1、 典型机械构造课程 研究 课题 ： “ SCY14-1B”轴向柱塞泵 摩托车发动机 班级 ： 姓名： 翁子成 学号 ： 指导教师 ： 耿爱农 五邑大学 机电工程学院 五邑大学机电工程 学院 目录 （一）轴向柱塞泵 . 错误 !未定义书签。 一、斜盘式 轴向柱塞泵的基本组成 . 1 二、斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 . 2 三、斜盘式轴向柱塞泵的排量和流量计算 . 2 四、轴向柱塞泵重要零件 . 3 1、柱塞 . 3 2、配油盘 . 4 2.1 过渡区 . 4 2.2 配油盘主要尺寸 . 4 3、缸体 . 6 3.1 缸体的稳定性 . 6 3.2 缸体主要结构尺寸 . 6 4、柱塞回程机构 . 8
2、 （二） 摩托车发动机 . 9 一、摩托车发动 机的四冲程原理 . 9 二、摩托车发动机的基本组成 .10 1、摩托车的固定件 .10 2、摩托车的运动件 .11 3、进、排气系统 .11 4、燃料供给系统 .11 5、润滑系统 .12 6、冷却系统 .12 7、点火系统 .12 8、启动系统 .12 三、摩托车发动机的传动系统 .12 （三） 小结 .12 （四） 典型机构三维零件图及部装图 .13 附录 第 1 页 共 14 页 （一）轴向柱塞泵 轴向柱塞泵 因柱塞与缸体轴线平行或接近平行，具有结构紧凑、单位功率体积小、质量小、工作压力高、容易实现变量等优点。其缺点是：对油液污染敏感，滤油
3、精度要求高；对材质和加工精度要求高；使用和维修要求比较严格，价格比较贵。按其配流方式，有端面配流（即配流盘配流）和阀式配流两类。盘式配流的轴向柱塞泵按其结构特点分为斜盘式和斜轴式两大类。 一、斜盘式 轴向柱塞泵 的基本组成 如图 1-1所示为斜盘式轴向柱塞泵的结构图。组成斜盘式轴向柱塞泵的主要零件是主轴及由它带动的柱塞缸体、固定不动的配流盘、柱塞、滑靴、斜盘、弹簧和卸荷槽等。柱塞的球 状头部装在滑履内，以缸体作为支撑的弹簧通过钢球推压回程盘，回程盘和柱塞滑履一同转动。在排油过程中借助斜盘推动柱塞作轴向运动。在吸油时依靠回程盘、钢球和弹簧组成的回程装置将斜履压在斜盘表面上滑动，弹簧一般称之为回程
4、弹簧，这样的泵具有自吸能力。在滑履与斜盘相接触的部分有一油室，它通过柱塞中间的小孔与缸体中的工作腔相连，压力油进入油室后在滑履与斜盘的接触面间形成一层油膜，起着静压支撑的作用，使滑履作 第 2 页 共 14 页 1-1 斜盘式轴向柱塞泵结构图 用在斜盘面的力大大减少，因而磨损也减少。传动轴通过左边的花键带动缸体旋转，由于滑 履贴近在斜盘表面上，柱塞在随缸体转动的同时在缸体中作往复运动。缸体中柱塞底部的密封工作容积是通过配流盘与泵的进出口相通的。随着传动轴的转动，液压泵就连续地吸油和排油。 二、斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 如图 1-2轴向柱塞泵工作原理图，缸体上沿周围均匀分布有平行于其轴线的若干
5、个柱塞孔，柱塞装入其中而形成密封空间，斜盘轴线与缸体轴线所成倾斜角 是可以调节的，柱塞在弹簧的作用下通过其头部的滑靴压向斜盘。主轴带动缸体按图 1-2 所示方向旋转时，处在最下位置（下止点 )的柱塞将随着缸体旋转的同时向外伸出，使柱塞低腔的密封容 积增大，从而经底部窗口和配流盘腰形吸液槽（吸油窗口）吸入油液，直至柱塞转到最高位置（上止点）；当柱塞随缸体持续从最高位置转到最低位置时，斜盘就迫使柱塞向缸体孔回缩，使密封容积减小，油液压力升高，经配流盘另一腰形排液槽（压油窗口）挤出。缸体旋转一周，每一柱塞各完成吸、压油一次。如改变斜盘倾角，就能改变柱塞行程的长度，即改变液压泵的排量，改变斜盘倾角方向
