【文章內(nèi)容簡介】 a n 1? 由前述可知，當(dāng) ? ＞ 45? 時(shí)，滾珠逆螺旋機(jī)構(gòu)對軸向力 aF 起放大作用，即輸入較小的軸向力就可獲得較大的驅(qū)動力矩 ,滾珠逆螺旋機(jī)構(gòu)為扭矩放大器。當(dāng) ? ＜ 45? 時(shí)，機(jī)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。由于我們設(shè)計(jì)的滾珠螺旋擺動液壓馬達(dá) , 空間尺寸和重量受到限制 , 而且滾珠副螺旋升角大 ,所以? =176。不符。即 需重新定液壓缸外徑。由于液壓缸最大外徑 0D 可取 mm100 ，可取范圍比較大，所以先估算其最大外徑，為了是估算值更趨于準(zhǔn)確，做出以下假設(shè)： （ 1） 負(fù)載壓力 MPapp sL 21?? ； （ 2） 最大負(fù)載力矩 mNMM mL ??? （ 3） 螺旋升角暫取 ??46? ； （ 4） 活塞有桿腔有效面積 202 DA ???； （ 5） 滾珠花鍵傳動副中徑 00 Dd ? 有馬達(dá)和負(fù)載力矩平衡的方程： LLm MpD ? 得： LL MpAd ???ta n21 20 將假設(shè)條件帶入上式得： mmpMDLL102147t a 2 4 0 08t a 8 3630???????????????? 試取 mmD 800 ? ，若取液壓缸缸體壁厚 mmt 41? ，則缸體內(nèi)徑即活塞直徑為 mmtDD 7242802 10 ?????? 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(jì) 17 同理 mmDpd L 801020][ 6262 ??????? ?，取 mmd 15? 時(shí)，活塞桿的強(qiáng)度足夠 2221 cmDA ???? ?? 222222 )(4)(4 cmdDA ?????? ?? NpAF La 211 ?????? NpAF La 222 ?????? mmtddD b 200 ???? mmtdDd b 200 ????????? 則取 mmd 580 ? da LdF M ?? ??? ? 2/ta n 021 ??????? ? 7 9 0 0 24002t a n 1? 符合。 由式 ?? ??? tan2/0dL 按擺動角度 )50(50 ???? ?? 計(jì)算，可計(jì)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(jì)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(jì) 18 能承擔(dān)的最大法向載荷為 NP 2950][ ? 。螺旋 傳動副載荷受力分析圖如圖 13? 所示。螺旋傳動副所受圓周切向力 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 頭螺旋傳動副，則每頭嚙合傳動的滾珠需要 ?? ，所需螺旋滾道長度為： mmdl b 488681 ????? 螺旋套的有效承載長度為： mmlL in48s in11 ????? ? 取 mmL 361? （ 2）滾珠直花鍵傳動導(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(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頭花鍵傳動副，則每頭嚙合傳動的滾珠需要 ?? ，所需花鍵滾道長度為 mmdl b 366662 ????? 花鍵套的有效承載長度為 mmlL 3690s in36s in22 ????? ? 根據(jù)參考文獻(xiàn)可對其它螺旋傳動副或花鍵傳動副的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行確定和計(jì)算。 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(qiáng)度計(jì)算 液壓缸的強(qiáng)度計(jì)算 液壓缸包括缸體、活塞、活塞桿、缸蓋等主要零件。由于缸體及活塞桿兩零件的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(jì) 20 尺寸比較薄弱，其強(qiáng)度剛度直接引起擺動液壓馬達(dá)的失效或泄漏等，造成系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。因此必須對活塞桿、缸體等零件進(jìn)行強(qiáng)度計(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。下面僅就液壓缸缸體的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。 當(dāng) 5 1 ???Dt時(shí)，由薄壁圓筒強(qiáng)度計(jì)算公式，得滿足缸筒材料強(qiáng)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 ? 