本科毕业设计(论文) 定量叶片泵的设计
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摘要
在广泛应用的各种液压设备中，液压泵是关键性的元件，它们的性能和寿命在很大程度上决定着整个液压系统的工作能力，随着时代的发展和技术的进步，液压泵性能越来越完善，在各种工业设备、行走机构以及船舶和飞机上都得到了广泛应用。因此对于叶片泵相关知识的学习和认识十分必要，特别是对于从事液压相关方面工作的人更显得尤为重要。
本设计根据现已广泛应用的叶片泵为基础，对定量叶片泵即双作用叶片泵进行设计。在设计过程中采纳了一些有关叶片泵的新技术和新观点，并用于叶片泵的设计考虑，设计中对双作用叶片泵的叶片倾角进行了探讨，并对比两种观点的优劣，选择了现今已越来越得到更多人承认的叶片倾角为零的一种观点。在定子过渡曲线的设计上也没有拘泥于传统的等加速曲线或阿基米德螺旋线等定子曲线选择，而是结合现今数控机床普及的事实大胆选用高次曲线作为定子过渡曲线的设计基础。
设计中还主要参考了YB型系列的叶片泵相关产品结构和技术参数，在相关类型的叶片泵基础上对叶片泵的定子过渡曲线和叶片前倾角等结构进行了重新设计，使叶片泵的部分或整体性能有所改善。
关键词：双作用叶片泵，叶片倾角，定子过渡曲线
注：本设计为已通过答辩并获得“优秀”等级成绩的毕业设计，特别是本文的CAD图几无错误，得到了各位答辩老师的一致好评。
由于该类设计资料稀少，作者在设计中吃了很多苦，所以在文档中隐藏了部分重要设计计算过程，如果需要请下载后（去掉
背景色）阅读，谢谢!
另本文附有8张CAD图纸（装配图，左、右配流盘零件图，左、右泵体零件图，定子零件图，转子零件图，传动轴零件图），凡下载需CAD图纸的，请给我发消息，我会把图纸发到你邮箱，纯免费的哦...
ABSTRACT
Widely used in various largely determines the various industrial equipment, walks the organization and the ship and aircraft widely applied. Therefore vane pump for knowledge and necessary, especially for the work in widely applied to the vane pump, based on quantitative vane pump is double vane pump function design. In the design process of vane pump adopt some new technology and new ideas, and used in the design of vane pump, design of double vane pump function of blade Angle is discussed, and the comparison of two kinds of views, choose now the design of the stator transition curve is not constrained the acceleration curve or Archimedes spiral such as choice, but the stator curve with universal fact CNC nowadays choose of stator transition curve.
In the design of main type series of YB vane pump related products structure and technical parameters, the type of vane pump basis of the stator vane pump transition curve and blade Angle structures such as before, the design of vane pump part or whole performance improved.
Keywords:Double vane pump function ，Blade Angle ，The stator transition curve
目录
摘要 (Ⅰ)
ABSTRACT (Ⅱ)
前言 (1)
1双作用叶片泵简介 (2)
1.1双作用叶片泵组成结构 (2)
1.2 双作用叶片泵工作原理 (2)
1.3 双作用叶片泵结构特点 (3)
1.4 双作用叶片泵排量和流量计算 (4)
2双作用叶片泵设计原始参数 (5)
3设计方案分析与选定 (6)
3.1 设计总体思路 (6)
3.2泵体结构方案分析与选定 (6)
3.2.1圆形叶片泵 (6)
3.2.2方形叶片泵 (6)
3.2.3 方案选定 (7)
3.3 叶片倾斜角方案分析选定 (7)
