论文摘要
应用流体力学和摩擦学相关理论,借助于有限元分析和计算机仿真技术,对曲轴连杆式低速大扭矩液压马达关键摩擦副进行了分析和计算,定量分析了各关键摩擦副的性能,并进行了相关结构的优化。主要研究内容和研究成果表现在以下三个方面：(1)应用流体力学相关理论,建立了考虑挤压效应的连杆滑靴静压支承系统数学模型,并基于Matlab/Simulink仿真环境进行了计算和仿真。建立的模型不仅能够计算单个连杆滑靴静压支承油膜的厚度、压降比以及连杆滑靴受力状态等性能参数随时间的变化规律,而且能够在五个连杆滑靴同时工作的情况下,计算液压马达扭矩、流量以及泄漏量等总体性能。该模型的计算结果与现有理论计算结果吻合较好,而且由于计及了连杆滑靴静压支承的油膜挤压效应、泄漏流量以及回油背压等的因素,因此其计算结果也较现有的理论计算结果更加精确。(2)应用基于ANSYS Workbench的有限元分析技术,对马达的配流轴和连杆滑靴进行了计算。计算了配流轴的应力和变形情况,并针对配流轴应力和变形过大的现象,提出了一种可行的结构尺寸优化方案。应用Ansys Workbench的接触计算功能,对连杆球头和滑靴分别在非线性情况下计算了其接触应力和变形。(3)首先,应用挤压油膜理论对现有球铰副进行了分析和计算。根据计算得到的挤压油膜存在时间与初始偏心率和终止偏心率之间的关系曲面图以及挤压油膜存在时间随球窝、球头半径差的关系曲线图,找出了在挤压过程中能够保证挤压油膜始终存在的结构尺寸条件。结果表明,现有的结构尺寸无法满足在挤压过程中挤压油膜始终存在的条件。然后,考虑在挤压油膜存在条件不能满足或不易满足的情况下,综合应用摩擦二项式定理、弹性力学的相关理论以及对接触面所做的部分合理假设,对球铰副的摩擦和磨损情况进行了优化,得到了在保证摩擦系数最小的情况下,连杆球头和活塞球窝最佳表面粗糙度的计算式。
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标签：曲轴连杆式液压马达论文; 摩擦副论文; 摩擦学论文; 有限元分析论文; 优化论文;