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河北科技学院2011届本科生毕业论文（设计）
河北科技学院
本科生毕业论文(设计)
题目：轴向柱塞泵结构设计
系 别 机电工程系 学科门类 工学 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 B112032064 姓 名 周能 指导教师 贾佳
完成时间 2015年3月30日
河北科技学院2011届本科生毕业论文（设计）
目 录
摘 要…………………………………………………………………………………………… Ⅰ ABSTRACT ·················································································································· 2
绪论……………………………………………………………………………………………4 1直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数……………………………………………… 6
1.1直轴式轴向柱塞泵工作原理……………………………………………………………… 6 1.2直轴式轴向柱塞泵主要性能参数………………………………………………………… 6 1.2.1
排
量
﹑
流
量
与
容
积
效
率
扭
矩
与
机
械
效
率……………………………………………………………… 7
1.2.2功率与效率…………………………………………………………………………… 9
2 直轴式轴向柱塞泵运动学及流量品质分析………………………………………… 10
2.1柱塞运动学分析…………………………………………………………………………10 2.1.1柱塞行程S…………………………………………………………………………… 11 2.1.2柱塞运动速度分析v………………………………………………………………… 12 2.1.3柱塞运动加速度a…………………………………………………………………… 13 2.2滑靴运动分析…………………………………………………………………………… 14 2.3瞬时流量及脉动品质分析……………………………………………………………… 15 2.3.1脉动频率…………………………………………………………………… 15
2.3.2脉动率…………………………………………………………………………………16
3 柱塞受力分析与设计………………………………………………………………………17
3.1柱塞受力分析……………………………………………………………………………17 3.1.1柱塞底部的液压力Pb…………………………………………………………………17 3.1.2柱塞惯性力……………………………………………………………………………18 3.1.3离心反力Pt……………………………………………………………………………18
3.1.4斜盘反力N…………………………………………………………………………… 19 3.1.5柱塞与柱塞腔壁之间的接触应力p1和p2………………………………………… 20 3.1.6摩擦力P1f和P2f………………………………………………………………………20
3.2柱塞设计………………………………………………………………………………… 21 3.2.1柱塞结构型式…………………………………………………………………………22 3.2.2柱塞结构尺寸设计……………………………………………………………………23
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3.2.3柱塞摩擦副比压P﹑比功Pv验算……………………………………………………23
4滑靴受力分析与设计………………………………………………………………………25
4.1滑靴受力分析…………………………………………………………………………… 25 4.1.1分离力…………………………………………………………………………………26 4.1.2压紧力py………………………………………………………………………………27
4.1.3力平衡方程式…………………………………………………………………………27 4.2滑靴设计………………………………………………………………………………… 28 4.2.1剩余压紧力法…………………………………………………………………………28 4.3滑靴结构型式与结构尺寸设计…………………………………………………………29 4.3.1滑靴结构型式…………………………………………………………………………29 4.3.2结构尺寸设计……………………………………………………………………… 31
5 配油盘受力分析与设计………………………………………………………………… 32
5.1配油盘受力分析………………………………………………………………………… 32 5.1.1压紧力py………………………………………………………………………………33
5.1.2分离力pf…………………………………………………………………………… 34 5.2配油盘设计……………………………………………………………………………… 35 5.2.1过渡区设计……………………………………………………………………………35 5.2.2配油盘主要尺寸确定…………………………………………………………………37
5.2.3验算比压p﹑比功pv………………………………………………………………… 38
6 缸体受力分析与设计………………………………………………………………………40
6.1缸体的稳定性……………………………………………………………………………40 6.2缸体主要结构尺寸的确定………………………………………………………………40 6.2.1通油孔分布圆半径Rf?和面积F…………………………………………………… 40 6.2.2缸体内﹑外直径D1﹑D2的确定…………………………………………………… 42
6.2.3缸体高度H…………………………………………………………………………… 43
7柱塞回程机构设计…………………………………………………………………………44 8 斜盘力矩分析……………………………………………………………………………… 46
8.1柱塞液压力矩M1……………………………………………………………………… 46 8.2过渡区闭死液压力矩……………………………………………………………………46 8.2.1具有对称正重迭型配油盘……………………………………………………………46
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8.2.2零重迭型配油盘………………………………………………………………………47
8.2.3带卸荷槽非对称正重迭型配油盘……………………………………………………47 8.3回程盘中心预压弹簧力矩M3………………………………………………………… 48 8.4滑靴偏转时的摩擦力矩M4…………………………………………………………… 48 8.5柱塞惯性力矩M5……………………………………………………………………… 48 8.6柱塞与柱塞腔的摩擦力矩M6…………………………………………………………49 8.7斜盘支承摩擦力矩M7…………………………………………………………………49 8.8斜盘与回程盘回转的转动惯性力矩M8………………………………………………50 8.9斜盘自重力矩M9………………………………………………………………………50
9 变量机构……………………………………………………………………………………51
9.1手动变量机构……………………………………………………………………………51 9.2手动伺服变量机构………………………………………………………………………53 9.3恒功率变量机构…………………………………………………………………………55 9.4恒流量变量机构…………………………………………………………………………56
结论…………………………………………………………………………………………… 57 参考文献………………………………………………………………………………………58 致谢…………………………………………………………………………………………… 59
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