。 由前 述所取 mmt 41? 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 ，故缸筒厚度強(qiáng)度滿足要求。 對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)算的兩個極限值。 （ 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(jì) 21 由于 M P apM P ap n a x ??? ，故所設(shè)計(jì)液壓缸筒的塑性變形滿足要求。 3．缸體底部厚度計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用的底部與缸筒為整體的盲孔缸筒，其底部為平面狀，故其厚度可以按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計(jì)算： mmpD 66218043 ][43 m a x ?????? ?? 因此，底部的厚度應(yīng) ?? ，本設(shè)計(jì)取值為 mm4?? 滿足強(qiáng)度要求。 螺旋傳動軸的強(qiáng)度計(jì)算 由前述螺旋傳動軸的內(nèi)力圖可知，無論是螺旋傳動副還是花鍵傳動副均受到扭矩的作用，因此進(jìn)行它們的強(qiáng)度計(jì)算必須用到扭轉(zhuǎn)截面系數(shù) pW 。下面首先將螺旋傳動軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)公式推導(dǎo)出來。 螺旋傳動軸螺旋段或花鍵段的橫截面如圖 23? 所示。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 ? 。 圖 23? 螺旋傳動軸橫截面圖 （ 1）滾道截面對軸心的極慣性矩 周邊任意小半圓對其圓心的極慣性矩為 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(jì) 22 464441 101 7 0 3 )2( mRRI p ??????? ??? 小半圓對其質(zhì)心的極慣性矩為 411442 )9 84()2)(18 164( mRI p ???????? ???? 小圓質(zhì)心距離軸心的距離為 mRdr 0 2 7 0 0 3 5 01 ?????? ?? 小半圓面積為 2522 mRA ?????? ?? 所以滾道半圓截面對軸心的極慣性矩為 4852112121 2 7 mArII ppo ??? ????????? （ 2）軸中心孔截面對軸心的極慣性矩 由圓形截面對質(zhì)心位置的極慣性矩公式可得軸中心孔截面對軸心的極慣性矩為 484432 104 8 0 2 mdI po ?????? ?? （ 3）螺旋傳動軸截面對軸心的極慣性矩 螺旋傳動軸截面對軸心的極慣性矩為軸的最大直徑包絡(luò)圓截面對軸心的極慣性矩減去中心孔截面圓和周邊小半圓截面對軸心的極慣性矩。設(shè)有 12?n 個周邊小半圓截面，則螺旋傳動軸截面對軸心的極慣性矩為 478841240 8 0 5 mnIIdIpopop ??? ???????????? ?? （ 4）螺旋傳動軸的截面積和抗扭截面系數(shù) 由圖可知，螺旋傳動軸的截面積為 2322222320 0 3 0 2 0 5 mRnddS ????????????? ?????? 螺旋傳動軸的抗扭截面系 數(shù)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(jì) 23 3570 mdIW pp ?? ?????? 由于螺旋傳動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)度理論對其進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 按第三強(qiáng)度理論或第四強(qiáng)度理論計(jì)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(qiáng)度材料 25018 ?Ni 或 15CGr ，則其強(qiáng)度足夠。 滾珠與滾道之間的接觸強(qiáng)度計(jì)算 由于在滾道曲率半徑 R 相同的條件下，鋼球 與傳動軸的滾道接觸點(diǎn)處的接觸應(yīng)力和鋼球與螺旋套或花鍵套滾道接觸點(diǎn)的接觸應(yīng)力于同一載荷下并不相同，且螺旋傳動軸滾道側(cè)的接觸應(yīng)力大于螺旋套或花鍵套滾道側(cè)的接觸應(yīng)力。所以若兩者硬度相同，那么在同一載荷下螺旋傳動軸滾道側(cè)的塑性變形量亦將大于螺旋套或花鍵套滾道側(cè)的塑性變形量，在設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)主要限制滾道表面的塑性變形值。 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 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(jì)