6、，就能改变吸油、压油的方向。 第 3 页 共 14 页 图 2-1 轴向柱塞泵工作原理图 三、斜盘式轴向柱塞泵的排量和流量计算 斜盘式轴向柱塞塞泵的排量为： 实际输出量为： 式中： d 柱塞直径； D 柱塞在缸体上的分布圆直径； z 柱塞个数； n 泵的转速； v 泵的容积效率。 实际上泵的输出流量是脉动的，当柱塞个数为奇数时，脉动较小，其脉动率为 zz 4tan2 ，因此一般常用的柱塞数视流量大小取 7.9或 11个。 四、 轴向柱塞泵重要零件 1.柱塞 tan4 2 Dzdq t a n4 2 vv D zndqnQ 第 4 页 共 14 页 轴向柱塞泵均采用圆柱形柱塞。根据柱塞头部结构，
7、可有以下三种形式： 点接触式柱塞，如图 4-1-1（ a）所示。这种柱塞头部为一球面，与斜盘为点接触，其零件简单，加工方便。但由于接触应力大，柱塞头部容易磨损剥落和边缘掉块，不能承 受过高的工作压力，寿命较低。这种点接触式柱塞在早期泵中可见，现在很少有应用。 线接触式柱塞，如图 4-1-1（ b）所示。柱塞头部安装有摆动头，摆动头下部可绕柱塞球窝中心摆动。摆动头上部是球面或平面与斜盘或面接触，以降低接触应力，提高泵工作压。摆动头与斜盘的接触面之间靠壳体腔的油液润滑，相当于普通滑动轴承，其 pv 值必须限制在规定的范围内。 带滑靴的柱塞，如图 4-1-1（ c）所示。柱塞头部同样装有一个摆动头，
8、称滑靴，可以绕柱塞球头中心摆动。滑靴与斜盘间 为面接触，接触应力小，能承受较高的工作压力。高压油液还可以通过柱塞中心孔及滑靴中心孔，沿滑靴平面泄漏，保持与斜盘之间有一层油膜润滑，从而减少了摩擦和磨损，使寿命大大提高。目前大多采用这种轴向柱塞泵。 从图 4-1-1可见，三种型式的柱塞大多做成空心结构，以减轻柱塞重量，减小柱塞运动时的惯性力。采用空心结构还可以利用柱塞底部高压油液使柱塞局部扩张变形补偿柱塞与柱塞腔之间的间隙，取得良好的密封效果。空心柱塞内还可以安放回程弹簧，使柱塞在吸油区复位。 但空心结构无疑增加了柱塞在吸排油过程中的剩余无效容积。在高压泵中 ， （ a） ( b ) ( c )
9、图 4-1-1 柱塞结构型式 图 4-1-2 封闭薄壁柱塞 由 于液体可压缩性能的影响，无效容积会降低泵容积效率，增加泵的压力脉动，影响调节过程的动态品质。 第 5 页 共 14 页 2.配油盘 配油盘设计主要是确定内封油带尺寸吸排油窗口尺寸以及辅助支承面各部分尺寸。 2.1 过渡区 为使配油盘吸排油窗之间有可靠的隔离和密封，大多数配油盘采用过 渡角 1a 大于柱塞腔通油孔包角 0a 的结构，称正重迭型配油盘。具有这种结构的配油盘，当柱塞从低压腔接通高压腔时，柱塞腔内封闭的油液会受到瞬间压缩产生冲击压力；当柱塞从高压腔接通底压腔时，封闭的油液会瞬间膨胀产生冲击压力。这种高低压交替的冲击压力严重
10、降低流量脉动品质，产生噪音和功率消耗以及周期性的冲击载荷。对泵的寿命影响很大。为防止压力冲击，我们希望柱塞腔在接通高低压时，腔内压力能平缓过渡从而避免压力冲击。 2.2 配油盘 主要尺寸 （图 4-2） 图 4-2 配油盘主要尺寸确定 （ 1）配油窗尺寸 配油窗口分布圆直径一般取等于或小于柱塞分布圆直径 fD 配油窗口包角 0 ，在吸油窗口包角相等时，取 120 2aa a 为避免吸油不足，配油窗口流速应满足 002 2.3 3 /tbQ msF 满足要求。 第 6 页 共 14 页 式中 tbQ 泵理论流量； 2F 配油窗面积， 2202 2 3()2F R R； 0 许用吸入流速， 0 =
