机械设计专业毕业论文-轴向柱塞泵设计.doc

1、本科毕业论文（20 届）轴向柱塞泵设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 轴 向 柱 塞 泵 设 计 1 课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，对轴向柱塞泵进行分类分析，对柱塞的结构型式滑靴结构型式配油盘结构型式等进行分析设计，并受力分析与计算，确定缸体的材料选用及校核，对零部件建模，了解相关设计规范及设计思想等内容，为学生在毕业后从事相关工作打好基础。2 主要内容

2、（1）了解机械产品的设计方法。（2）完成柱 塞 泵 的设计。（3）完成相应的工程图。（4）撰写毕业论文。结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；格式符合机械工程系学位论文格式的统一要求。3主要参考资料1潘骏，段福斌，杨文华，吴立军.机械设计基础M.南京大学出版社，2007.05. 2何存兴.液压元件M.机械工业出版社,1982.3闻德生.开路式柱塞泵M.航空工业出版社,1998.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告 2014.12.1 至 2014.12.312 掌握机械产品的设计方法，了解柱塞泵结构形式2015.1.1 至 20

3、15.3.103 完成轴向柱塞泵的分析与设计 2015.3.11 至 2015.4.304 完成相应的工程图设计说明书等整体设计 2015.5.1 至 2015.5.155 撰写毕业设计说明书，准备答辩 2015.5.16 至 2015.6.10审核人： 年 月 I轴向柱塞泵设计摘 要：近年来，轴向柱塞泵由于结构紧凑，单位功率体积小，工作压力高，工艺性好，成本低，寿命长，维修方便等优点，应用日益广泛。它是液压系统中的主要部件，因柱塞与缸体轴线平行或接近于平行而得名。轴向柱塞泵靠柱塞在缸体孔内的往复运动改变柱塞腔内的容积来实现吸液和压液的。此次设计主要是对轴向柱塞泵进行分类分析，对其柱塞的结构型

4、式滑靴的结构型式配油盘的结构型式等进行分析设计，并作受力分析与计算，确定缸体的材料选用以及对其进行校核，压盘和斜盘主要尺寸也有设计，也对变量机构进行了简单分析。最后根据设计内容及参考资料绘制零件图及装配图，并对主要零部件建模，以求达到仿真效果。关键词：轴向柱塞泵，柱塞，滑靴，配流盘，缸体The Design Of Axial Piston PumpAbstract：In recent years, the axial piston pump is increasingly widely used because of its compact structure, the small size

5、of specific power, high working pressure, good manufactur ability, low cost, long life and convenient maintenance. It is the main part of the hydraulic system and named on the fact that the plunger piston is in parallel with the cylinder axis or approximatively. It achieves its function of absorptio

6、n and pressure liquid by the reciprocating movement of plunger piston in the cylinder block hole. This design is aimed at the analyses about classification of axial piston pump and the design of structural style of plunger piston, slipping boots and oil distribution disc, including other task like f

7、orce analysis and calculation, the material selection of cylinder block. Verification, the size design of platen and swash plate, a brief analysis of variable displacement mechanism, I complete the part drawing and assembling drawing according to the design content and reference material, establish

8、the 3D modeling of main parts to realize the function of emulation.Keywords: Axial piston pump, Plunger, Sliding boots, Port plate, CylinderII目 录1 绪论.11.1 轴向柱塞泵简介.11.2 轴向柱塞泵工作原理.21.3 给定工作参数.22 轴向柱塞泵主要零件设计.32.1 柱塞结构设计与计算.32.1.1 柱塞的结构型式.32.1.2 柱塞的结构尺寸.32.2 滑靴结构设计与计算.62.2.1 滑靴的结构型式.62.2.2 滑靴的 结构尺寸.72.3

9、 配流盘设计与计算.82.3.1 配流盘过渡区设计.82.3.2 配流盘尺寸设计与计算.82.4 缸体设计计算与校核.92.4.1 缸体设计与计算.92.4.2 缸体强度校核.113 轴向柱塞泵主要零件受力分析.133.1 柱塞受力分析.133.1.1 作用在柱塞上的力.133.1.2 求解 F1、F 2、F N.143.2 滑靴受力分析.153.3 配流盘受力分析.163.3.1 压紧力 .16y3.3.2 分离力 .17fF4 其他零部件尺寸的确定.204.1 压盘尺寸的确定.204.2 斜盘尺寸的确定.205 柱塞泵变量机 构的设计.21III5.1 变量机构的种类.215.2 变量机构

10、的选择.216 结论.25参考文献.26致 谢.27附录.2811 绪论1.1 轴向柱塞泵简介轴向柱塞泵是柱塞的往复运动方向平行或接近平行于缸体轴线的柱塞泵，并因此而得名。它是这样工作的：滑靴紧贴着斜盘，随着缸体转动，斜盘倾角随之改变，从而滑靴带动柱塞在刚体内伸缩运动，当斜盘拉滑靴和柱塞运动时，柱塞吸油，当压滑靴与柱塞时，柱塞排油。轴向柱塞泵的工作其实很简单，但前提是在设计过程中要设计合理，使之正常工作的前提下。它可以有很长的寿命，由于它运转平稳；零件较少，所以结构紧凑，重量轻；可以很好地胜任高压力工作；由于有变量机构，可以实现无极变量。但是使用要求严格，维修不方便，造成价格昂贵，对工作环境要

