径向柱塞式液压马达无脉动等应力导轨曲线设计与分析

发布时间：2017-07-02 16:26

  本文关键词：径向柱塞式液压马达无脉动等应力导轨曲线设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：径向柱塞式内曲线液压马达,是工业生产中广泛使用的一种重要液压元件。为突破国外技术壁垒,国内陆续有很多单位开始研制该类马达。内曲线马达导轨普遍存在接触疲劳,影响内曲线马达的使用寿命。内曲线马达的输出扭矩和转速的脉动性,直接影响着工作机构运动的平稳性。马达的接触疲劳以及输出特性,均与其导轨曲线的性能有着密切关系。本文提出并设计了一种等接触应力无扭矩输出脉动的导轨曲线。论文主要研究内容如下： (1)对液压马达进行运动学分析和力学分析,应用赫兹接触理论,导出了导轨与滚轮之间的接触应力计算公式。建立了等接触应力导轨曲线的微分方程,并使用MathCAD求解得到等接触应力曲线； (2)详细分析初始度加速度和滚轮半径,对等接触应力导轨曲线性能的影响,并得到以下重要结论：初始度加速度存在一个阈值,该阈值大小等于滚轮中心的初始极径,是滚轮与导轨内、外接触的切换点； (3)导出了内曲线式液压马达输出扭矩及转速的无脉动条件,推导了基于输出扭矩无脉动条件的速度平衡区导轨曲线微分方程。联立求解等接触应力区和速度平衡区曲线方程,从而得到满足设计要求的无扭矩脉动等接触应力导轨曲线； (4)基于设计需求,通过计算得到柱塞行程和液压马达排量随初始度加速度的变化曲线及其函数关系式,为设计其它排量内曲线式液压马达的导轨曲线提供设计依据； (5)基于MathCAD对所设计的导轨曲线进行离散化,实现了极坐标向直角坐标的变换。并将导出的数据接口文件导入Creo Parametric,实现了平面曲线转换为空间曲面的导轨三维建模： (6)基于赫兹接触理论,对导轨与滚轮之间的接触问题进行了理论分析,得到了接触应力与变形的赫兹理论解；基于ANSYS有限元接触分析工具,对1°、5°、10°和18°四个特殊幅角位置处滚轮与导轨之间的接触问题进行了求解,得到了其法向应力、变形和接触应力等；ANSYS有限元接触分析的结果与赫兹理论解相吻合,验证了所提出的无扭矩脉动等应力导轨曲线设计理论的有效性和正确性。
【关键词】：等接触应力 无脉动 导轨曲线 接触分析 内曲线式液压马达
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题来源和背景10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 内曲线式液压马达的工作原理11-12
• 1.2.2 内曲线式液压马达导轨曲线的研究现状12-15
• 1.3 研究目标与方法15-17
• 1.3.1 研究目标15-16
• 1.3.2 研究方法16-17
• 1.4 论文主要内容17-18
• 第2章 等接触应力导轨曲线设计与性能分析18-38
• 2.1 基本参数的确定18-20
• 2.2 运动学分析20-22
• 2.3 力学分析22-24
• 2.4 导轨与滚轮之间的接触应力分析24-29
• 2.5 等接触应力导轨曲线方程、求解与分析29-37
• 2.5.1 等接触应力导轨曲线方程的建立29-31
• 2.5.2 等接触应力导轨曲线方程的求解31-32
• 2.5.3 等接触应力导轨曲线性能分析32-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 无扭矩脉动等接触应力导轨曲线设计与分析38-56
• 3.1 柱塞运动的周期性38-39
• 3.2 无脉动等接触应力导轨曲线的分区39-42
• 3.3 液压马达输出扭矩及转速无脉动条件42-44
• 3.3.1 输出扭矩无脉动条件42-43
• 3.3.2 输出转速无脉动条件43-44
• 3.4 基于扭矩无脉动条件的速度平衡区导轨曲线方程的建立44-49
• 3.5 等接触应力无扭矩脉动导轨曲线49-54
• 3.5.1 滚轮中心曲线49-50
• 3.5.2 导轨实际轮廓曲线50-51
• 3.5.3 初始度加速度与柱塞行程和排量之间的关系51-54
• 3.6 等接触应力无扭矩脉动曲线的转速脉动性分析54-55
• 3.7 本章小结55-56
• 第4章 无扭矩脉动等接触应力导轨曲面三维建模56-63
• 4.1 平面曲线向空间曲面的转换方法56
• 4.2 数据接口文件的生成56-59
• 4.3 基于Creo Parametric的导轨曲面三维建模59-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 导轨曲面与滚轮之间的有限元接触分析63-80
• 5.1 ANSYS有限元接触分析63-64
• 5.1.1 有限元接触分析简介63
• 5.1.2 ANSYS Workbench接触分析工具63-64
• 5.2 有限元接触分析前处理64-67
• 5.2.1 材料的选取及热处理工艺64-65
• 5.2.2 单元类型选择65-66
• 5.2.3 有限元网格的划分66-67
• 5.2.4 接触设置及约束与载荷的施加67
• 5.3 导轨曲面与滚轮之间的有限元接触分析67-78
• 5.3.1 导轨曲面与滚轮之间赫兹接触理论解67-69
• 5.3.2 幅角为1°时滚轮与导轨有限元接触分析69-73
• 5.3.3 幅角为5°时滚轮与导轨接触分析73-74
• 5.3.4 幅角为10°时滚轮与导轨接触分析74-76
• 5.3.5 幅角为18°时滚轮与导轨接触分析76-78
• 5.4 有限元结果分析78-79
• 5.5 本章小结79-80
• 第6章 总结与展望80-82
• 6.1 全文总结80-81
• 6.2 工作展望81-82
• 参考文献82-85
• 致谢85

【参考文献】

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本文编号：510684