11、2 3m/s。 由此可得： 2223RR = 002 tQv （ 2）封油带尺寸 设内封油带宽度为 2b ，外封油带宽度为 1b ， 1b 和 2b 确定方法为： 考虑到外封油带处于大半径，加上离心力的作用，泄漏量比内封油带泄漏量大，取 1b 略大于 2b ，即 1 1 2 0 .1 2 5 zb R R d 2 3 4 ( 0 .1 0 .1 2 5 ) zb R R d 当配油盘受力平衡时，将压紧力计算示与分离力计算示带入平衡方程式可得 222 2 23412132 4(1 ).2ln ln z pRRR R ZdRRR R 联立解上述方程，即可确定配油盘封油带尺寸 1 17R mm 2
12、15R mm 3 11R mm 4 9R mm 。 3、缸体 3.1 缸体的稳定性 在工作过的配油盘表面上常看到在高压区一侧有明显的偏磨现象，偏磨会使缸体与配油盘间摩擦损失增大，泄漏增加，油温升高，油液粘性和润滑性下降，而影响到泵的寿命，造成偏磨的原因，除了可能有受力不平衡外，主要是缸体力矩不平衡，使缸体发生倾倒。 3.2 缸体主要结构尺寸 3.2.1 通油孔分布圆半径 fR 和面积 F 第 7 页 共 14 页 /图 4-3-1 柱塞腔通油孔尺寸 为减小油液流动损失，通常取通油孔分布圆半径 fR 与配油窗口分布圆半径 fr相等。即 23 15 11 1322f RRR m m 式中 2R 3
13、R 为配油盘配油窗口内外半径。 通油孔面积近似计算如下 （如图 4-3-1所示）。 2 2 20 . 2 1 5 0 . 4 5 3 9 6 8 4 ( )a a a aF l b b m m 式中 al 通油孔长度， azld ； ab 通油孔宽度， 0.5azbd ； 3.2.2 缸体内外直径 1D 2D 为保证缸体在温度变化和受力状态下，各方向的变形量一致，应尽量使各处壁厚一致（如图 4-3-2），即 1 2 3 。壁厚初值可由结构尺寸确定。然后进行强度和刚度验算。 缸体强度可按厚壁筒验算 22 22 22 2 2 2( 3 9 2 2 ) 3 9 1 2 5 6 0 1 2 9 ( /
14、 )( 3 9 2 2 ) 3 9wzb wzddp k g f c mdd 式中 wd 筒外径， 2wzdd。 缸体材料许用应力，对 ZQAL9 4： =600 800 2( / )kgf cm 第 8 页 共 14 页 图 4-3-2 缸体结构尺寸 缸体刚度也按厚壁筒校验，其变形量为 39( ) ( 2 0 .3 1 2 5 6 0 ) 0 .0 0 3 82 2 1 0 3 4z bd P m mF 式中 E 缸体材料弹性系数； 材料波桑系数，对刚质材料 =0.23 0.30，青铜 =0.32 0.35； 允许变形量，一般刚质缸体取 0.0065mm ，青铜则取 0.0048mm 。 3
15、.2.3 缸体高度 H 从图 4-3-2中可确定缸体高度 H 为 0 m a x 3 4 5 7 3 9 7 0 . 5 3 9 1 2 2 . 5 ( )H l S l l m m 式中 0l 柱塞最短留孔长度； maxS 柱塞最大行程； 3l 为便于研磨加工，留有的退刀槽长度，尽量取短； 4l 缸体厚度，一般 4l =（ 0.4 0.6） zd ，这里取 0.5 zd 。 4、 柱塞回程机构 直轴式轴向柱塞泵一般都有柱塞回程结构，其作用是在吸油过程中帮助把柱塞从柱塞腔中提伸出来，完成吸油工作，并保证滑靴与斜盘有良好的贴合。 固定间隙式回程结构使用于带滑靴的柱塞。它的特点是在滑靴颈部装一回程盘2，如图 4-4，并用螺纹环联结在斜盘上。当滑靴下表面与回程盘贴紧时，应保证滑靴上表面与斜盘垫板 3 之间有一固定间隙，并可调。