11、求也比较高。柱塞泵用柱塞和缸体作为主要工作构件。当柱塞在缸体孔中运动时，柱塞与缸体孔会组成密闭容腔，由于内外压差导致容积发生变化，完成吸油和排油。柱塞泵有多种分类方式。（一）按照柱塞在缸体孔中的排列方式不同，可以分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。因径向柱塞泵的转速和工作压力的提高在一定程度上受到了很大限制，在许多场合已被轴向柱塞泵逐渐替代。（二）按照配流方式有阀式配流和盘式配流之分。阀式轴向柱塞泵因为存在滞后的吸排油阀现象，泵轴的转速得到限制，不宜过高。所以，主要用于少数定量泵，而变量型液压泵主要是盘式配流的轴向柱塞泵。 （1）盘式轴向柱塞泵又可按其结构特点分类，有斜盘式和斜轴式之分。斜轴式轴

12、向柱塞泵零件较多，结构比较复杂，因而成本相对有些高；因安装有大容量止推轴承，则不能在高压工作条件持续运转。斜盘式轴向柱塞泵零件较少，结构比较紧凑，因而体积小，成本低；又因为斜盘式柱塞泵多采用静压支承等原因，导致该型泵发展迅速。 （2）斜盘式泵又有点接触型和带滑靴型之分，还有半轴型和通轴型之分。点接触型轴向柱塞泵的柱塞头部与斜盘以点接触，易磨损破坏，在高压和大流量的场合不能使用。带滑靴的轴向柱塞泵额定压力可以相对高一些，但是，缸体外大轴承又限制了转速不能过高，使其流量的提高较难实现，而且结构比较复杂。通轴型轴向柱塞泵两支点较远，为了避免受力变形，把轴需要加工的粗一些。现在通轴型的柱塞泵不多，还有

13、待好好发展。21.2 轴向柱塞泵工作原理图 1.1 为轴向柱塞泵的工作原理。图 1.1 轴向柱塞泵工作原理图缸体 4 内安装有柱塞 3，并且均匀分布在柱塞孔内，并且在其头部安装滑靴 2，滑靴底部始终贴着斜盘 1 的表面运动。当缸体带动柱塞旋转时，由于斜盘中心线与缸体中心线有一倾斜角，使柱塞产生直线往复运动。在吸压油通道和缸体配流端面间安装了配流盘 5，目的是可以使柱塞的运动和吸压油路的切换配合准确。配流盘上还开有两个腰形配流窗口，其正面和缸体配流端面紧密配合并相对滑动，背面则和泵的吸压油路相通。从图中可看出，若缸体按图示方向旋转，在 0o180 o 范围内，柱塞从 0o 位置开始伸出，使得柱塞

14、腔的密闭容积不断增大，油液经过配流盘 5 的腰型孔进入柱塞腔内，完成吸油；而在 180o360 o 这一侧，柱塞在斜盘的约束下开始缩回腔内，柱塞腔容积不断减小，油液受压经配流盘 5 的另一腰型孔排出，这就是压油动作。每一个柱塞在随缸体转动一周时，吸油和压油各一次。当改变斜盘倾角时，柱塞泵的排量随之改变。1.3 给定工作参数额定工作压力 32MPa3额定流量 100L/min额定转速 1500r/min 2 轴向柱塞泵主要零件设计2.1 柱塞结构设计与计算2.1.1 柱塞的结构型式本设计采用带滑靴的柱塞，如图 2.1 所示。图 2.1 柱塞的结构型式滑靴绕柱塞头中心摆动，与斜盘以面接触，可使接触

15、应力较小，在高压下工作。柱塞及滑靴中心孔可使高压油液通过，沿滑靴平面漏油，达到润滑作用，以减小摩擦与磨损，提高寿命。2.1.2 柱塞的结构尺寸柱塞结构尺寸如图 2.2 所示。（1）柱塞直径 d 与柱塞分布圆半径 R二者与柱塞数 Z 是相互关联的，且柱塞数 Z 与流量不均匀系数 有关，见表Q2.1。表 2.1 流量不均匀系数 与柱塞数 Z 的关系Q4Z5 6 7 8 9 10 11(%)Q4.98 2.53 1.53 1.0213.9 7.8 5.0由表可知，偶数柱塞的 远大于奇数柱塞的 ,所以采用奇数柱塞，取 Z=7。QQ排量 (式 2.1)/(2.7095.10rmlnqv式中：Q -额定流量(L/min)；n-额定转速(r/min) ；-容积效率，一般取 =0.850.98，此处取 =0.95。v v v在缸体上，各柱塞直径所占弧长约为分布圆周长的 ，即 。又由%7575.02RZd排量公式 可得：tan2ZRdq（式)(34)(.20tan15.7ta15.3333 mc2.2）,取近似标准 d=22mm。)(23)(.20tan4.37tan2cZRqd（式2.3）式中： -斜盘最大倾角，通常 。0max15