一齒差行星擺線液壓馬達(dá)設(shè)計【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計制造及其自動化</p><p>　　一齒差行星擺線液壓馬達(dá)設(shè)計</p><p>　　現(xiàn)今，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，機(jī)器已經(jīng)很大范圍內(nèi)代替了人力，解放了人類的體力勞動以及腦力勞動，為工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展注入了一股源源不斷的動力，更是為人類文明的進(jìn)步做出了推動作用。然而，正當(dāng)

2、機(jī)器在人類工業(yè)發(fā)展中產(chǎn)生了舉足輕重的作用的同時，又有一個新的問題擺在我們的面前，能源怎么解決，源動力怎么辦，又如何能更好地利用我們身邊的自然資源？橫在人類進(jìn)步這一階梯面前的又是一聯(lián)串的新產(chǎn)生的問題——如何來產(chǎn)生源源不斷的動力？為了解決一系列所涉及的動力源的問題，馬達(dá)、電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、泵等一系列的動力機(jī)就孕育而生了。液壓馬達(dá)就像是人的心臟一樣，為源源不斷地輸送轉(zhuǎn)換能量和提供能量不停地跳動。為科技工業(yè)的發(fā)展作出了不可磨滅的功績。</p

3、><p>　　液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)類型來分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。額定轉(zhuǎn)速高于500r／min的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r／min的屬于低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式 和軸向柱塞式等。它們的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動慣量小，便于啟動和制動，調(diào)節(jié)(調(diào)速及換向)靈敏度高。通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)

4、。低速液壓馬達(dá)的基本型式是徑向柱塞式，此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結(jié)構(gòu)型式，低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排量大、體積大轉(zhuǎn)速低(有時可達(dá)每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn))，因此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需要減速裝置的輔助，使傳動機(jī)構(gòu)大為簡化，通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大，所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。[1]</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計，就是以一種利用行星減速機(jī)構(gòu)原理（少齒差原理）的內(nèi)嚙合擺線齒輪液壓馬達(dá)—一齒

5、差行星擺線液壓馬達(dá)。通稱擺線馬達(dá)，國外稱Orbit馬達(dá)。這種馬達(dá)的單位質(zhì)量功率遠(yuǎn)比其他類型的液壓馬達(dá)的大，而且轉(zhuǎn)速范圍寬、價格低，在工程，機(jī)床，石油，農(nóng)機(jī)，建筑，采礦等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。[2]其原理如圖1所示。 </p><p>　　圖1.一齒差行星擺線液壓馬達(dá)原理圖</p><p>　　到目前為止，液壓馬達(dá)的種類已是層出不窮，有高速液壓馬達(dá)，低速液壓馬達(dá)，擺動液壓馬達(dá)，還有定量液壓馬達(dá)，

6、變量液壓馬達(dá)，單作用液壓馬達(dá)，多作用液壓馬達(dá)等，而擺線馬達(dá)則是屬于低速液壓馬達(dá)中的子種類—多作用液壓馬達(dá)中的一種。而單單擺線液壓馬達(dá)也分為好多種：按照配流方式的不同，擺線馬達(dá)可以分為配流軸式（如圖2）和配流盤式（如圖3）兩種。按照齒輪組內(nèi)定齒輪環(huán)的不同，又可分為沒有滾柱的定齒環(huán)和配有滾柱的定齒環(huán)兩種形式擺線馬達(dá)定齒環(huán)配有滾柱，能減輕齒緣周圍的應(yīng)力，分撒了齒形的負(fù)載，減少了內(nèi)部齒輪上的切向力，使摩擦減到最小。這使得這種類型的馬達(dá)能在連續(xù)的

7、高壓下獲得較長的工作壽命和較高的工作效率。帶有滾柱的齒輪組還可以保證馬達(dá)在薄油膜或需要經(jīng)常承受反向負(fù)載的場合下運(yùn)行。[3]</p><p>　　圖2.配流軸式 圖3.配流盤式</p><p>　　一齒差行星擺線馬達(dá)是一種低速大扭矩多作用液壓馬達(dá)。其工作機(jī)構(gòu)由一對一齒之差的內(nèi)嚙合擺線針柱行星傳動機(jī)構(gòu)組成。它的產(chǎn)生對開拓液壓技術(shù)應(yīng)用范圍將是一次重大的突

8、破。在相同轉(zhuǎn)速下，這種行星傳動的擺線液壓馬達(dá)與腔體容量相同的非行星傳動類的液壓馬達(dá)比較，可輸出的最大功率提高約6倍，在輸入功率相同時，可以不用任何齒輪減速，在轉(zhuǎn)速降至1/6時可以得到6倍的扭矩。[4]再者，它的輸出軸有一個相當(dāng)平穩(wěn)的扭矩輸出。它的技術(shù)優(yōu)勢明顯，具體可分為：優(yōu)化的液壓機(jī)械技術(shù)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計和具有領(lǐng)先的應(yīng)用技術(shù)和較大的拓展性技術(shù)。對此可進(jìn)行不斷的開拓和創(chuàng)新。[5]</p><p>　　可以預(yù)見，此

