减速装置的曲轴连杆式液压马达的设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

减速装置的曲轴连杆式液压马达的设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

 11 2 10c o s c o s c o s c o s ( 2 )ii n n        … … 11 coszi  12 1s i n 2 s i n 2 s i n 2 s i n 2ziii       … … 12 1c o s 2 c o s 2 c o s 2 c o s 2ziii       … … 现对 z=5 的曲轴连杆马达进行角排量脉动变化分析，得出瞬时角排量的最大值，最小值和角排量的脉动系数。 在 t0≤ ≤ 情况下， 1 32zi ， 3 个缸进高压油，当1 10时，瞬时角排量 ( )1iq ′ 具有最大值： m a x1( ) 1 = e = 1 .6 1 8 e2 sin 2iq A A  ′ 23 当 1 0 时，瞬时角排量 ( )1iq ′ 具有最小大值： m in1( ) 1 = e = 1 .5 3 9 e2 ta n 2iq A A  ′ 在 t  ≤ ≤ 2 情况下， 1 22zi， 2 个缸进高压油，当1 310时，瞬时角排量 39。 39。 ( )1iq 具有 最大值： 39。 39。 m a x m a x1( ) 1 ( ) 1 e = 1 .6 1 8 e2 sin 2iiq q A A  ′ 当 5i 时，瞬时角排量 39。 39。 ( )1iq 具有最小值： 39。 39。 m in m in1( ) 1 ( ) 1 = e = 1 .5 3 9 e2 ta n 2iiq q A A  ′ 2()iq 是由于连杆长度的影响而出现的项，它与 1()iq 叠加的结果，使角排量的脉动率增大。 在 10 ≤ ≤ ， 3 个缸进高压油 的情况下，当 1=0 时，瞬时角排量 39。 2()iq具有最小值： 39。 2 m in( ) 0 .0 3 6 3iq A e  当 5i 时，瞬时角排量 39。 2()iq 具有最大值： 39。 2 m a x( ) 0 .0 3 6 3iq A e  在 t  ≤ ≤ 2 情况下， 2 个缸进高压油， 当 22 5i 时，瞬时角排量 24 39。 39。 2()iq 具有最小值： 39。 39。 2 m in( ) 0 .0 3 6 3iq A e  当 5i 时，瞬时角排量 39。 39。 2()iq 具有最大值： 39。 39。 2 m a x( ) 0 .0 3 6 3iq A e  由上所述分析计算可以得出，当 0i 时， 1()iq 和 2()iq 都在最小值，所以两者叠加为整个马达瞬时角排量的最小值，即： m i n m i n m i n( )1 = ( )1 ( )2i i iq q q     = 虽然在1 5时， 2()iq 存在最大值，但 1()iq 却为最小值，因而马达的瞬时角排量在此点上不具有最大值。 在1 10和 310 点处，尽管连杆长度影响的项 2( ) 0iq   ，但对角排量起主要作用的 1()iq 存在最大值，因此分析得到马达的瞬时角排量在该点处具有最大值： m a x m a x m a x( ) = ( )1 ( ) 2i i iq q q      马达瞬时瞬时角排量的平均值为： ( ) = 1 . 5 9 22i av qzq A e A e  所以 z=5 的曲轴连杆马达的瞬时角排量的脉动 系数： 25   m a x m in() 1. 61 8 1. 50 31. 59 20. 07 2iiqi avqq Ae Aeq Ae  （ 41） 脉动率：   m a x m in()iiqi avqqq   c os1 si n2 2 2 c os2 si n 2 si n22KAez Ae  作为近似计算，可令 2 2 sin22z   所以 ( 1 c o s ) t a n s i n2 2 2q K   （ 42） 通常设计中取 K≤ ，为了便于比 较，作为粗略计算，式中第二项可略去不计，则有： 22sin4q   （ 43） 因为从公式 42 变换得出公式 43时忽略了第二项，所以公式 41计算的脉动率大于按照公式 43计算的脉动率。 应当指出，有些参考书将 tan sin22K 作为高阶小量忽略不计，这样做的结果，对 z=5 的马达，误差将达 30%左右。 26 但是，因为公式 43可以比较明显的分析马达的品 质及其相关因素，所以如作十分粗略的估算分析，仍可采用该式进行。 瞬时扭矩及其脉动率 马达运转中任何一个柱塞的运动规律相同，因此，可以取一个柱塞进行受力分析，得到一个柱塞所形成扭矩 iM 的变化规律，将其求和 iM ，就是整个马达的瞬时扭矩变化规律。 将柱塞连杆简化为图 44 所示，图中 O 为曲轴换转中心， O1 是偏心轮中心， O2 为连杆与柱塞连接球铰中心。 图 44 柱塞和曲轴上的受力分解 柱塞上的液压作用力 ： 21d p4p  式中 1p — 作用于柱塞顶部表面的压力。 P力作用方向通过马达回转中心 O。 