毕业设计轴向柱塞泵的设计

毕业设计（论文）论文题目轴向柱塞泵的设计学生姓名学号所在院系专业班级机械设计制造及其自动化导师姓名职称完成日期摘要柱塞泵是当今液压系统的一个重要装置。它的工作原理这样的：通过柱塞在缸体内进去和出来两种运动，导致了缸体腔容积变化从而导致油液的进入和排出。柱塞泵的优点非常多，其中有压力高、因为结构原因可以使柱塞泵非常小巧、效率高和便于控制等，因为柱塞泵常被用在需求工作压力非常高、流量非常大和便于调节的工作环境。本文主要是设定某一工况下给定参数对柱塞泵进行了分析设计。首先进行的是柱塞泵的运动分析，通过运动分析可以了解在工作时柱塞泵的主要零件的运动状态。然后进行了主要零件的受力分析了解了其零件的受力状态。通过以上的两种分析后对柱塞泵的运动以及受力状态非常清晰，然后就可以进行柱塞泵主要零件的设计。例如柱塞与滑靴结构形式的选择与尺寸的计算、配油盘的结构形式、缸体的选材与尺寸计算。此外还有柱塞的回程机构、变量机构的设计。最后详细总结了本次设计的优缺点，指出自己的不足，以保证在以后的工作和学习中更加认真细致的完成工作。关键词：柱塞泵；液压；柱塞；滑靴DesignofAxialPistonPumpABSTRACTPistonpumpsareanimportantdevicefortoday'shydraulicsystems.Itsworkingprincipleisthroughtheplungerinthecylinderinthereciprocatingmovement,resultinginsealingthevolumeofthecavitytochangethevolumetoachieveoil,oil.Pistonpumpshavetheadvantagesofhighratedpressure,compactstructure,highefficiencyandeasyflowadjustment,etc.,arewidelyusedinhighpressure,highflowandflowneedtoadjusttheoccasion,suchashydraulicpresses,constructionmachineryandships.Thispapermainlyanalyzesanddesignstheaxialpistonpump.Firstly,themotionanalysisofthepistonpumpiscarriedouttounderstandthemovementstateofthemainpartsofthepistonpumpduringoperation.Then,theanalysisofthepartsiscarriedout.Forcestate.Throughtheabovetwokindsofanalysisafterthemovementofthepistonpumpandtheforcestateisveryclear,andthenthemainpartsofthepistonpumpdesign,suchastheplungerstructureandsizedesign,shoestructureselectionandsizecalculation,Thestructureoftheoilpan,theselectionandsizecalculationofthecylinder,thedesignofthereturnmechanismoftheplunger,thedesignofthevariablemechanism.Finally,adetailedsummaryoftheadvantagesanddisadvantagesofthisdesign,pointingouttheirownshortcomingstoensurethatinthefutureworkandstudymorecarefullyandmeticulouslycompletedthework..Keywords:plungerpump;hydraulic;plunger目录1概述..................................................11.1柱塞泵简介............................................11.2柱塞泵的分类以及工作原理..............................11.3设计的主要任务........................................12运动分析................................................32.1柱塞的运动学分析......................................32.2滑靴的运动学分析......................................33受力分析................................................43.1柱塞的受力分析........................................43.2滑靴的受力分析........................................73.3配油盘的受力分析......................................94主要零件的设计.........................................134.1柱塞结构型式的选择...................................134.2滑靴的设计计算.......................................164.3配油盘设计...........................................