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1、基于Solidworks的轴向柱塞泵的设计目录中文摘要及关键词I英文摘要及关键词II引言11 轴向柱塞泵的工作原理与性能参数31.1 轴向柱塞泵的工作原理31.2 斜盘式轴向柱塞泵的主要性能参数31.2.1 流量、容量、容积效率与结构参数41.2.2 扭矩与机械效率51.2.3 功率与效率62 斜盘式轴向柱塞泵运动学分析72.1 柱塞的设计72.1.1 柱塞结构形式的选择72.1.2 柱塞的结构尺寸设计82.1.3 柱塞摩擦副的压力P及功率的校核验算102.2 滑靴的设计112.2.1滑靴结构型式的选择122.2.1滑靴的尺寸的设计132.3 油盘的力学分析132.3.1 过渡区域的设计142
2、.3.2 计算配油盘上重要结构尺寸大小142.3.3 校核配油盘压紧力142.4 缸体结构的设计152.4.1 缸体的受力分析152.4.2 缸体直径的确定163 直轴式轴向柱塞泵重要零件的受力分析183.1 对柱塞受力分析183.2 对滑靴面上所受到的力进行具体计算193.3 对配油盘的受力进行分析214 主要零件的材料的选择254.1 柱塞与缸体的材料254.2 配流盘材料的选择254.3 斜盘与压盘的材料选择255 Solidworks绘制三维立体图265.1 柱塞的三维图265.2 滑靴的三维立体265.3 配流盘的三维图275.4 缸体的三维立体图285.5 柱塞泵总装配效果图29参
3、考文献31致32 / 基于Solidworks的轴向柱塞泵的设计摘要伴随着全球的工业技术的不断发展与进步,液压传动的也越来越被广泛的使用,作为液压传动系统的核心部分-液压泵,就显得尤为重要了。液压泵是用来给传动系统输送高压油的运动能力的部件,它是液压传动系统中最重要的一部分,选取一个合适的液压泵对传动体系来说有很大的作用,能够减少在正常工作时的能量消耗,提高工作效率,减少噪音污染,改善运动过程工作性能,使工作系统更加安全、稳定。 本文主要对轴向柱塞泵的分类、结构组成进行了较为深入的研究,着重研究了柱塞、滑靴以及配流盘的结构,在此基础上还对其进行受力分析及强度计算,随后设计出符合要求的液压泵结构
4、,最终利用Solidworks软件对其进行三维模型的建立,并利用AutoCAD软件绘制完成其主要零件图以及装配图。 在本文中采取了带滑靴的柱塞,这种类型的柱塞可以减小能量损失,增加了容积效率,而且柱塞采取了中空的方式,减小了柱塞泵的重量和惯性力矩,提高了承载能力。 关键词：轴向柱塞泵;斜盘;配流盘;柱塞;缸体SolidWorks axial piston pump based design摘要AbstractWith the global industrial technology continues to evolve and progress, hydraulic transmission
5、 is also becoming more widely used, but as a core part of the hydraulic drive system - hydraulic pump, is particularly important. Hydraulic pump is used to transport parts athleticism drivetrain high pressure oil, which is the hydraulicdrive system is the most important part, select an appropriate p
6、ump has an invaluable role in the drive system, it is possible to reduce the normal working when energy consumption, improve efficiency, reduce noise pollution, improve the movement performance, make the system work more secure and stable.This paper mainly axial piston pump classification, structure
7、, composition of specific options, such as the form of the characteristics of a plunger valve plate and slipper were discussed, in addition to its mechanical analysis and calculation, you need to checking its check, you can not exceed the permissible value. Also check the use of the block material i