27 曲轴转动 i 角时，通过偏心轮 O1 的连杆将对柱塞的轴线偏转 i 角度，力 P可分解为两个力： taniiFP cosi iPP  力 iF 与 2OO 垂直，为柱塞压向缸壁的侧向力，运动中形成柱塞与缸壁摩擦力。 力 P 通过 1O ，可分解为切向力 iT 和法向力 iN。 1sin( )i i iTP  1cos( )i i iNP  径向力 iN 通过曲轴旋转中心 O，油马达轴承承受。 因此，在忽略摩擦力的情况下，一个柱塞上的液压推理所形成的扭矩 1s in ( )c o s s in iiiiPeM T e  ( si n c os ta n )i i iPe    一般情况下， i ≤ 12176。 因为 i 很小，可以近似认为 iitan sin ii esinsin = RL  ( si n si n c os )i i i iM Pe K   28 ( s in s in 2 )2iiKPe  （ 44） 马达各柱塞产生的瞬时扭矩和（忽略回油压力）为 ( s in s in 2 )2i i iKM P e  （ 45） 由式（ 44） 和 （ 45） 可知，对任意一个柱塞，在 i0 ≤ ≤ 情况下， 0iM≥这是研究瞬时扭矩有意义的区间。 柱塞数为 z 的马达，相邻柱塞间的夹角为 22=z。 即当曲轴没转过 2β角，瞬时扭矩出现周期性变化。 因此曲轴连杆液压马达的瞬时扭矩，只要分析i0 ≤ ≤ 2 区间的变化规律就可以了。 与对角排量的讨论相同，柱塞数为偶数时，受高压作用而形成扭矩的柱塞数为 z2 瞬时理论扭矩的表达式为： i co s ( )=e s in iMP  瞬时扭矩的最大值放生 在 i 处： i m ax 1=esinMP  29 图 45 z 为偶数时的瞬时扭矩变化曲线 柱塞为奇数时，处于高压的柱塞数在马达工作中是变化的，因而瞬时扭矩在不同转交下将有不同的表达式。 当 i0 ≤ ≤ 时 c os si n( 2 )2[]2 2 c os2 si n 2iiiKM Pe     当 i0 ≤ ≤ 2 时 3c ossi n( 3 2 )2[]2 2 c os2 si n2iiiKM Pe     上两式是在忽略摩擦力情 况下得到的瞬时理论扭矩表达式。 可以看出，当马达供油压力一定时，随 i 角变化， iM 将出现周期性的脉动，其比那话曲线如图 46所示。 你就脉动频率在一转中为 2z 次，即为柱塞数的两倍。 30 图 45 z 为奇数时的瞬时扭矩变化曲线 脉动率： (1 cos )sinMPePez 作为近似计算，在 z≥ 5，β≤ 36176。 的情况下，可以令 sin 2 ∴ 2(1 c o s ) 2 s in 2M    柱塞数为奇数 z=5 的马达，当1 2或者 32 时，有 m a x 1 .6 1 82 sin2iPeM P e 当 1 0 或 2 时，有 m inc o s sin2[]2 2 c o s2 sin 2iKM P e    = 31 1 .5 9 2i a v P e zM P e 所以五柱塞曲轴连杆马达的扭矩脉动率为 (1 . 6 1 8 1 . 5 0 3 ) 0 . 0 7 21 . 5 9 2M Pe Pe  柱塞数增加时，输出扭矩脉动率减小。 图 46是 z=5 的曲轴连杆式液压马达的扭矩变化曲线。 可以看出，它与角排量的脉动曲线完全相同。 实际上瞬时扭矩： ()2 ii pqM  在供油压力 P 为常数的情况下，理论上瞬时扭矩碎角排量  iq 完全同步脉动，且脉动率相同。 图 46 z=5 曲轴连杆式液压马达的扭矩变化曲线 瞬时转速及其脉动率 转速时马达的输出特性之一，排量脉动已经系统的输入流量和外负载的惯性大小，都将影响转速脉动。 若输入压力为 1P ，输入流量为 Q，并忽略外负载 32 冠梁的影响，在不计摩擦损失时，根据功能原理，有 1()iiM n P Q  1()iiPQn M  式中 ()in — 马达输出轴的瞬时转速 这里只谈论柱塞数 z为奇数时的脉动情况。 当 i0 ≤ ≤ 时 ()c o s( ) sin ( 2 )22 2 c o s2 sin2iiiQnKAe      （ 46） 当 i0 ≤ ≤ 2 时 () 3c os( ) si n( 3 2 )22 2 c os2 si n2iiiQnKAe      （ 47） 2i  或 32i  时，存在 maxiM ，所以在 P， Q 一定的情况下，对五缸马达可得到： m in() sin2iAenAe  0i 或 2i 时，存在 miniM ，对五缸马达可得到： 33 () 1 .5 0 3c o s sin22 2 c o s2 sin2inAeKAe   由公式 （ 46） 和 （ 47） 可绘得转速随转角的变化曲线，如图 47所示，它与角排量脉动曲线不同之处在于，当 0i 或 2i 时，角排量为最小值时，转速为最大值，而当 2i 或 32i 时，角排量为最大值时，转速具有最小值。 马达平均转速为： ( ) 1 2 8 0 / m in( ) 1 .5 9 22i a v i a vQ Q Q Qnrqzq A eAe       所以，转速的脉动率 m a x m in( ) ( ) 1 .5 0 3 1 .6 1 8 0 .0 7 5()1 .5 9 2iiMi a vnn A e A eQnAe。