【正文】 ………… 50 斜盤(pán)自重力矩 9M …………… ………………………………………………………… 50 9 變量機(jī)構(gòu) …………………………………………………………………………………… 51 手動(dòng)變量機(jī)構(gòu) …………………………………………………………………………… 51 手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu) ……………………………………………………………………… 53 恒功率變量機(jī)構(gòu) ………………………………………………………………………… 55 恒流量變量機(jī)構(gòu) …………………………………………………………………………56 結(jié)論 ……………………………………… …………………………………………………… 57 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………………58 致謝 …………………………………………………………………………………………… 59 河北科技學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） Ⅰ 摘 要 液壓泵是向液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液的動(dòng)力元件 ,它是每個(gè)液壓系統(tǒng)中不可缺少的核心元件 ,合理的選擇液壓泵對(duì)于液壓系統(tǒng)的能耗﹑提高系統(tǒng)的效率﹑降低噪聲﹑改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要 本設(shè)計(jì)對(duì)軸向柱塞泵進(jìn)行了分析 ,主要分析了軸向柱塞泵的分類(lèi) ,對(duì)其中的結(jié)構(gòu) ,例如 ,柱塞的結(jié)構(gòu)型式﹑滑靴結(jié)構(gòu)型式﹑配油盤(pán)結(jié)構(gòu)型式等進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì) ,還包括它們的受力分析與計(jì)算 .還有對(duì)缸體的材料選用以及校核很關(guān)鍵 。 河北科技學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） Ⅱ Abstract Liquid39。s pressing a pump can consume a ﹑ exaltation the efficiency ﹑ of the system to lower a Zao voice ﹑ an improvement work function and assurance system for liquid pressing system of of dependable work all very important This design filled a pump to carry on toward the pillar to the stalk analytical, mainly analyzed stalk to fill the classification of pump toward the pillar, as to it39。s etc. to carry on analysis and design, also include their is analyze by dint with material which still has a body to the urn chooses in order to and school pit very key。s development. Keyword: The pillar fills a pump； the liquid presses system； structure pattern；advantage and disadvantage； will develop from now on. 河北科技學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 緒 論 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷 創(chuàng)新 ，液壓傳動(dòng)也越來(lái)越 精確 ，而作為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)心臟的液壓泵就顯得更加重要了。而軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，故轉(zhuǎn)速較高；另外，軸向柱塞泵易于變量，能用多種 形式 自動(dòng)調(diào)節(jié)流量， 使 流量大。航空上，普遍用于飛機(jī)液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)中。 本設(shè)計(jì)對(duì)柱塞泵的結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)的研究 。這 幾種 配流方式被廣泛應(yīng)用于柱塞泵中，并對(duì)柱塞泵的高壓 ﹑高速化起到了不可 多得 的作用。由于這些配流方式在柱塞泵中的單一使用，也給柱塞泵帶來(lái)了一 些 不足。 柱塞式液壓泵是靠柱塞在柱塞腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 來(lái) 改變柱塞腔容積實(shí)現(xiàn)吸油和排油。