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定量径向柱塞泵的设计与研究

作　者: 蒋捷
导　师: 毛建中
学　校: 湖南大学
专　业: 车辆工程
关键词: 径向柱塞泵径向力定子曲线力学特性仿真分析
分类号: TH322
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

径向柱塞泵具有工艺性能好、压力高、抗冲击能力强、使用寿命长等优点。但传统的径向柱塞泵工作过程中存在不平衡径向力，同时其柱塞为点接触，磨损严重，不适宜高速工作。本论文针对传统径向柱塞泵的径向力不平衡问题，对径向柱塞泵的结构提出新的设计方案并进行研究分析。借助MATLAB软件对柱塞泵的定子内表面进行参数化优化设计，将其加工成五次函数方程曲线以实现泵工作中柱塞密封腔的容积变化；配流轴改采用配流盘设计，分别有两个吸、排油槽和四个隔离区，吸油槽与吸油槽中间布置排油槽并通过所开有的吸油线联通，排油槽与排油槽中间布置吸油槽并通过所开有的排油线联通，泵的吸油口和压油口分别设计在配流盘的吸油槽和压油槽上；在柱塞底端安装标准件深沟球滚动轴承可以避免柱塞的磨损。为防止转子中的柱塞在离心力(或低压油)的作用下脱离定子的外曲面，在定子上设计凹槽，利用定子上的凹槽与置于凹槽中的柱塞底端的滚轮使定子与柱塞保持接触。以上每个部分的设计组成了定量径向柱塞泵的核心部分，其核心部分的最终作用是为了消除径向柱塞泵的不平衡径向力，实现定子所受径向力的完全平衡。本论文借助ABAQUS有限元软件对径向柱塞泵的主要受力部件—柱塞进行了应力分析，柱塞承受的最大应力满足材料的强度要求，柱塞可以正常工作，也就间接的证明了径向柱塞泵的刚度和强度是安全的。本论文为了验证所设计的径向柱塞泵在实际工作过程中单个柱塞的运动情况是否和理论研究有所差别，将模型导入到ADAMS软件中进行运动学仿真分析，得出当转子转速为ω=1440r/min时的单个柱塞沿转子缸孔壁的位移、速度和加速度曲线，符合理论设计的定子曲线运动规律，且再次验证了理论设计的定子曲线具有良好的力学特性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-18
  1.1 液压传动概述  9-10
  1.2 液压传动技术发展概况  10-11
  1.3 液压泵概述  11-12
  1.4 柱塞泵及其应用  12-13
  1.5 径向柱塞泵  13-14
    1.5.1 阀配油式径向柱塞泵  13-14
    1.5.2 轴配油式径向柱塞泵  14
  1.6 径向柱塞泵发展现状  14-16
  1.7 课题来源  16
  1.8 选题目的  16-17
  1.9 课题的研究内容和方法  17-18
第2章定量径向柱塞泵的结构设计与分析  18-24
  2.1 定量径向柱塞泵的结构设计  18-21
  2.2 定量径向柱塞泵的工作原理  21-22
  2.3 定量径向柱塞泵的主要参数计算  22-23
    2.3.1 工作原理结构简图  22
    2.3.2 定量径向柱塞泵的流量计算  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章定子曲线的优化设计及分析  24-37
  3.1 基于 MATLAB 的椭圆定子曲线运动特性分析  25-27
    3.1.1 MATLAB 软件简介  25
    3.1.2 椭圆定子曲线的运动特性方程  25-26
    3.1.3 基于 MATLAB 的曲线特性分析  26-27
  3.2 定子曲线的优化设计  27-31
    3.2.1 径向柱塞泵对定子曲线的要求  27-28
    3.2.2 定子曲线所应具备的一些特性  28-29
    3.2.3 定子曲线的优化设计  29-31
  3.3 优化后定子曲线的压力角计算  31-32
  3.4 基于优化后定子曲线的流体运动分析  32-35
    3.4.1 定量径向柱塞泵的瞬时流量  32-33
    3.4.2 定量径向柱塞泵的瞬时流量计算  33-34
    3.4.3 定量径向柱塞泵的流量脉动计算  34
    3.4.4 基于伯努力方程的流体动力学分析  34-35
  3.5 本章小结  35-37
第4章基于 ABAQUS 的柱塞受力分析  37-46
  4.1 定量径向柱塞泵的柱塞受力分析  37-41
    4.1.1 柱塞所受作用力分析  37-39
    4.1.2 定子对滚子的正压力 N 及相关力的计算与分析  39-41
  4.2 基于 ABAQUS 的受力分析  41-45
    4.2.1 ABAQUS 软件简介  41-42
    4.2.2 ABAQUS 分析过程中量纲的确定  42
    4.2.3 有限元模型的建立  42-43
    4.2.4 柱塞材料特性的确定  43
    4.2.5 网格划分说明  43
    4.2.6 施加载荷与边界条件  43-44
    4.2.7 有限元的分析结果  44-45
  4.3 本章小结  45-46
第5章基于 ADAMS 的运动学仿真  46-51
  5.1 ADAMS 虚拟样机技术简介  46-47
  5.2 ADAMS 中径向柱塞泵虚拟样机的建立  47-48
    5.2.1 径向柱塞泵三维模型的建立  47
    5.2.2 构件间运动副的创建  47
    5.2.3 创建驱动  47-48
    5.2.4 计算求解与结果后处理  48
  5.3 ADAMS 仿真结果分析  48-50
  5.4 本章小结  50-51
总结与展望  51-53
参考文献  53-56
致谢  56

定量径向柱塞泵的设计与研究

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