1、毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 一齿差行星摆线液压马达设计 现今， 科学技术飞速发展 ， 机器已经很大 范围内 代替了人力，解放了人类的体力劳动 以及脑力劳动 ，为工业的进一步 发 展注入了 一股 源源不断的动力，更是为人类 文明 的进步做出了 推动 作用。然而，正当机器在人类工业发展中产生了举足轻重的作用的同时，又有一个新的问题摆在我们的面前， 能源怎么解决， 源动力怎么办，又如何能更好地利用我们身边的自然资源？横在人类进步这一阶梯面前的又是一联串的新产生的问题 如何来产生源源不断的动力？为了解决一系列所涉及的动力源的问题，马 达、电动机、内燃机、泵等一系列的动力机就孕育而生了。液
2、压马达就像是人的心脏一样，为源源不断地输送转换能量和提供能量 不停地跳动 。为科技工业的发展作出了不可磨灭的功绩。 液压马达按其结 构 类型来分可以分为齿轮式 、 叶片式、柱塞式和其它型式。按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。额定转速高于 500r min 的属于高速液压马达 ，额定转速低于 500r min 的属于低速液压马达。高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式 和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调节 (调速及换向 )灵敏度 高。通常高速液压马达输出转矩不大所以又称为高速小转矩液压马达。低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，此外在轴向柱塞式
3、、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式，低速液压马达的主要特点是排量大、体积大转速低 (有时可达每分钟几转甚至零点几转 )，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置 的辅助 ，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大，所以又称为低速大转矩液压马达。 1 本次毕业设计 ，就是以 一种利用行星减速机构原理（少齿差原理）的内啮合摆线齿轮 液压马达 一 齿差行星摆线液压马达。 通称 摆线马达 ，国外称 Orbit 马达 。 这种马达的单位质量功率远比其他类型的 液压马达 的大，而且转速范围宽、价格低，在工程，机床，石油，农机，建筑，采矿等行业有广泛的应用 。 2其原理如图 1 所示。 - 1 -
4、 图 1.一齿差行星摆线液压马达原理图 到目前为止，液压马达的种类已是层出不穷，有高速液压马达，低速液压马达，摆动液压马达，还有定量液压马达，变量液压马达，单作用液压马达，多作用液压马达等，而摆线马达则是属于低速液压马达中的子种类 多作用液压马达中的一种 。 而单单摆线液压马达也分为好多种：按照配流方式的不同， 摆线马达 可以分为 配流轴式 （如图 2）和配流盘式 （ 如图 3） 两种。按照齿轮组内定齿轮环的不同，又可分为没有滚柱的定齿环和配有滚柱的定齿环两种形式 摆线马达 定齿环配有滚柱，能减轻齿缘周围的应力，分撒了齿形的负载，减少了内部齿轮上的切向力，使摩擦减到最小。这使得这种类型的马达能
5、在连续的高压下获得较长的工作寿命和较高的工作效率。带有滚柱的齿轮组还可以保证马达在薄油膜或需要经常承受反向负载的场合下运行。 3 图 2.配流轴式 图 3.配流盘式 - 2 - 一齿差行星 摆线马达是一种低速大扭矩多作用液压马达。其工作机 构由一对一齿之差的内啮合摆线针柱行星传动机构组成。它的产生对开拓液压技术应用范围将是一次重大的突破。 在相同转速下，这种行星传动的摆线液压马达与腔体容量相同的非行星传动类的液压马达比较，可输出的最大功率提高约 6 倍，在输入功率相同时，可以不用任何齿轮减速，在转速降至 1/6 时可以得到 6 倍的扭矩。 4再者，它的输出轴有一个相当平稳的扭矩输出。 它的技术
6、优势明显，具体可分为：优化的液压机械技术、优化结构创新设计和具有领先的应用技术和较大的拓展性技术。对此可进行不断的开拓和创新。 5 可以预见，此结构在不久的将来，应 用范围一定会越来越广，对解决中国能源的紧迫 必然会 有重大 的 作用。应用此技术对国民经济发展中节能、节省资源和降低制造成本等方面 也会产生一定的影响，对扩大液压机械的应用开拓是一项重大的贡献。 目前，丹福斯公司已有 150 种各种类型、规格及衍生的平面配流和轴配流摆线马达，排量为 8-800ml/r，扭矩为 14 20001Vm ， 功率范围为 3 50KW。 6 在国内，摆线马达按照配流方式可分为两类：一类为轴配流式，有 3
