恒流量四缸径向柱塞泵动力端机构设计及运动特性研究

摘要

柱塞泵是液压系统中的重要元件，应用范围覆盖了工程机械、矿山机械、武器装备及航空航天等各大领域。随着工业技术不断发展，各行业对柱塞泵性能提出了越来越高的要求。本文立足于柱塞泵的恒流量输出技术，设计了基于机械结构的恒流量四缸往复式径向柱塞泵动力端机构，分别从仿真和实验角度证明了其运动特性可以满足要求。以下为具体工作内容： 按照机构创新设计的基本步骤，通过对以往实现恒流量输出技术的分析比较，明确了本柱塞泵动力端机构的执行构件目标动作；通过机构的选型和构型方法，构造了恒流量柱塞泵动力端机构方案的形态学矩阵，并从矩阵中初步拟定了四个动力端机构形式方案；运用层次分析方法最终选定采用变正弦机构-凸轮槽轮组合机构作为本柱塞泵动力端的原理机构。 基于上述原理机构，推导核心参数的设计公式，优化柱塞在启动停止过程的速度特性，提高变传动比机构中槽轮机构连续运动的可靠性，建立简化模型，利用仿真软件证明理论推导的正确性。新型的柱塞泵动力端方案实现了泵的输出和每个缸中的输出流量基本无脉动。采用该结构可以有效的消除因阀的关闭滞后所造成的流量脉动和容积效率损失。 设计了尺寸较小的柱塞泵动力端实验装置，并绘制了该实验装置的二维图；将加工好的零件装配为完整的实验装置样机，使其顺利运行；选择合适的编码器，利用GXworks2软件为三菱FX2N系列PLC编写采集编码器脉冲的梯形图，成功采集到拨盘和槽轮的转动速度规律以及柱塞的直线运动规律；将实验采集到的数据和理论值进行分析对比，测量结果表明槽轮的转动速度和理论值误差很小，柱塞的直线运动速度和理论值相比误差较小，运动规律的趋势大致吻合，从实验角度证明了该原理可以实现柱塞的匀速直线运动规律。 最后展望了后续研究工作：拨轮运动方向和槽轮中心线方向不一致会造成撞击的问题；各零件的关键尺寸误差对柱塞运动速度影响的灵敏度问题；消除槽轮的角速度曲线中尖角的问题等。

目录

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2课题研究现状

1.3课题主要研究内容

第2章 恒流量径向柱塞泵动力端机构设计

2.1引言

2.2 设计目标的确定

2.3动力端机构形式设计

2.4 机构方案评价

2.5本章小结

第3章 柱塞泵动力端运动学分析与仿真

3.1引言

3.2恒流量柱塞泵动力端机构设计

3.3柱塞运动规律的实现

3.4新型柱塞泵动力端存在的问题及解决方法

3.5柱塞泵动力端的运动学仿真

3.6本章小结

第4章 柱塞泵动力端运动特性实验分析

4.1引言

4.2实验装置的设计

4.3实验数据采集

4.4实验数据处理与结果分析

4.5本章小结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间成果