【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。當(dāng) ? ＜ 45? 時(shí)，機(jī)構(gòu)對(duì) 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?cè)O(shè)計(jì)的滾珠螺旋擺動(dòng)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(dòng)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(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) 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(dòng)角度 )50(50 ???? ?? 計(jì)算，可計(jì)算出螺旋傳動(dòng)軸、活塞等移動(dòng)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(dòng)副 若滾道材料采用 25018 ?Ni ，滾珠采用 15CGr ，滾珠直徑 mmdb 6? ，則每個(gè)滾珠非對(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) 18 能承擔(dān)的最大法向載荷為 NP 2950][ ? 。螺旋 傳動(dòng)副載荷受力分析圖如圖 13? 所示。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。 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(dòng)軸大徑： mmddd b ?????? 螺旋傳動(dòng)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(dòng)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(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) 20 尺寸比較薄弱，其強(qiáng)度剛度直接引起擺動(dòng)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(duì)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(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。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(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。 （ 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(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) 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(pán)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(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算 由前述螺旋傳動(dòng)軸的內(nèi)力圖可知，無(wú)論是螺旋傳動(dòng)副還是花鍵傳動(dòng)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(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)公式推導(dǎo)出來(lái)。 螺旋傳動(dòng)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(dòng)軸橫截面圖 （ 1）滾道截面對(duì)軸心的極慣性矩 周邊任意小半圓對(duì)其圓心的極慣性矩為 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) 22 464441 101 7 0 3 )2( mRRI p ??????? ??? 小半圓對(duì)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(duì)軸心的極慣性矩為 4852112121 2 7 mArII ppo ??? ????????? （ 2）軸中心孔截面對(duì)軸心的極慣性矩 由圓形截面對(duì)質(zhì)心位置的極慣性矩公式可得軸中心孔截面對(duì)軸心的極慣性矩為 484432 104 8 0 2 mdI po ?????? ?? （ 3）螺旋傳動(dòng)軸截面對(duì)軸心的極慣性矩 螺旋傳動(dòng)軸截面對(duì)軸心的極慣性矩為軸的最大直徑包絡(luò)圓截面對(duì)軸心的極慣性矩減去中心孔截面圓和周邊小半圓截面對(duì)軸心的極慣性矩。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。 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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(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)