1、本科毕业论文（20 届）ZB227 轴向柱塞泵设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文I摘要液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的动力元件,它是每个液压系统中不可缺少的核心元件,合理的选择液压泵对于液压系统的能耗提高系统的效率降低噪声改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。柱塞泵是依靠柱塞在缸体孔内的往复运动，造成密封容积的变化，来实现吸油和排油。由于柱塞泵结构紧凑，工作压力高，效率高，容易实现变量等，被广泛应用于工作压力高，流量大而又需要调节的液压系统中。当然，柱塞泵也有不足之处，如结构复杂，造价较高，对油液污染敏感。直
2、轴式轴向柱塞泵是缸体直接安装在传动轴上，缸体轴线与传动轴的轴线重合，并依靠斜盘和弹簧使柱塞相对缸体往复运动而工作的轴向柱塞泵，也称斜盘式轴向柱塞泵。对于直轴式轴向柱塞泵柱塞、滑靴、配油盘、缸体是其重要部分，柱塞是其主要受力零件之一，配油盘与缸体直接影响泵的效率和寿命，直轴式轴向柱塞泵具有结构紧凑，零件少，工艺性好，成本低，体积小，重量轻，比径向泵结构简单等优点，直轴式轴向柱塞泵容易实现变量，维修方便。本设计对轴向柱塞泵进行了分析,主要分析了轴向柱塞泵的分类,对其中的结构,例如,柱塞的结构型式滑靴结构型式配油盘结构型式等进行了分析和设计,还包括它们的受力分析与计算.还有对缸体的材料选用。该设计最
3、后对轴向柱塞泵的优缺点进行了整体的分析,对今后的发展也进行了展望。关键词: 柱塞泵；柱塞；缸体；配油盘；斜盘本科毕业论文IIAbstractAxial piston pump is provide certain hydraulic system discharge and pressure power components, it is each hydraulic system of the core elements indispensable, reasonable selection of hydraulic pump for hydraulic system energy, imp
4、rove the efficiency of system, reduce the noise, improve the working performance and guarantee system reliable work is important .Piston pump is relying on piston cylinder hole in the reciprocating motion, causing the change ofvolume , sealing capacity of oil absorption and to realize the soot. Beca
5、use of piston pump of compact structure, high working pressure, high efficiency and easy to implement variables, are widely used in high working pressure, byg flow and need to regulate hydraulic system. Of course, piston pump also has some shortcomings, such as complicated structure, cost is higher,
6、 on oil pollution sensitive. Straight shaft type axial piston pump is installed in the cylinder direct transmission shaft axis, with the axis of the cylinder, and depend on inclined dish coincide with spring make piston relative cylinder reciprocating motion and work of axial piston pump, also calle
7、d swash-plate axial piston pump. For straight shaft type axial piston pump plunger, sliding boots, mix the oil pan, cylinder is an important part, piston is one of the main stress parts, oil pan and cylinder with direct influence the efficiency of pumps and life expectancy, straight shaft type axial