3.3.1 叶片倾角对叶片受力的影响 (7)
3.3.2叶片倾角的两种观点 (9)
3.3.3我倾向的观点 (11)
3.3.4 叶片倾角方案选定 (11)
3.4定子过渡曲线方案分析与选定 (12)
3.4.1双作用叶片泵性能对定子曲线的要求 (12)
3.4.2定子曲线应具备的特性 (14)
3.4.3各种定子曲线的分析、比较和选择 (15)
3.4.4定子过渡曲线方案综合分析、选定 (22)
4参数的计算 (24)
4.1 流量计算 (24)
4.1.1平均理论流量 (24)
4.1.2实际流量 (24)
4.2功率计算 (24)
4.2.1输入功率轴功率 (24)
4.2.2有效输出功率液压功率 (24)
4.2.3理论功率 (24)
4.3 扭矩计算 (24)
4.3.1理论扭矩 (24)
4.3.2实际扭矩 (25)
4.4 双作用叶片泵设计计算参数表 (25)
5整体设计计算 (26)
5.1转子的设计 (26)
5.1.1材料选择 (26)
5.1.2转子半径 (26)
5.1.3转子轴向宽度 (26)
5.1.4转子结构尺寸设计 (27)
5.2叶片的设计 (29)
5.2.1叶片材料选择 (29)
5.2.2 叶片数 (29)
5.2.3叶片安放角 (30)
5.2.4叶片的厚度 (30)
5.2.5叶片的长度 (30)
5.2.6叶片的结构尺寸设计 (31)
5.2.7叶片的强度校核 (31)
5.3定子的设计 (32)
5.3.1定子材料选择 (32)
5.3.2定子短半径 (32)
5.3.3定子长半径 (33)
5.3.4定子大、小圆弧角 (33)
5.3.5定子过渡曲线的幅角 (33)
5.3.6定子过渡曲线设计 (33)
5.3.7校核定子曲线 (35)
5.3.8定子结构尺寸设计 (38)
5.4左配流盘的设计 (39)
5.4.1左配油盘封油区夹角 (39)
5.4.2左配流盘V形尖槽 (40)
5.4.3左配流盘结构尺寸设计 (41)
5.5右配流盘结构设计 (42)
5.6传动轴的设计 (43)
5.6.1 材料选择 (43)
5.6.2 花键轴段的设计 (43)
5.6.3校核轴段花键的挤压强度 (45)
5.6.4轴的结构设计 (45)
5.6.5轴上载荷分析 (48)
5.6.6按扭转切应力校核轴的强度 (48)
5.6.7校核轴的刚度 (49)
5.7泵体的设计 (50)
5.7.1泵体材料选择： (50)
5.7.2左泵体结构设计 (51)
5.7.2右泵体结构设计 (51)
5.8盖板的设计 (51)
6主要标准件的选用 (52)
6.1 轴承的选择 (52)
6.1.1 左端轴承 (52)
6.1.2右端轴承 (52)
6.1.3轴承的润滑 (52)
6.2密封件选择 (53)
6.2.1 旋转轴唇形密封圈选择 (53)
6.2.2 O形橡胶密封圈选择 (53)
6.3 螺钉选择 (54)
6.3.1 定子、侧板配合螺钉选择 (54)
6.3.2 盖板螺钉选择 (54)
6.3.3挡板螺钉 (54)
6.4 螺栓的选择 (55)
6.5 标准螺纹选择 (55)
6.5.1吸油孔口螺纹 (55)
6.5.2压油孔口螺纹 (55)
6.6键的选择 (55)
6.7圆锥销的选择 (55)
7各种配合的选择 (56)
7.1滚动轴承配合 (56)
7.1.1轴承与轴的配合 (56)
7.1.2轴承与壳孔的配合 (56)
7.1.3配合表面粗糙度和形位公差 (57)
7.2花键轴配合 (57)
7.3转子叶片槽配合 (58)
7.4右侧板与左、右泵体 (58)
7.5定子、左配流盘与泵壳孔配合 (58)
7.6端盖与泵壳孔配合 (59)
7.7定子与转子宽度配合 (59)
8主要材料及技术要求 (60)
9噪声、寿命与维护 (61)
9.1双作用叶片泵振动与噪声 (61)
9.1.1噪声及产生原因 (61)
9.1.2降低噪声的措施 (61)
9.2双作用叶片泵的寿命 (62)
9.3双作用叶片泵的正确使用与维护 (63)
9.3.1双作用叶片泵的正确使用 (63)
9.3.2双作用叶片泵的维护与检查 (64)
参考文献 (65)
致谢 (66)
前言
液压泵是现代液压设备中的主要动力元件，它决定着整个液压系统的工作能力。在液压系统中，液压泵的功能主要是将电动机及内燃机等原动机的机械能转换成液体的压力能，向系统提供压力油并驱动系统工作。
在液压传动与控制中使用最多的液压泵主要有齿轮式、叶片式和柱塞式三大类型。其中叶片泵是在近代液压技术发展史上最早实用的一种液压泵。
叶片泵与齿轮式、柱塞式相比，叶片泵具有尺寸小、重量轻、流量均匀、噪声低等突出优点。在各类液压泵中，叶片泵输出单位液压功率所需重量几乎是最轻的，加之结构简单，价格比柱塞泵低，可以和齿轮泵竞争。
