【正文】 2taQ — 附加漏損流量， stata PCQ 22 ? 此閥控液壓馬達(dá)系統(tǒng)中，馬達(dá)和負(fù)載剛性連接，故彈性負(fù)載影響可不計，即0?G ，又通常 12 ??mcemDKB，而且附加漏損流量 taQ 很小，因此可以忽略，則式（ 47）可簡化為 )12()()41()()(222221222222?????ssssMsKVDKsxDKshhhmceetmcevmqm????? )424( ? 式中 2h? — 無阻尼液壓固有頻率，ttmeh JV D22 22 4?? ?， )/( srad ； 2h? — 液壓阻尼比，tetmmttemceh JVDBV JDK ??? 222222 4?? ，無量綱。 1taQ — 附加漏損流量， stata PCQ 11? 。 非對稱活塞式擺動液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計 44 液壓缸的輸出功率為： 11121212211 )( qpqpAApqpqpN L????? )64( ? 式中 N — 液壓缸輸出功率 )(W ； 1q — 液壓缸無桿腔流量 )/( 3 sm ； 2q — 液壓缸有桿腔流量 )/( 3 sm 。通過理論分析和實踐，這種非對稱缸的非對稱閥控制方式可以基本上改善系統(tǒng)性能。這是因為對稱比例閥加工相對簡單 ,而非對稱缸具有結(jié)構(gòu)簡單、占用空間少、承載能力較大等優(yōu)點。 按第三強度理論或第四強度理論計算為： M P aM P aWMSFpLa 66][ 724 00)4(81 40 0)4( 2523221????????? ???????? ?????????????????????? 由此可知，螺旋傳動軸若選用高強度材料 25018 ?Ni 或 15CGr ，則其強度足夠。 （ 2）額定工作壓力應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比 例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生： M P app PLn )~( 0 5)~()~( ???? 式中 PLp — 為缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力， M P aDDpsPL 8 o g1 7 5 o 0 ????? ?； 非對稱活塞式擺動液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計 21 由于 M P apM P ap n a x ??? ，故所設(shè)計液壓缸筒的塑性變形滿足要求。 鋼球直徑： mmdb 6? 工作滾道圓弧半徑： mmdR b ?? 滾道圓弧偏心距： mmdRe b )(7 0 )2(7 0 ?????? 螺旋傳動軸大徑： mmddd b ?????? 螺旋傳動軸小徑： mmRedd ????????? 螺旋套或花 鍵套大徑： mmRedD ????????? 螺旋套或花鍵套小徑： mmddD b ?????? 滾道牙頂圓角半徑： mmdr b ?? 返回側(cè)回珠滾道半徑： mmR ? 活塞式滾珠螺旋擺動液壓馬達(dá)的強度計算 液壓缸的強度計算 液壓缸包括缸體、活塞、活塞桿、缸蓋等主要零件。當(dāng) ? ＜ 45? 時，機構(gòu)對 aF 起縮小的作用，即較大的軸向力只能輸出較小的扭矩。 由活塞式液壓馬達(dá)的活塞的軸向驅(qū)動力與驅(qū)動負(fù)載的力矩關(guān)系式（ ）或式（ ）可知，當(dāng) λ 增大時，力的放大倍數(shù)、承載能力都隨之增大，徑向尺寸減小，這對直旋傳動是有利的。 （ 3）作用力（矩）效率 d? ，由排出口被壓所產(chǎn)生的反向作用力而造成。 面積比（即速度比） 2122221A DA D d ?? ?? ? ?? （ ） 式中， 1v —— 有桿側(cè)進油時活塞的移動速度； 2v —— 無桿側(cè)進油時活塞的移動速度。由于擺動液壓馬達(dá)的各運動部件始終保持接觸，且用滾動代替滑動，因此避免了嚙合傳動中所出現(xiàn)的嚙合沖擊。 （ 6）傳動鏈短。