柱塞式液壓泵由于其主要零件均為圓柱形，加工方便配合精度高，密封性能好 且 工作壓力高而得到廣泛的應(yīng)用。這兩類(lèi)泵 又 可做為液壓泵用，也可做為液壓馬達(dá)用。在這一點(diǎn)上，是目前許多泵生產(chǎn)廠商所關(guān)注的也是努力在提高、改進(jìn)的方面。 正如科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣，現(xiàn)階段科技領(lǐng)域中交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科越來(lái)越豐富，跨學(xué)科的共同研究是十分普遍的事情，作為泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。這些無(wú)一不說(shuō)明要發(fā)展泵技術(shù)水平，必須從配套的電機(jī)、控制 技術(shù)等方面同時(shí)著手，綜合考慮，最大限度地提升機(jī)電一體化綜合水平。這些給生產(chǎn)、使用和維護(hù)帶來(lái)一定的困難。柱塞的頭部安裝有滑靴，滑靴底端 始終貼著斜盤(pán)平面運(yùn)動(dòng)。如果缸體按圖示 n方向旋轉(zhuǎn)，在 180? ～ 360? 范圍內(nèi)，柱塞由下死點(diǎn)開(kāi)始不斷伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至上死點(diǎn)止。隨著缸體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在 0? ～ 180? 范圍內(nèi)，柱塞在斜盤(pán)約束下由上死點(diǎn)開(kāi)始不斷進(jìn)入腔內(nèi)，柱塞腔容積不斷減小，直至下孔點(diǎn)止。這就是排油過(guò)程。如果缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵便連續(xù)地吸油和排油。 泵的 理論排量 q 為 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 07 0 . 2. 1 5 0 0 0 . 9 5vQq n h 180。（ ml/r） 排量是液壓泵的主要性能參數(shù)之一，是泵幾何參數(shù)的特征量。因此，對(duì)液壓元件型號(hào)命名標(biāo)準(zhǔn)中 有 明確規(guī)定 ， 用排量 來(lái)確定 主參數(shù)區(qū)別同一系列不同規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品。要想改變泵輸出流量的方向和大小， 只能 通過(guò)改變斜盤(pán)傾斜角 ? 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 泵實(shí)際輸出流量 gbQ 為 gb tb bQ Q Q??=1003=97（ ml/min） 式中 bQ 為柱塞泵泄漏流量。此外，泵吸油不足﹑柱塞腔底部無(wú)效容積也造成容積損失。 不計(jì)摩擦損失時(shí)，泵的理論扭矩 tbM 為 2bbtb pqM ??= 6 612 4 10 10 ( . )2 Nmp創(chuàng) =? 式中 bp 為泵吸 ﹑排油腔壓力差。 泵的機(jī)械效率定義 為理論扭矩 tbM 與實(shí)際輸出扭矩 gbM 之比，即 661 1 .6 1 0 8 8 .9 %1 .8 1 01tb tbmbbg b tb bfbMMMM M MMh 180。對(duì)于軸向柱塞泵，總效率一般為 bh =～ ,上式滿(mǎn)足要求。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成，使柱塞軸線(xiàn)上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 是一個(gè)橢圓。 柱塞運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，主要是研究柱塞相對(duì)缸體的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 柱塞行程 S 圖 為一般帶滑靴的軸向柱塞運(yùn)動(dòng)分析圖。 柱塞運(yùn)動(dòng)加速度 a 將 . s i ns s aft a td d d R tg ad d d? ? ?? ? ?對(duì)時(shí)間微分可得柱塞運(yùn)動(dòng)加速度 a 為 2. c o saft a td d da R t g ad d d?? ??? ? ? 當(dāng) 0a ?? 及 180? 時(shí)， cos 1,?? 可得最大運(yùn)動(dòng)加速度 maxa 為 2m a x 15008 1 9 2 1 2 9 ( / )60fa R tg m sw g p驏 247。== 創(chuàng) =231。桫 柱塞運(yùn)動(dòng)的行程 s﹑速度 v﹑加速度 a 與缸體轉(zhuǎn)角 a的關(guān)系如圖 所示。橢圓的長(zhǎng)﹑短軸分別為 長(zhǎng)軸 2 392 4 0 . 4 ( )c o s c o s 1 5fRb m mg O= = = 短軸 2 2 3 9 ( )fa R mm== 設(shè)柱塞在缸體平面上 A 點(diǎn)坐標(biāo)為 sincosffx R ay R a?? 如果用極坐標(biāo)表示則為 矢徑 2 2 2 2 21 c o shfR x y R tg a?? ? ? ? 極角 ( c o s c o s )a rctg a??? 