7、个系列： BM1、BM2、 BM3，以南京某厂为代表；另一类为端面配流结构，有 4 个系列： BM C、 BM D、BM E、 BM F,以上海某厂为代表。其它还有镇江、石家庄、山东等地厂家生产。所有这些厂的年产量合计大约为 5 万台，还不及国外马达产量的十分之一。 7 国产摆线马达与国外同类产品相比，无论在压差 、精度 还是转速上都要差一至二个档次 。 这样在使用寿命，能源消耗上已经大大的落后于国外。 追其缘由有如下几个问题值得重视。 （一）、摆线轮是马达的核心，国外采用成形磨削，齿形误差小于 0.03mm，粗糙度达 0.2m；国内一般采用摆线磨床加工，齿形误差达 0.1 mm，粗糙度还达不
8、到 0.4mm，故齿轮的实际接触应力较 大， 严重影响马达压差的提高，同时也影响马达的效率。 （二）、国外摆线转子加工工艺为：采用多头滚齿机把车好的毛坯滚齿；拉内花键齿；淬火；磨两平面；磨齿形，采用成形强力磨削工艺，粗磨精磨一次装夹完成，随加工随用金刚石砂轮修正砂轮的曲线以保证加工精度。 （三）、国外定子的加工一般采用拉刀拉削工艺，而镶柱定子采用的拉刀比较复杂，拉刀要做成组合式，定子拉削成形后采用内腔强力成形磨削，加工效率很高，而且零件尺寸精度高。国内定子的加工大多采用“钻孔 镗孔 铰孔 切齿根圆”或“钻孔 镗- 3 - 孔 挤压 切齿根圆”工 艺，这两种工艺方法无论在形位公差、粗糙度，还是加
9、工效率上都无法与国外制造水平相比。 8无论对于机械效率还是压力等级，定子都是一个非常关键的零件，它的优劣直接影响着他们。因此定子加工工艺的选择，已经成了眼下急需解决的问题。 （四）、国外配流盘都是采用粉末冶金材料，机械加工量很少，且配流窗口尺寸精确，无须再经机加工，制造成本低。我国也有采用粉末冶金材料制作配流盘的企业，但配流窗口尺寸精度比较差，因此基本上还是通过机械加工来获得精确的尺寸，制造成本也因此很高。 （五）、联接轴鼓形花键齿形的加工方法及精度对提 高花键的承载能力及机械效率有很大影响，因此，应对花键齿进行应力分析及磨擦磨损分析，提高花键齿形的加工精度。 9 我国液压元件生产的基本情况是
10、：现有生产能力远大于计划产量，产品寿命较低。(既有质量问题，也有使用问题 )虽然元件的品种基本齐全，但规格上却相去甚远、质量也不稳定。 10 摆线液压马达是一种低速大扭矩马达。由于它具有结构简单、体积小，扭矩大、转速范围广、组成系列容易 (只改变转、定子厚度 )及价格低廉等特点，已广泛应用于农机、工程、建筑、机械等行业。 11但如何充分提高该马达的效率与寿命 呢？ 是人们所 注意并一直 致力的重要课题。 国外 专家 曾提出过一些有一定成效的新结构与改进方案 ，也在一定程度上提高了液压马达的效率和寿命 。我国业已生产使用的摆线马达，如何进一步提高性能 ？ 例如，配油精度对液压马达效率的影响，可以
11、比做内燃发动机点火时间对其功率的影响。由马达的工作原理可知，配油套与转子是同步旋转的，所谓配油精度就是配油环节配合转子转动 (进油、封闭、排油 )的准确程度。影响配油精度的因素很多，如 :转子的花键与摆线齿形的不对称度，定子套针齿孔相对其螺栓孔的位置精度，输出轴上销子孔相对其内花键的不对称度；配油套上纵向油 槽的等分精度及相对楔形槽的位置精度；联动轴两端花键的不对称度等。以上这些因素只要控制在公差范围之内，对配油精度的影响不会很大，因为所有的加工误差不会偏向一边。影响配油精度最大的是两端花键的配合间隙，其次是工艺上难以保证的壳体配油孔相对螺孔 (安装定子用 )的位置精度，以- 4 - 及定子在
12、壳体上固定时，相对壳体配油孔的位置精度。提高配流轴油槽和内齿相对位置精度、转子摆线齿和内齿相对位置精度及机体油槽和定子针齿相对位置精度，可以使马达的效率比过去有较大的提高。 12 所以说机械工业应走在前面，对基础元件的重视性更应先行一步 。没有可靠的液压元件，就很难组装出可靠的液压系统和设备。在同等条件下，细节才是体现优势的关键。 参考文献： 1赵应樾 .液压马达 .上海交通大学出版社， 2000,2. 2Richard A. Magill Motor learning WCB,1993. 3山东济宁科瑞诺液压有限公司 .摆线马达 性能及其选用 .http:/，2010.11.02. 4宋一平
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