 M P adf boa)01 )(30 (6))((22122111???????? ???? 當(dāng)活塞式滾珠螺旋擺動(dòng)液壓馬達(dá)在額定負(fù) 載下工作時(shí)，滾珠螺旋傳動(dòng)副所需的最少滾珠數(shù)為 )( 0 447s i n45s i n0 5 2 4 0 02s i ns i n2 202 粒??????? ??? ??ddf MZ boa L 在設(shè)計(jì)的滾珠螺旋傳動(dòng)副中使用了 56 粒滾珠，可見不能夠滿足接觸強(qiáng)度要求。 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41 第 4 章 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)電液比例系統(tǒng)設(shè)計(jì) 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42 非對(duì)稱閥控非對(duì)稱缸的目的和意義 目前 ,閥控液壓缸比例系統(tǒng)常采用對(duì)稱比例閥和非對(duì)稱液壓缸。系統(tǒng)內(nèi)部壓力有可能高出供油壓力而產(chǎn)生回油現(xiàn)象 。如果將傳統(tǒng)的對(duì)稱閥改造為非對(duì)稱閥使用，即將與無(wú)桿腔的比例閥節(jié)流窗口維持不變，而將與 有桿腔相連的節(jié)流窗口的面積梯度恰當(dāng)?shù)募右詼p少，形成一種非對(duì)稱閥— 非對(duì)稱缸系統(tǒng)。 對(duì)液壓缸有： 1/ 12 ??mAA )24( ? 式中 1A — 無(wú)桿腔的面積 )( 2m ； 2A — 有桿腔的面積 )( 2m ； 當(dāng) 1?m 時(shí)，液壓缸為非對(duì)稱缸；當(dāng) 1?m 時(shí)，液壓缸為對(duì)稱缸。 由式 )34( ? 得： 1212121 AFmpppAAp L???? )44( ? 故定義負(fù)載壓力為： 211 mpppL ?? )54( ? 式中 1Lp — 液壓缸正向運(yùn)動(dòng)時(shí)等效負(fù)載壓力 )(Pa 。 1cK — 正向運(yùn)動(dòng)時(shí)比例閥流量 — 壓力系數(shù) )/( 5 sNm ? ， )(2)(21123211LsLsvdc ppppnm nxwCK ???? ?； 對(duì)式（ 412）進(jìn)行拉式變換 )()()( 1111 SPKsXKsQ LcvqL ?? )134( ? 假定：閥與液壓缸的連接管道對(duì)稱且短而粗，管道中 的壓力損失和管道動(dòng)態(tài)可以忽略；液壓缸內(nèi)油液溫度和體積彈性模量為常數(shù)；液壓缸內(nèi)、外泄漏均為層流流動(dòng)。 對(duì)式 )184( ? 作拉氏變換 )()()()( 211 sMsGsBsJsPD mmmtLm ???? ? )194( ? 聯(lián)立式 )134( ? )174( ? )194( ? 可以得到閥芯位移和外負(fù)載干擾作用同時(shí)作用于馬達(dá)的總輸出角位移 21121121122112113211112111111)41()4(4)()41()()(mcemcemmetmcetmmettmetmceetmcemtavmqmDGKsDKBGDVsDKJBDVsJDVsMsKVDKDQsxDKs??????????????? )204( ? 式中 1ceK — 總流量 壓力系數(shù)， )/( 5111 sNmCKK iecce ??? 。 液壓缸的輸出功率為： 22212121122 )( qpqpAApqpqpN L????? )274( ? 故可定義負(fù)載流量為： 22 qqL ? )284( ? 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 49 式中 2Lq — 液壓缸反向運(yùn)動(dòng)時(shí)電液比例閥的等效負(fù)載流量 )/( 3 sm 。 對(duì)式 )374( ? 作拉氏變換 )()(4)()( 2222222 ssDssPVPCsPCsQ mmLetstaLieL ?? ???? )384( ? 忽略靜摩擦力、庫(kù)侖摩擦等非線性和油液的質(zhì)量，根據(jù)牛頓第二定律可得馬達(dá)和負(fù)載的力矩平衡方程為： 非對(duì)稱活塞式擺動(dòng)液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 51 mmmmmtLm MGdtdBdtdJpD ???? ???2222 )394( ? 對(duì)式 )394( ? 作拉氏變換 )()()()( 222 sMsGsBsJsPD mmmtLm ???? ? )404( ? 聯(lián)立式 )344( ? )384( ? )404( ? 可以得到閥芯位移和外負(fù)載干擾作用同時(shí)作用于馬達(dá)的總輸出角位移 22222222222222223222222222222)41()4(4)()41()()(mc