双端曲面齿轮柱塞泵复合传动特性分析

发布时间：2017-04-04 08:03

  本文关键词：双端曲面齿轮柱塞泵复合传动特性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【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,其中斜盘柱塞泵应用最为广泛。斜盘式柱塞副是斜盘轴向柱塞泵最关键的部件,决定了柱塞泵工作性能的优劣。双端曲面齿轮柱塞泵是在斜盘式柱塞泵和端曲面齿轮副的研究基础上提出的一种新型轴向柱塞泵,其采用双端曲面齿轮代替斜盘,关键部位由齿轮副代替摩擦副,结合了滚子凸轮机构与面齿轮副的特点,具有着小周期、大频率、抗磨损、转速要求低、不间断排油等优点。在轴向柱塞泵高压力、大流量、高效率、长寿命的研究趋势上具有重要的理论意义与潜在工程应用价值。本课题来源于国家自然科学基金项目《变传动比面齿轮啮合传动的设计理论与制造技术研究》(编号:51275537),探讨一种新型柱塞泵用双端曲面齿轮式柱塞机构的传动特性,为该泵的成品化研究铺垫理论与实验基础。本文针对这种新型的双端曲面齿轮柱塞泵复合传动特性,主要进行以下内容的研究:根据空间齿轮啮合原理与共轭曲面的基本理论,提出了一种双端曲面齿轮复合传动机构,探讨了双端曲面齿轮复合传动原理,计算了端曲面齿轮节曲面的参数方程。阐述了斜盘式柱塞泵与双端曲面齿轮柱塞泵的工作原理,揭示了双端曲面齿轮柱塞泵在柱塞运动周期与频率上具有优越性。根据斜盘式柱塞泵结构设计特点与运动学相关理论,探讨了双端曲面齿轮柱塞机构的布局形式以及柱塞机构的传动规律。推导了柱塞往复运动位移、速度和加速度等运动学特性方程。分析了单柱塞、多柱塞、不同盘心率以及不同端曲面齿轮阶数等结构参数对运动学特性的影响规律。探讨了不同输入转速对运动学特性的影响,揭示了双端曲面齿轮柱塞泵能够以更低的转速达到更高的柱塞速度与柱塞泵流量。根据开路式柱塞泵流量特性相关理论与方法,推导了双端曲面齿轮柱塞泵平均流量、瞬时流量以及流量脉动的计算公式。讨论了柱塞数量、偏心率与阶数等几何参数对瞬时流量特性和流量脉动特性的影响变化关系。得到了一种能够提高流量脉动性能的参数优化设计方法。运用虚拟样机技术,建立了该新型泵的六柱塞型仿真模型,提出了该泵的ADAMS通用仿真约束方法,完成了对柱塞泵简化模型的运动学仿真。提出了一种双端曲面齿轮柱塞泵的整体结构设计方案。采用增材制造的加工方法,加工了双端曲面齿轮柱塞泵的关键部件,搭建了其柱塞泵模型实验平台,完成了可行性实验验证。采用数控加工与线切割等加工方法,加工了柱塞机构及台架相关组件,搭建了单边柱塞机构台架实验平台,完成了不加载与加载两种情况下的柱塞工作实验,得出了负载变化对柱塞运动特性影响关系,获得了不同输入转速对柱塞运动的实际影响规律,验证了柱塞机构具有一定承载能力以及柱塞运动规律与传动特性分析方法的正确性。
【关键词】：柱塞泵 面齿轮 复合传动 运动学分析 流量特性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景及研究意义10-12
• 1.1.1 研究背景10-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 斜盘式柱塞泵研究现状12-14
• 1.2.1 磨损问题研究12-13
• 1.2.2 流量脉动问题研究13-14
• 1.3 端曲面齿轮研究现状14-15
• 1.4 论文主要研究内容15-16
• 1.5 本章小结16-18
• 2 双端曲面齿轮柱塞泵原理18-30
• 2.1 双端曲面齿轮复合传动原理18-21
• 2.1.1 复合双端曲面齿轮副18-19
• 2.1.2 双端曲面齿轮副基本运算19-21
• 2.2 端曲面齿轮节曲面成形原理21-23
• 2.3 柱塞泵工作原理23-28
• 2.3.1 斜盘式柱塞泵23-25
• 2.3.2 双端曲面齿轮式柱塞泵25-27
• 2.3.3 原理的差异性27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 3 双端曲面齿轮柱塞泵运动学分析30-50
• 3.1 双端曲面齿轮柱塞机构30-36
• 3.1.1 柱塞布局31-33
• 3.1.2 运动学理论计算33-36
• 3.2 运动学规律分析36-44
• 3.2.1 单柱塞情况36-38
• 3.2.2 多柱塞情况38-40
• 3.2.3 偏心率影响规律40-42
• 3.2.4 端曲面齿轮阶数影响规律42-44
• 3.3 输入转速对运动学特性的影响44-49
• 3.4 本章小结49-50
• 4 双端曲面齿轮柱塞泵流量特性分析50-62
• 4.1 流量理论计算50-56
• 4.1.1 泵平均理论流量51-52
• 4.1.2 泵的瞬时流量52-55
• 4.1.3 流量脉动计算55-56
• 4.2 柱塞泵流量变化规律56-60
• 4.2.1 瞬时流量变化规律56-58
• 4.2.2 流量脉动变化规律58-60
• 4.3 本章小结60-62
• 5 双端曲面齿轮柱塞泵的仿真与实验研究62-96
• 5.1 实验前期准备62-64
• 5.1.1 实验目的62
• 5.1.2 实验方案62-63
• 5.1.3 实验设备与软件63-64
• 5.2 双端曲面齿轮式柱塞传动机构仿真64-73
• 5.2.1 结构设计65-67
• 5.2.2 仿真模型67-69
• 5.2.3 仿真结果及对比分析69-73
• 5.3 双端曲面齿轮式柱塞机构模型实验73-80
• 5.3.1 柱塞传动实验平台搭建74-76
• 5.3.2 实验方法与步骤76-78
• 5.3.3 实验结果分析78-80
• 5.4 端曲面齿轮式柱塞传动机构金属台架实验80-94
• 5.4.1 柱塞传动机构台架实验平台搭建80-84
• 5.4.2 实验方法与步骤84-87
• 5.4.3 实验结果分析87-94
• 5.5 本章小结94-96
• 6 结论与展望96-98
• 6.1 结论96-97
• 6.2 展望97-98
• 致谢98-100
• 参考文献100-104
• 附录104
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录104
• B. 作者在攻读学位期间申请的发明专利104
• C. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录104

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本文编号：285165