8、s also very critical. To draw the final part drawings and assembly drawings by total Solidworks drawing software.Key word: Axial plunger pump;Swash plate;Port plate;引言众多的液压泵系列之中,只有轴向柱塞泵能够在高压力、高转速及流量大的条件下较为理想地工作。轴向柱塞泵的紧密性好,占用空间小,转动时产生的离心力比其他的泵小得多,所以可在高速的条件下进行工作；并且轴向柱塞泵可以调节本身的容量,适用于多种不同的条件下。轴向柱塞泵是利用柱塞
9、在在固定的容积作直线循环活动,因此增大或减小了柱塞腔中的体积,进而完成了吸油和排油。对于轴向柱塞泵来说,柱塞、配油盘、滑靴以及缸体都是它的重要组成部分。而柱塞是主要的受力零件,滑靴是高压柱塞泵通用的形式,原因是其能够适应高压力高转速条件下的需求,而缸体和配油盘的性能对柱塞泵的工作效率及寿命的作用非常大。它具有紧密性好、占用空间小、质量小、比径向柱塞泵的组成方式简单、经济实惠等特点。它主要应用在工程机械、农业机械、冶金、船舶、机床等领域。最近几年以来,伴随着制造、计算机科技等的不断提高,轴向柱塞泵的高新技术不断推出新,且性能越来越好。近年来,我国的经济、科技不断推出新,在工业现代化的进程中,机械
10、、冶炼金属等方面对轴向柱塞泵的要求越来越高,所以增加我国在轴向柱塞泵方面的研究,推出新技术也显得更加紧迫。对于轴向柱塞泵的探索及优化的过程已经非常久远了,其中为了改良轴向柱塞泵的脉动流量,减少震动及噪音,各国的专业人员做出了大量的试验,通过实验数据表明：轴向柱塞泵的流量大小被各方面因素的控制,理论的脉动流量比实际的脉动流量小很多,而且柱塞数目的奇或偶不会对脉动系数产生影响。对于轴向柱塞泵的柱塞数选取奇数好还是选取偶数好的问题上,我国科学研究工作者在1982年了给出了结论偶数泵同样可以很好地工作,而且在1984年对这种观点进行了脉动流量对比测试,实验结果表明：偶数泵略小于奇数泵。但是在1985年
11、,德国的流体动力研究者从理论上推断出：偶数泵在受力和噪音方面上要比奇数泵好,经过仿真模型实验测出偶数泵的压力脉动是奇数泵的120%。另外,工业大学的楚从计算机辅助制造方面进行研究,对斜盘式轴向柱塞泵做了具体的剖析,结果是:柱塞泵的柱塞数无论是选择奇数还是偶数对脉动流量几乎没有影响1。现在,我国许多大学分别从不同的方面对柱塞泵的流量脉动开始了彻底的探索,而且所得到的结果无一例外地体现了轴向柱塞泵的脉动流量与柱塞数目选择奇数还是偶数没有关系,但是柱塞数目的大小会有影响。所以,对斜盘式轴向柱塞泵的实际流量脉动产生作用的因素是各种各样的,固有的理论分析难以达到较好的效果。大多数学者比较倾向按照配油盘的
12、结构去分析斜盘式轴向柱塞泵的实际脉动流量,进而构成了比较完整综合的计算分析体系,但是泄露量对于真实的脉动流量的作用虽然进行了一定的探索与研究,但是往往缺少一个具体的分析体系。1 轴向柱塞泵的工作原理与性能参数1.1 轴向柱塞泵的工作原理 轴向柱塞泵是把柱塞沿着主轴的方向平均地布置在缸体的柱塞孔的一种液压泵。轴向柱塞泵分为径向和轴向两种形式,如图1-1所示为直轴式轴向柱塞泵的结构组成,这种泵由缸体1、配油盘2、柱塞3和斜盘4等部分组成2。柱塞沿圆周均匀且对称的分布在缸体的部,而斜盘与缸体的中心线之间有一定的倾斜角度,而柱塞被弹簧的弹力紧固在斜盘上,配油盘和斜盘是固定不动的,当电动机在传动装置的连
13、接下使柱塞泵开始工作时,带动了斜盘在缸体部转动,从而推动了柱塞在柱塞腔进行循环往复的直线运动,并且在配油盘的配油口的作用下实现了吸油与压油的过程。根据图1-1中所示,当缸体的旋转的角度为180360之间时,柱塞是处于伸长状态的,从而使柱塞根部与缸体之间的体积扩大、压力缩小,然后经过配油口进行的动作；当缸体的旋转角度为0180之间时,柱塞向刚体收缩,导致柱塞底部与缸体之间的容积变小,所以增大了部的压力,因此实现了排油的动作。每当缸体旋转360,所有的柱塞都完成一次吸油与压油的过程。当改变了斜盘的倾斜角度,柱塞的伸长量随之改变,柱塞底部与缸体之间的最大容积也发生相应的变化,柱塞泵的排量会发生变化,
14、当斜盘的倾斜的方向被更改时,则可以改变吸油与排油的方向,能够变为双向变量泵。1-缸体 2-配油盘 3-柱塞 4-斜盘 5-传动轴 6-弹簧图1-1 轴向柱塞泵的结构原理图1.2 斜盘式轴向柱塞泵的主要性能参数给定设计参数最大工作压力,额定压力额定流量,额定转速1.2.1 流量、容量、容积效率与结构参数是指柱塞在缸体的带动下转动360,所有的柱塞压出油的体积3,即1-1式中：柱塞直径；柱塞数；柱塞分布圆直径；斜盘倾角。泵的理论流量为1-2式中：油泵的容积效率,我们通常取,本文中取。 1-3在柱塞常会发生气体腐蚀现象,所以在分析完排量时,还需要进行做检验计算： 1-4式中：常数,对于进口无预压的油
15、泵取5400；对于进口压力为的油泵。所以主参数排量符合设计要求。根据上面的泵的几何排量计算公式 4,柱塞直径,分布圆直径,柱塞数都在很大程度上影响液压泵的性能,而且当选择了电动机之后则传动系统的转速n也随之确定。当提高或减小流量的大小或方向,提高或减小斜盘的倾斜度即可。在斜盘式轴向柱塞泵中,斜盘的最大倾斜度的值在围之,在本文中由于遭到结构等条件的作用,令。对于柱塞数Z的值,可以根据实际的经验来确定,一般在半圆环型的情况下,而在贯通轴型的情况下,这样能够使得结构更加的紧凑。所以在本文中可取。在最初计算时,则可以按照下面的公式进行计算：1-5然后再通过排量公式来确定柱塞的直径：1-6由于上面公式中计算出的需要进行圆整,所以应选。排量的大小是对柱塞泵的性能影响最大的参量之一5,在型号
