球形叶片液压泵流量特性研究及结构设计

摘要

当前，液压技术作为实现现代传动与控制的关键基础技术之一，已成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品等不可缺少的重要基础。叶片液压泵是液压系统中重要的元件，它被广泛应用于各类机械装备特别是工程机械领域。适应环保要求，减少漏油，降低噪声成为液压技术的主要发展趋势。目前，液压系统都存在漏油和噪声大的缺点。因此，开发出密封性能良好、噪声小的液压泵，对发展无泄漏的液压系统和研制低噪声液压元件具有重要意义。
　　本文针对传统叶片液压泵流量小，输出压力较低，效率低等特点;提出一种新型结构的球形叶片液压泵，具有排量大、功率密度高的特点。通过建立球坐标对球形叶片液压泵的理论流量特性进行研究，最后对球形叶片液压泵进行结构优化设计。
　　本文主要研究内容:
　　(1)针对叶片液压泵排量小、输出压力较低的缺点，提出了一种新型结构的球形叶片液压泵，其泵腔为球形。完成了球形叶片液压泵的整体结构参数设计，包括配油锥结构设计、传动轴结构设计、斜盘结构设计、密封条结构设计以及泵体、端盖等零件的结构设计。
　　(2)基于球形叶片液压泵的结构特点，通过建立球坐标，采用三重积分计算求解得出了球形叶片液压泵理论排量的计算公式，得到该球形叶片液压泵的理论排量为231.336mL/r;并采用Pro/E体积测量法验证了理论分析的准确性。
　　(3)在理论排量分析的基础上进一步分析了球形叶片液压泵的理论流量输出特性，并讨论了斜盘角度、叶片数目等参数对球形叶片液压泵流量脉动的影响。结果表明:随着斜盘角度α的增大，流量脉动会减小;当叶片数目增加时，球形叶片液压泵的流量脉动有明显降低;当叶片数目N=8时，流量脉动仅为3.00％。
　　(4)在分析球形叶片液压泵传动轴、斜盘的载荷特性的基础上，利用ANSYS Workbench软件对球形叶片液压泵的传动轴、斜盘进行静强度仿真分析及疲劳强度分析;基于流体力学中节流小孔的流量计算公式，对配油锥结构改进设计，实现了球形叶片液压泵结构优化设计。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究的目的与意义

1．2 国内外液压叶片泵研究现状

1．2．1 国外液压叶片泵研究现状

1．2．2 国内液压叶片泵研究现状

1．3 国内外叶片液压泵流量研究现状

1．4 有限元法及Workbench的应用现状

1．5 课题研究的主要内容

第二章 球形叶片液压泵结构设计

2．1 球形叶片液压泵的结构组成与工作原理

2．1．1 球形叶片液压泵的结构组成

2．1．2 球形叶片液压泵的工作原理

2．2 球形叶片液压泵结构设计

2．2．1 配油锥结构设计

2．2．2 传动轴结构设计

2．2．3 斜盘结构设计

2．2．4 密封条结构设计

2．2．5 泵体结构设计

2．3 本章小结

第三章 球形叶片液压泵流量特性分析

3．1．1 球面坐标系中三重积分的计算

3．1．2 球形叶片液压泵排量计算

3．3 球形叶片液压泵流量脉动分析

3．2．1 球形叶片液压泵的瞬时流量公式

3．2．2 球形叶片液压泵流量脉动影响因素分析

3．3 本章小结

第四章 球形叶片液压泵载荷特性分析

4．1 传动轴载荷特性分析

4．1．1 叶片压强变化分析

4．1．2 叶片受力面积变化分析

4．1．3 叶片受力变化分析

4．1．4 叶片扭矩变化分析

4．1．5 传动轴扭矩变化分析

4．2 斜盘载荷特性分析

4．2．1 斜盘压强变化分析

4．2．2 斜盘受力面积分析

4．2．3 斜盘受力变化分析

4．3 本章小结

第五章 球形叶片液压泵结构优化设计

5．1 传动轴结构优化设计

5．1．1 传动轴应力应变分析

5．1．2 传动结构改进

5．1．3 传动轴疲劳分析

5．2 斜盘结构优化设计

5．2．1 斜盘强度校核

5．2．2 斜盘疲劳分析

5．3 配油锥结构改进设计

5．3．1 配油锥腰型槽设计

5．3．2 困油现象解决

5．4 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果