由于傳動軸左部和導(dǎo)向固定套構(gòu)成花鍵副，因此，傳動軸只能作軸向移動、而不能作回轉(zhuǎn)運動。 （ 2）對活塞式滾珠螺旋擺動液壓馬達(dá)進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)計算，對主要零件進行了結(jié)構(gòu)強度和剛度驗算。 電 液比例控制是介于電液開關(guān)控制系統(tǒng)和電液伺服控制系統(tǒng)之間的一種控制系統(tǒng)，兼有二者之所長。而且，利用 Matlab 軟件，創(chuàng)立了系統(tǒng)仿真模型，生成了位移輸出的Bode 圖、階躍響應(yīng)曲線和正弦響應(yīng)曲線。論文涉及的活塞式滾珠螺旋擺動液壓馬達(dá)，主要應(yīng)用于針對飛行器姿態(tài)仿真轉(zhuǎn)臺、航空飛行器的升降翼、前、后襟翼或尾翼，輪船或艦艇方向舵驅(qū)動。 ④易于與微電子結(jié)合，特別是數(shù)字式比例元件與計算機 (PC)系統(tǒng)結(jié)合，可實現(xiàn)遙控、自控和自適應(yīng)控制。 （ 2）從作動器組成電液比例系統(tǒng)的能源利用率和靜、動態(tài)品質(zhì)出發(fā)，優(yōu)化設(shè)計作動器的主要參數(shù)，使系統(tǒng)消耗功率最小，效率最高，還要保證該系統(tǒng)具有較寬的頻帶響應(yīng)。滾珠逆螺旋傳動機構(gòu)由滾珠直花鍵導(dǎo)軌副、滾珠螺旋傳動副、滾珠卸荷副組成，包括滾珠螺旋 套、滾珠直花鍵導(dǎo)向套、滾珠卸荷軸承、滾珠螺旋傳動軸、以及液壓油缸組件等組成。 （ 8）傳動效率高。 負(fù)載力矩與負(fù)載壓力之間的關(guān)系為 非對稱活塞式擺動液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計 11 L m LM D p?? （ ） 式中， LM —— 活塞式滾珠螺旋擺動液壓馬達(dá)自身運動件及其驅(qū)動的負(fù)載機構(gòu)所受的各種力、力矩等載荷綜合的等效負(fù)載，它包括工作負(fù)載、阻尼負(fù)載、慣性負(fù)載、彈性負(fù)載以及擾動負(fù)載； mD —— 擺動液壓馬達(dá)的等效弧度排量。 （ 1）機械效率 m? ，由各運動件摩擦損失所造成。 本章根據(jù)這些參數(shù)對所需的非對稱作用活塞式滾珠螺旋擺動液壓馬達(dá)進行設(shè)計計算。 根據(jù)對擺動液壓馬達(dá)的空間尺寸要求，設(shè)計使驅(qū)動負(fù)載的螺旋套以及導(dǎo)向花鍵套的外徑相等，即為 mmtddD b 200 ???? 式中 bd — 為滾珠直徑； 2t — 為螺旋套或花鍵厚度。 由式 ?? ??? tan2/0dL 按擺動角度 )50(50 ???? ?? 計算，可計算出螺旋傳動軸、活塞等移動部件的有效行程為 mmdL 8 05047t a n258t a n2/0 ???????? ??? 取 mmL 27? 若取 ??360? 可計算出螺旋導(dǎo)程為： mmdp h 9 5247t a n258t a n2/0 ???????? ??? （ 1）滾珠螺旋傳動副 若滾道材料采用 25018 ?Ni ，滾珠采用 15CGr ，滾珠直徑 mmdb 6? ，則每個滾珠非對稱活塞式擺動液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計 18 能承擔(dān)的最大法向載荷為 NP 2950][ ? 。 當(dāng) 5 1 ???Dt時，由薄壁圓筒強度計算公式，得滿足缸筒材料強度要求的最小厚度為： mmDPt 4 66 62 0 ][2 66m a x1 ??? ???? ?? ? 式中 maxp — 為液壓缸內(nèi)最大壓力，取系統(tǒng)最大壓力 MPap 21max ? 。設(shè)周邊布置的滾道截面型面為半圓弧截面，其半徑為 mmR ? ；軸中心孔直徑為 mmd 263 ? ，軸最大直接取中徑mmd 580 ? 。取 粒77?Z 同樣采用 7頭花鍵傳動副，則每頭嚙合傳動的滾珠需要 粒117/77 ? ，所需花鍵滾道長度為 mmdl b 66116112 ????? 花鍵套的有效承載長度為 mmlL 6690s in66s in22 ????? ? 