恒流量轴向柱塞液压泵的研究

摘要

液压泵根据机械结构的不同可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵，其中柱塞泵具有泄漏量小、密封性好、效率高、工作压力高等优势，因此被广泛应用于各个重要的工业领域，尤其是在高压和大功率液压系统当中。
　　轴向柱塞液压泵在正常工作时存在流量脉动、振动和噪声的问题，故对柱塞泵的工作性能的优化和提高一直是液压泵领域研究的热点研究课题。本文提出用正圆柱螺旋面替代斜面，分别用左旋面和右旋面对应吸油窗口和压油窗口，在此基础上设计反向错位双联泵的结构，使两个泵的螺旋面相背或相对，封油区相差一定的相位，目的是设计出一种可以恒流量输出的轴向柱塞泵。
　　通过查询和阅读文献，对目前轴向柱塞泵的研究和优化所得成果进行学习和分析。本文从传统轴向柱塞泵的理论基础和结构原理出发，对其进行数学公式的表达和计算，分析传统轴向柱塞泵产生流量脉动的根本原因。对新型轴向柱塞泵进行工作原理的阐述，并对其各项工作性能进行数学公式的推导。
　　在理论分析的基础上，借助MATLAB软件对传统轴向柱塞泵和新型轴向柱塞泵的瞬时流量输出特性进行数值计算和对比分析。通过对两种结构柱塞泵瞬时流量输出特性曲线的分析，发现当柱塞数为8根时，新型轴向柱塞泵瞬时流量的输出曲线波峰和波谷的长度相等，即表明当两个新型轴向柱塞泵进行一定的结构相联后，可以使波峰和波谷相重叠，得到恒流量输出的轴向柱塞泵。
　　依据对新型轴向柱塞泵瞬时流量输出特性曲线的分析，利用UG三维建模软件对所设计新型恒流量轴向柱塞泵进行结构建模，并创建了恒流量轴向柱塞泵的工作原理工程图。最后在AMESim液压系统仿真软件中，设计并建立新型恒流量轴向柱塞泵的液压系统仿真模型，在参考实际工作环境后，完成对液压系统的参数设置，进行模拟仿真，得到单个柱塞的仿真结果和总系统的仿真结果，仿真结果表明新型轴向柱塞泵流量输出在经过系统启动阶段后，其流量输出趋于稳定，其脉动率显著减小，验证了所设计的恒流量轴向柱塞泵在实际工况下的可行性。本文结论对今后轴向柱塞泵的研究具有重要的参考价值。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及目的

1.2国内外研究现状

1.3课题研究的主要内容

1.4本章小结

第二章 轴向柱塞液压泵基础理论

2.1传统轴向柱塞泵的基础理论分析

2.2轴向柱塞泵的流量脉动

2.3新型轴向柱塞泵的基础理论概述

2.4本章小结

第三章 轴向柱塞泵的流量输出特性分析仿真

3.1 MATLAB软件简介

3.2轴向柱塞泵瞬时流量数学公式对比

3.3同类型不同柱塞数的柱塞泵瞬时流量输出特性对比分析

3.4同柱塞数不同类型的轴向柱塞泵流量输出特性对比分析

3.5本章小结

第四章 新型恒流量轴向柱塞泵设计

4.1恒流量轴向柱塞泵设计原理

4.2 UG软件简介

4.3新型恒流量轴向柱塞泵三维模型

4.4本章小结

第五章 恒流量轴向柱塞泵的AMESim仿真

5.1 AMESim软件

5.2轴向柱塞液压泵的数学模型

5.3 AMESim软件建模

5.4恒流量轴向柱塞泵模型的建立与仿真

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1主要研究结论

6.2后续研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文