本设计对定量叶片泵的设计以YB系列的双作用叶片泵为基础，并结合现今的技术特点和最新观点进行设计，在定子过渡曲线和叶片倾角等设计上采用了一些有别于传统的设计方案，在一定程度上提高了泵的工作性能。叶片泵作为液压系统主要部件，对其的设计需要丰富的机械方面的理论知识，以及有关叶片泵的相关专业技术知识，将其作为我的设计方向，是我大学四年专业知识学习的总结和锻炼，在设计过程中也不断促使我重新认识、理解所学专业知识，对所学知识有了一次系统的巩固和提高。最重要的是在这次设计过程中，对所学理论知识与实践的结合，提高了自己的实践动手能力，并在这过程认识到自己的许多不足，我一定会在今后的学习工作中不断改进。
1 双作用叶片泵简介
1.1双作用叶片泵组成结构
组成结构：定子、转子、叶片、配油盘、传动轴、壳体等
1.2 双作用叶片泵工作原理
图3-19 双作用叶片泵工作原理
1-定子 2-压油口 3-转子 4-叶片 5-吸油口
4
5
3
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图1-1 双作用叶片泵工作原理 Fig 1-1 Double-acting vane pump principle of work 1—定子；2—吸油口；3—转子；4—叶片；5—压油口
如图1-1所示。它的作用原理和单作用叶片泵相似，不同之处只在于定子表面是由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线八个部分组成，且定子和转子是同心的。在图示转子顺时针方向旋转的情况下，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区，在左下角和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和压油区之间有一段封油区把它们隔开。这种泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵。泵的两个吸油区和两个压油区是径向对称的，作用在转子上的液压力径向平衡，所以又称为平衡式叶片泵。
定子内表面近似为椭圆柱形,该椭圆形由两段长半径R 、两段短半径r 和四
段过渡曲线所组成。当转子转动时,叶片在离心力和建压后>根部压力油的作用下,
在转子槽内作径向移动而压向定子内表,由叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配油盘间形成若干个密封空间,当转子按图示方向旋转时,处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中,叶片外伸,密封空间的容积增大,要吸入油液;再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中,叶片被定子内壁逐渐压进槽内,密封空间容积变小,将油液从压油口压出,因而,当转子每转一周,每个工作空间要完成两次吸油和压油,所以称之为双作用叶片泵,这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔,并且各自的中心夹角是对称的,所以作用在转子上的油液压力相互平衡,因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵,为了要使径向力完全平衡,密封空间数即叶片数>应当是双数。
1.3 双作用叶片泵结构特点
1>双作用叶片泵的转子与定子同心;
2>双作用叶片泵的定子内表面由两段大圆弧、两段小圆弧和四段定子过渡曲线组成;
3>双作用叶片泵的圆周上有两个压油腔、两个吸油腔，转子每转一转，吸、压油各两次双作用式>。
4>双作用叶片泵的吸、压油口对称，转子轴和轴承的径向液压作用力基本平衡;即径向力平衡卸荷式>。
5>双作用叶片泵的所有叶片根部均由压油腔引入高压油，使叶片顶部可靠地与定子内表面密切接触。
6>传统双作用叶片泵的叶片通常倾斜安放，叶片倾斜方向与转子径向辐射线成倾角θ，且倾斜方向不同于单作用叶片泵，而沿旋转方向前倾，用于改善叶片的受力情况，最近观点认为倾角为0最佳。
1.4 双作用叶片泵排量和流量计算 r 0δV 2
r
V 1
θ图3-20 双作用叶片泵的流量计算3
2
1
1-转子 2-叶片 3-定子
R
图1-2 双作用叶片泵的流量计算
1-转子 2-叶片 3-定子 如图1-2所示，泵的排量为
())()2/(22221r R B Z V V V p -=-=π (1-1)
式中 R ——定子内表面长圆弧半径；
r ——定子内表面短圆弧半径；
B ——转子或叶片宽度；
Z ——叶片数。
若叶片厚度为δ，且倾斜θ角安装，则它在槽内往复运动时造成叶片泵的排量损失为
θπδθπδcos )(cos 2)(2Z r R B Z r R B -=-
双作用叶片泵的真正排量为
??????-+-=θπδcos )()(Z r R r R B V )/(3rad m (1-2)
泵的实际流量为
pv pv Z r R r R B V q ωηθπδηω??????-+-=??=cos )()(
)/(3s m (1-3)
2 双作用叶片泵设计原始参数设计原始参数:
额定排量：9.0/
=
q ml r
额定压力：7.0
=
p MPa
额定转速：1450/min
=
n r