8、 piston pump with compact structure, parts less, the craft is good, low cost, small volume, light weight, simple structure than radial pump etc, straight shaft type axial piston pump easily realize variables, easy maintenance. This design of axial piston pump is analyzed, mainly analyses the axial p
9、iston pump classification, the structure, for example, piston structure type, sliding boots with structural type, such as oil pan structure types were analyzed and design, including their stress analysis and calculation of the cylinder block. And material selection and checking is a key point. This
10、design finally to axial piston pump the advantages and disadvantages of the analysis of the whole, the future development is also discussed. 本科毕业论文IIIKeyword: piston pump；piston；cylinder block；fuel distributor；swashplate本科毕业论文IV目 录第 1 章 直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数 11.1 轴向柱塞泵的发展与研究 11.2 直轴式轴向柱塞泵工作原理 11.3 直轴式轴向
11、柱塞泵主要性能参数 21.3.1 排量流量与容积效率 31.3.2 扭矩与机械效率 41.3.3 功率与效率 4第 2 章 直轴式轴向柱塞泵运动学及流量分析 62.1 柱塞运动学分析 62.1.1 柱塞行程 62.1.2 柱塞运动速度分析 72.1.3 柱塞运动加速度 72.2 滑靴运动分析 82.3 瞬时流量及脉动分析 92.3.1 脉动频率 112.3.2 脉动率 11第 3 章 柱塞受力分析与设计 133.1 柱塞受力分析 133.1.1 柱塞底部的液压力 133.1.2 柱塞惯性力 143.1.3 离心反力 143.1.4 斜盘反力 143.1.5 摩擦力 153.2 柱塞设计 163
12、.2.1 柱塞结构型式 163.2.2 柱塞结构尺寸设计 183.2.3 柱塞摩擦副比压、比功验算 19第 4 章 滑靴受力分析与设计 214.1 滑靴受力分析 214.1.1 分离力 214.1.2 压紧力 224.1.3 力平衡方程式 234.2 剩余压紧力法 23本科毕业论文V4.3 滑靴结构型式与结构尺寸设计 244.3.1 滑靴结构型式 244.3.2 结构尺寸设计 25第 5 章 配油盘受力分析与设计 285.1 配油盘受力分析 285.1.1 压紧力 295.1.2 分离力 295.2 配油盘设计 315.2.1 配油盘主要尺寸确定 315.2.2 验算比压比功 33第 6 章
13、缸体受力分析与设计 356.1 缸体的稳定性 356.2 缸体主要结构尺寸的确定 356.2.1 通油孔分布圆半径和面积 356.2.2 缸体内外直径的确定 366.2.3 缸体高度 37第 7 章柱塞回程机构设计、斜盘力矩分析 387.1 柱塞回程机构设计 387.2 柱塞液压力矩 407.3 过渡区闭死液压力矩 417.3.1 具有对称正重迭型配油盘 417.3.2 零重迭型配油盘 417.3.3 带卸荷槽非对称正重迭型配油盘 427.4 回程盘中心预压弹簧力矩 427.5 滑靴偏转时的摩擦力矩 437.6 柱塞惯性力矩 437.7 柱塞与柱塞腔的摩擦力矩 437.8 斜盘支承摩擦力矩 4
