雙端曲面齒輪柱塞泵復(fù)合傳動特性分析.pdf

1、柱塞泵是液壓系統(tǒng)中的重要元件，應(yīng)用范圍覆蓋了工程機(jī)械、礦山機(jī)械、武器裝備及航空航天等各大領(lǐng)域，其中斜盤柱塞泵應(yīng)用最為廣泛。斜盤式柱塞副是斜盤軸向柱塞泵最關(guān)鍵的部件，決定了柱塞泵工作性能的優(yōu)劣。雙端曲面齒輪柱塞泵是在斜盤式柱塞泵和端曲面齒輪副的研究基礎(chǔ)上提出的一種新型軸向柱塞泵，其采用雙端曲面齒輪代替斜盤，關(guān)鍵部位由齒輪副代替摩擦副，結(jié)合了滾子凸輪機(jī)構(gòu)與面齒輪副的特點(diǎn)，具有著小周期、大頻率、抗磨損、轉(zhuǎn)速要求低、不間斷排油等優(yōu)點(diǎn)。在軸向柱塞

2、泵高壓力、大流量、高效率、長壽命的研究趨勢上具有重要的理論意義與潛在工程應(yīng)用價值。
　　本課題來源于國家自然科學(xué)基金項目《變傳動比面齒輪嚙合傳動的設(shè)計理論與制造技術(shù)研究》（編號：51275537），探討一種新型柱塞泵用雙端曲面齒輪式柱塞機(jī)構(gòu)的傳動特性，為該泵的成品化研究鋪墊理論與實驗基礎(chǔ)。本文針對這種新型的雙端曲面齒輪柱塞泵復(fù)合傳動特性，主要進(jìn)行以下內(nèi)容的研究：
　　根據(jù)空間齒輪嚙合原理與共軛曲面的基本理論，提出了一種雙端曲

3、面齒輪復(fù)合傳動機(jī)構(gòu)，探討了雙端曲面齒輪復(fù)合傳動原理，計算了端曲面齒輪節(jié)曲面的參數(shù)方程。闡述了斜盤式柱塞泵與雙端曲面齒輪柱塞泵的工作原理，揭示了雙端曲面齒輪柱塞泵在柱塞運(yùn)動周期與頻率上具有優(yōu)越性。
　　根據(jù)斜盤式柱塞泵結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)與運(yùn)動學(xué)相關(guān)理論，探討了雙端曲面齒輪柱塞機(jī)構(gòu)的布局形式以及柱塞機(jī)構(gòu)的傳動規(guī)律。推導(dǎo)了柱塞往復(fù)運(yùn)動位移、速度和加速度等運(yùn)動學(xué)特性方程。分析了單柱塞、多柱塞、不同盤心率以及不同端曲面齒輪階數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)對運(yùn)動學(xué)特

4、性的影響規(guī)律。探討了不同輸入轉(zhuǎn)速對運(yùn)動學(xué)特性的影響，揭示了雙端曲面齒輪柱塞泵能夠以更低的轉(zhuǎn)速達(dá)到更高的柱塞速度與柱塞泵流量。
　　根據(jù)開路式柱塞泵流量特性相關(guān)理論與方法，推導(dǎo)了雙端曲面齒輪柱塞泵平均流量、瞬時流量以及流量脈動的計算公式。討論了柱塞數(shù)量、偏心率與階數(shù)等幾何參數(shù)對瞬時流量特性和流量脈動特性的影響變化關(guān)系。得到了一種能夠提高流量脈動性能的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法。
　　運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，建立了該新型泵的六柱塞型仿真模型，提

5、出了該泵的ADAMS通用仿真約束方法，完成了對柱塞泵簡化模型的運(yùn)動學(xué)仿真。提出了一種雙端曲面齒輪柱塞泵的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。采用增材制造的加工方法，加工了雙端曲面齒輪柱塞泵的關(guān)鍵部件，搭建了其柱塞泵模型實驗平臺，完成了可行性實驗驗證。采用數(shù)控加工與線切割等加工方法，加工了柱塞機(jī)構(gòu)及臺架相關(guān)組件，搭建了單邊柱塞機(jī)構(gòu)臺架實驗平臺，完成了不加載與加載兩種情況下的柱塞工作實驗，得出了負(fù)載變化對柱塞運(yùn)動特性影響關(guān)系，獲得了不同輸入轉(zhuǎn)速對柱塞運(yùn)動的實