滑靴在斜盤(pán)平面 xoy??? 內(nèi)的運(yùn)動(dòng)角速度 h? 為 2 2 2c o sc o s c o s s i nh tdd a aq wgw g== + 由上式可見(jiàn)，滑靴在斜盤(pán)平面內(nèi)是不等角速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng) 2a ?? ﹑ 32? 時(shí)， h? 最大（在短軸位置）為 m ax co sh ww g==1500 2601 6 2 ( / )c o s 1 5 rad spO180。因此，其平均旋轉(zhuǎn)角速度等于缸體角速度，即 1500 2 1 5 7 ( / )60ap r a d sw w p= = ? 瞬時(shí)流量及脈動(dòng)品質(zhì)分析 柱塞運(yùn)動(dòng)速度確定之后，單個(gè)柱塞的瞬時(shí)流量可寫(xiě)成 2 s i nt i z t f tQ F F R t g a? ? ??? 式中 zF 為柱塞橫截面積， 24zzFd?? 。 ∏/2∏/2∏/2∏/2 圖 奇數(shù)柱塞泵瞬時(shí)流量 對(duì)于奇數(shù)柱塞，排油區(qū)的柱塞數(shù)為 oZ 。 定義脈動(dòng)率 m ax m intttpQd = 這樣，就可以進(jìn)行流量脈動(dòng)品質(zhì)分析。 （ 2） 相鄰柱塞數(shù)想比，奇數(shù)柱塞泵的脈動(dòng)率遠(yuǎn)小于偶數(shù)柱塞泵的脈動(dòng)率。 從中還可以看出，奇數(shù)柱塞中，當(dāng) 13Z? 時(shí) ,脈動(dòng)率已小于 1%.因此 ,從泵的結(jié)構(gòu)考慮 ,軸向柱塞泵的柱塞數(shù)常取 Z=7﹑ 9﹑ 11. 泵瞬時(shí)流量是一周期脈動(dòng)函數(shù) .由于泵內(nèi)部 或系統(tǒng)管路中不可避免地存在有液阻 ,流量的脈動(dòng)必然要引起壓力脈動(dòng) .這些脈動(dòng)嚴(yán)重影響了輸出流量品質(zhì) ,使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定 ,當(dāng)泵的脈動(dòng)頻率與液壓油柱及管路的固有頻率相當(dāng) ,就產(chǎn)生了諧振的條件 ,諧振時(shí)壓力脈動(dòng)可能很高 ,這時(shí)系統(tǒng)的構(gòu)件有極大的潛在破壞性 .在一些極端情況下 ,幾分鐘之內(nèi)管路或附件即可達(dá)到疲勞破壞極限 .液壓油的流量﹑壓力脈動(dòng)在管路或附件中激勵(lì)起高頻率的機(jī)械震動(dòng)將引起導(dǎo)致管路﹑附件及安裝構(gòu)件的應(yīng)力 .液壓泵的供壓管路 ,一般是最容易受到破壞的部位 .以上 ,對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)尤其重要 . 在設(shè)計(jì)液壓泵和液壓系統(tǒng)時(shí)，要考慮采取措施 抑制或吸收壓力脈動(dòng)，避免引起諧振。實(shí)際上 10%? 的指標(biāo)還是偏大，但由于制造工藝上的原因，壓力脈動(dòng)的指標(biāo)還不能定的很?chē)?yán)格，但降低泵的壓力脈動(dòng)無(wú)疑是今后液壓技術(shù)發(fā)展的一種趨勢(shì)。單個(gè)柱塞隨缸體旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，半周吸油﹑一周排油。下面主要討論柱塞在排油過(guò)程中的受力分析，而柱塞在吸油過(guò)程中的受力情況在回程盤(pán)設(shè)計(jì)中討論。 圖 柱塞受力分析 作用在柱塞上的力有： 柱塞底部的液壓力 bP 柱塞位于排油區(qū)時(shí)，作用于柱塞底 部的軸向液壓力 bP 為 2 3 6m a x ( 2 0 1 0 ) 4 0 1 0 1 2 5 6 0 ( )44bxP d p Npp == 創(chuàng)創(chuàng) = 式中 maxP 為泵最大工作壓力。 慣性力 BP 方向與加速度 a 的方向相反，隨缸體旋轉(zhuǎn)角 a 按余弦規(guī)律變化。231。231。231。其值為 2 243 90 7 ( )15Zt z t fGP m a R Ng tgw O= = = = 斜盤(pán)反力 N 斜盤(pán)反力通過(guò)柱塞球頭中心垂直于斜盤(pán)平面，可以分解為軸向力 P 及徑向力0T 即 c o s 1 2 5 6 0 c o s 1 5 1 2 1 3 2 ( )s in 1 2 5 6 0 s in 1 5 3 2 5 0 ( )P N NT N NggOO= = ?= = ? 軸向力 P 與作用于柱塞底部的液壓力 bP 及其它軸向力相平衡。 柱塞與柱塞腔壁之間的接觸應(yīng)力 1p 和 2p 該力是接觸應(yīng)力 1p 和 2p 產(chǎn)生的合力。因此，由垂直于柱塞腔的徑向力 T 和離心力 fp 引起的接觸應(yīng)力 1p 和 2p 可以看成是連續(xù)直線(xiàn)分布的應(yīng)力。 分析柱塞受力，應(yīng)取柱塞在柱塞腔中具有最小接觸長(zhǎng)度，即柱塞處于上死點(diǎn)時(shí)的位置。 247。 231。 247。 231。 247。231。 根據(jù)相似原理有 1max 0 02max 2p l lpl?? 又有 1 1 m a x 0 21 ()2p p l l?? 2 max 212 zzp p l d? 所以 2021222()llppl?? 將式 2021222()llppl??代入