184.4缸体设计.............................................204.5柱塞泵中柱塞回程机构的设计...........................224.6变量机构的设计.......................................235主要零件的solidworks建模及整体装配....................245.1柱塞的三维建模.......................................245.2滑靴的三维建模.......................................245.3缸体的三维建模.......................................245.4配油盘的三维建模.....................................245.5回程盘的三维建模.....................................245.6整体装配.............................................246结论...................................................25参考文献.................................................26致谢...................................................27附录....................................错误!未定义书签。1概述1.1柱塞泵简介柱塞泵是当今液压系统的一个重要装置。它的工作原理这样的：通过柱塞在缸体内进去和出来两种运动，导致了缸体腔容积变化从而导致油液的进入和排出。柱塞泵的优点非常多，其中有压力高、因为结构原因可以使柱塞泵非常小巧、效率高和便于控制等，因为柱塞泵常被用在需求工作压力非常高、流量非常大和便于调节的工作环境。1.2柱塞泵的分类以及工作原理柱塞泵分类可分为单柱塞泵、卧式柱塞泵、轴向柱塞泵和径向柱塞泵四种。其中轴向柱塞泵是以数个为柱塞的零件在缸体内来回运动来完成工作的。柱塞与缸体的轴线平行。因为柱塞泵的主要零件均为圆形或圆柱形，可以达到的精度非常高。所以，轴向柱塞泵的应用非常广泛。图1-2-1为轴向柱塞泵的结构。而它的主要工作原理为，斜盘相对于图中的竖直方向会有倾斜。在泵工作的时候，会产生旋转。而因为零件2始终紧贴零件1（由于零件3的作用）会导致零件4在腔内来回运动，由此来通过油液传输扭矩。而为了使零件4在腔内的来回运动和油液的流入与流出的切换完美的协调，需要在图中位置放置一个重要零件——配油盘。如下图所示，配油盘上有两个窗口，分别负责油液的内流工作和油液的外流工作。这个零件需要在和缸体保持良好接触的同时还要保证位置不变，并且和斜盘相互对应。在这个零件的另一面，两个窗口应该和柱塞泵的油液流入路，油液流出路相练。这样就可以保证泵的正常，精确的工作。根据图中所示，如果想要调整排量，只需要调整零件1的角度即可实现。1.3设计的主要任务本次设计主要针对大型液压机所使用。根据液压机常用的工况，给定以下设计参数最大工作压力max40PMPa额定流量Q=198L/min最大流量max200/minQL额定转速n=1480r/min最大转速max3000/minnr根据设计要求需要设计例如柱塞与滑靴结构形式的选择与尺寸的计算、配油盘的结构形式、缸体的选材与尺寸计算[1]。此外还有柱塞的回程机构、变量机构的设计[2]。具体设计任务如下：㈠主要零件的运动分析：①柱塞的运动学分析②滑靴的运动学分析㈡主要零件的受力分析：①柱塞的受力分析②滑靴的受力分析③配油盘的受力分析㈢主要零件的设计①柱塞结构形式的选择与尺寸设计②滑靴结构形式的选择与尺寸设计③配油盘的设计计算④缸体的设计计算⑤回城机构的设计⑥变量机构的设计2运动分析斜盘式轴向柱塞泵，在工作时其柱塞和滑靴做两个主运动：一个是相对于缸体轴线的相对于缸体的往复运动；另一个是与缸体一起旋转[3]。2.1柱塞的运动学分析2.1.1柱塞的速度分析如图2-1所示当柱塞由对缸体为最大外伸位置转至a角时，柱塞沿着缸体轴线的相对于缸体的位移（2-1）式中h——柱塞垂直方向的位移a——斜盘的倾角根据图中关系整理得（2-2）a——缸体的转角根据其工作原理可以很容易得出柱塞的行程S即柱塞位完全完成了油液吸入过程或者油液流出过程的位移之差（2-3）柱塞相对于缸体的位移速度vp（2-4）当a等于90o或者270o时，sina＝±1可得最大速度vmax为（2-5）2.1.2柱塞的加速的分析由相柱塞相对于缸体的位移速度vp对时间t的求导（2-6）当等于0或π时，cosa＝±1可知最大加速度αmax（2-7）为了更直观的表达，我们画出以上各个参数的关系图：2.2滑靴的运动学分析滑靴的运动可以分为两种。其一是与随柱塞一起旋转，而且相对于缸体来回运动。另一种是与柱塞球头一起沿斜盘平面做平面运动[4]。下面将讨论滑靴在斜盘平面上的运动状况。由图2.3可以得出，其运动轨迹是一个椭圆。椭圆的长轴为（2-8）椭圆的短轴为（2-9）写成极坐标方程如下所示（2-10）（2-11）由此可得滑靴在斜盘平面上的角速度为（2-12）所以，滑靴并非做等角速度运动。角速度的最大最小值如下所示最大为（2-13）最小为（2-14）根据结构可得，滑靴中心旋转360o的时间与缸体旋转360o的时间一致，所以二者的平均角速度相同[5]即（2-15）3受力分析柱塞泵在工作中势必要收到力的作用。主要受力元件是柱塞，滑靴，及配油盘。本章主要做这三个零件的受力分析。3.1柱塞的受力分析柱塞是柱塞泵主要受力零件之一。首先分析单个柱塞的情况，此时分为两种情况，一种是油液的内流的情况，另一种是油液外流情况，这两种进程下受力不同。现在讨