14、37.9 斜盘与回程盘回转的转动惯性力矩 447.10 斜盘自重力矩 44第 8 章 传动轴的设计 458.1 传动轴的理论扭矩与理论功率 458.2 不同支承型式传动轴的受力分析 46本科毕业论文VI8.3 支承型式分析 478.4 轴的结构设计 478.4.1 求出轴上的功率 、转速 478.4.2 初步确定轴的最小直径 478.5 在设计轴时需要注意的几点 488.6 花键的校核计算 49结论 51参 考 文 献 52致谢 53本科毕业论文1第 1 章 直轴式轴向柱塞泵工作原理与性能参数1.1 轴向柱塞泵的发展与研究随着工业技术的不断发展，液压传动也越来越广，而作为液压传动系统心脏的液压
15、泵就显得更加重要了。在容积式液压泵中，惟有柱塞泵是实现高压高速化大流量的一种最理想的结构，在相同功率情况下，径向往塞泵的径向尺寸大、径向力也大，常用于大扭炬、低转速工况，做为按压马达使用。而轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小，转动惯量小，故转速较高；另外，轴向柱塞泵易于变量，能用多种方式自动调节流量，流量大。由于上述特点，轴向柱塞泵被广泛使用于工程机械、起重运输、冶金、船舶等多种领域。航空上，普遍用于飞机液压系统、操纵系统及航空发动机燃油系统中。是飞机上所用的液压泵中最主要的一种型式。本设计对柱塞泵的结构作了详细的研究，在柱塞泵中有阀配流轴配流端面配流三种配流方式。这些配流方式被广泛应用于柱塞泵中
16、，并对柱塞泵的高压高速化起到了不可估量的作用。可以说没有这些这些配流方式，就没有柱塞泵。但是，由于这些配流方式在柱塞泵中的单一使用，也给柱塞泵带来了一定的不足。设计中对轴向柱塞泵结构中的滑靴作了介绍，滑靴一般分为三种形式；对缸体的尺寸结构等也作了设计；对柱塞的回程结构也有介绍。柱塞式液压泵种类繁多，前者柱塞平行于缸体轴线，沿轴向按柱塞运动形式可分为轴向柱塞式和径向往塞式两大类运动，后者柱塞垂直于配油轴，沿径向运动。这两类泵既可做为液压泵用，也可做为液压马达用。泵的内在特性是指包括零部件质量、产品性能、外观质量、整机装配质量等在内的产品固有特性，或者简称之为品质。在这一点上，是目前许多泵生产厂商
17、所关注的也是努力在提高、改进的方面。而实际上，我们可以发现，有许多的产品在工厂检测符合发至使用单位运行后，往往达不到工厂出厂检测的效果，发生诸如过载、噪声增大，使用达不到要求或寿命降低等等方面的问题；而泵在实际当中所处的运行点或运行特征，我们称之为泵的外在特性或系统特性。柱塞式液压泵的显著缺点是结构比较复杂，零件制造精度高，成本也高，对油液污染敏感。这些给生产、使用和维护带来一定的困难。1.2 直轴式轴向柱塞泵工作原理轴向柱塞泵是将多个柱塞配置在一个共同缸体的圆周上,并使柱塞中心线和缸体中心线本科毕业论文2平行的一种泵。轴向柱塞泵有两种形式,直轴式(斜盘式)和斜轴式(摆缸式),如图 1.1 所
18、示为直轴式轴向柱塞泵的工作原理,这种泵主体由缸体、配油盘、柱塞和斜盘组成。柱塞沿圆周均匀分布在缸体内。斜盘轴线与缸体轴线倾斜一角度,柱塞靠机械装置或在低压油作用下压紧在斜盘上(图中为弹簧),配油盘 2 和斜盘 4 固定不转,当原动机通过传动轴使缸体转动时,由于斜盘的作用,迫使柱塞在缸体内作往复运动,并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。如图 3-23 中所示回转方向,当缸体转角在 2 范围内,柱塞向外伸出,柱塞底部缸孔的密封工作容积增大,通过配油盘的吸油窗口吸油;在 0 范围内,柱塞被斜盘推入缸体,使缸孔容积减小,通过配油盘的压油窗口压油。缸体每转一周,每个柱塞各完成吸、压油一次。如果缸体不断
19、旋转，泵便连续地吸油和排油，其排量 Q 为 Q=AD （1-1）tg式中 A-柱塞的底面积D-柱塞的分布圆直径-斜盘倾角12345abdDAr图 1.1 轴向柱塞工作原理图1-斜盘 2-柱塞 3-缸体 4-配油盘 5- 传动轴 a-吸油窗口 b-排油窗口 1.3 直轴式轴向柱塞泵主要性能参数给定设计参数最大工作压力 max24PM额定压力 1额额定流量 =340L/minQ额定转速 n=1500r/min本科毕业论文3最大转速 max20/innr斜盘最大角度 =1.3.1 排量流量与容积效率轴向柱塞泵排量 是指缸体旋转一周，全部柱塞腔所排出油液的容积，即bq（1-2）2maxmax4XFsZ
20、ds不计容积损失时，泵的理论流量 为tbQ（1-3）2max4tbbqndsZn式中 柱塞横截面积；xF柱塞外径；d柱塞最大行程；maxsZ柱塞数；传动轴转速。bn泵的理论排量 q 为（ml/r） （1-4）1034028.6.5.9vQn为了避免气蚀现象，在计算理论排量时应按下式作校核计算：（1-5）13max.pqC13028.60式中 是常数，对进口无预压力的油泵 =5400；对进口压力为 5kgf/cm 的油泵pCp=9100，这里取 =9100 故符合要求。p从泵的排量公式 中可以看出，柱塞直径 分布圆直径 柱塞数24bxfqdDZtgzdfDZ 都是泵的固定结构参数，并且当原动机确定之后传动轴转速 也是不变的量。要想改变bn