滾珠螺旋套及滾珠直花鍵導(dǎo)軌套的強度計算，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故采用有限元分析非對稱活塞式擺動液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計 25 計算。德國力士樂公司 1995 年出版的技術(shù)專刊上提出了這種非對稱比例閥控制非對稱液壓缸的策略。 活塞式液壓擺動馬達(dá)正向運動 液壓缸穩(wěn)態(tài)時的動力平衡方程： LFApAp ?? 2211 )34( ? 式中 1p — 液壓缸無桿腔的壓力 )(Pa ； 2p — 液壓缸有桿腔 的壓力 )(Pa 。 由式 )74( ? )114( ? )144( ? 可知： dtdDdtdpVpCpCdtdVdtdpVppCq mLetstaLieeipL ??? 111111111211 4)( ???????? )164( ? 式中 1ieC — 活塞式液壓擺動馬達(dá)的總泄漏系數(shù) )/( 5 sNm ? ， ipie Cnm nmC 23221 ??? ； 1taC — 附加泄漏系數(shù) )/( 5 sNm ? ，ipta Cnm mmC 23231 ???； 1tV — 活塞是液壓擺動馬達(dá)的等效容積 )(3m ； 23 1223 121 24 nm LAnnm VnVt ????， 211 LAV?（取平均值）， L為液壓缸總行程。 對式 )334( ? 進行拉式變換 )()()( 2222 sPKsXKsQ LcvqL ?? )344( ? 非對稱活塞式擺動液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計 50 假定：閥與液壓缸的連接管道對稱且短而粗，管道中的壓力損失和管道動態(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。 高性能電液比例閥傳遞函數(shù) 比例閥傳遞函數(shù)為： 12)()()(22 ????nnnsvn ss KsI sQsG??? )464( ? 式中 )(sQ — 電液比例閥在穩(wěn)態(tài)工作點附近流量 )/( 3 sm ； svK — 電液比例 閥在穩(wěn)態(tài)工作點附近流量增益 )/( 3 Asm ? ； n? — 電液比例閥的等效無阻尼自振頻率 )/( srad ； n? — 電液比例閥的等效阻尼系數(shù)，無量綱； 非對稱活塞式擺動液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計 53。 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( ? 非對稱活塞式擺動液壓馬達(dá)的電液比例的控制系統(tǒng)設(shè)計 49 式中 2Lq — 液壓缸反向運動時電液比例閥的等效負(fù)載流量 )/( 3 sm 。 1cK — 正向運動時比例閥流量 — 壓力系數(shù) )/( 5 sNm ? ， )(2)(21123211LsLsvdc ppppnm nxwCK ???? ?； 對式（ 412）進行拉式變換 )()()( 1111 SPKsXKsQ LcvqL ?? )134( ? 假定：閥與液壓缸的連接管道對稱且短而粗，管道中 的壓力損失和管道動態(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。 對液壓缸有： 1/ 12 ??mAA )24( ? 式中 1A — 無桿腔的面積 )( 2m ； 2A — 有桿腔的面積 )( 2m ； 當(dāng) 1?m 時，液壓缸為非對稱缸；當(dāng) 1?m 時，液壓缸為對稱缸。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 。 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處的四個 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 ???? ?????? ????