9、結(jié)構(gòu)在不久的將來，應(yīng)用范圍一定會越來越廣，對解決中國能源的緊迫必然會有重大的作用。應(yīng)用此技術(shù)對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中節(jié)能、節(jié)省資源和降低制造成本等方面也會產(chǎn)生一定的影響，對擴(kuò)大液壓機(jī)械的應(yīng)用開拓是一項重大的貢獻(xiàn)。</p><p>　　目前，丹福斯公司已有150種各種類型、規(guī)格及衍生的平面配流和軸配流擺線馬達(dá)，排量為8-800ml/r，扭矩為14—20001V·m，功率范圍為3—50KW。[6]</p>

10、;<p>　　在國內(nèi)，擺線馬達(dá)按照配流方式可分為兩類：一類為軸配流式，有3個系列： BM1、BM2、BM3，以南京某廠為代表；另一類為端面配流結(jié)構(gòu)，有4個系列：BM—C、BM—D、BM—E、BM—F,以上海某廠為代表。其它還有鎮(zhèn)江、石家莊、山東等地廠家生產(chǎn)。所有這些廠的年產(chǎn)量合計大約為5萬臺，還不及國外馬達(dá)產(chǎn)量的十分之一。[7]</p><p>　　國產(chǎn)擺線馬達(dá)與國外同類產(chǎn)品相比，無論在壓差、精度還

11、是轉(zhuǎn)速上都要差一至二個檔次。這樣在使用壽命，能源消耗上已經(jīng)大大的落后于國外。追其緣由有如下幾個問題值得重視。</p><p>　?。ㄒ唬?、擺線輪是馬達(dá)的核心，國外采用成形磨削，齒形誤差小于0.03mm，粗糙度達(dá)0.2m；國內(nèi)一般采用擺線磨床加工，齒形誤差達(dá)0.1 mm，粗糙度還達(dá)不到0.4mm，故齒輪的實際接觸應(yīng)力較大， 嚴(yán)重影響馬達(dá)壓差的提高，同時也影響馬達(dá)的效率。 </p><p>　

12、?。ǘ?、國外擺線轉(zhuǎn)子加工工藝為：①采用多頭滾齒機(jī)把車好的毛坯滾齒；②拉內(nèi)花鍵齒；③淬火；④磨兩平面；⑤磨齒形，采用成形強(qiáng)力磨削工藝，粗磨精磨一次裝夾完成，隨加工隨用金剛石砂輪修正砂輪的曲線以保證加工精度。 </p><p>　　（三）、國外定子的加工一般采用拉刀拉削工藝，而鑲柱定子采用的拉刀比較復(fù)雜，拉刀要做成組合式，定子拉削成形后采用內(nèi)腔強(qiáng)力成形磨削，加工效率很高，而且零件尺寸精度高。國內(nèi)定子的加工大多采用“

13、鉆孔—鏜孔—鉸孔—切齒根圓”或“鉆孔—鏜孔—擠壓—切齒根圓”工藝，這兩種工藝方法無論在形位公差、粗糙度，還是加工效率上都無法與國外制造水平相比。[8]無論對于機(jī)械效率還是壓力等級，定子都是一個非常關(guān)鍵的零件，它的優(yōu)劣直接影響著他們。因此定子加工工藝的選擇，已經(jīng)成了眼下急需解決的問題。</p><p>　　（四）、國外配流盤都是采用粉末冶金材料，機(jī)械加工量很少，且配流窗口尺寸精確，無須再經(jīng)機(jī)加工，制造成本低。我國也

14、有采用粉末冶金材料制作配流盤的企業(yè)，但配流窗口尺寸精度比較差，因此基本上還是通過機(jī)械加工來獲得精確的尺寸，制造成本也因此很高。 </p><p>　　（五）、聯(lián)接軸鼓形花鍵齒形的加工方法及精度對提高花鍵的承載能力及機(jī)械效率有很大影響，因此，應(yīng)對花鍵齒進(jìn)行應(yīng)力分析及磨擦磨損分析，提高花鍵齒形的加工精度。[9]</p><p>　　我國液壓元件生產(chǎn)的基本情況是：現(xiàn)有生產(chǎn)能力遠(yuǎn)大于計劃產(chǎn)量，產(chǎn)

15、品壽命較低。(既有質(zhì)量問題，也有使用問題)雖然元件的品種基本齊全，但規(guī)格上卻相去甚遠(yuǎn)、質(zhì)量也不穩(wěn)定。[10]</p><p>　　擺線液壓馬達(dá)是一種低速大扭矩馬達(dá)。由于它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小，扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍廣、組成系列容易(只改變轉(zhuǎn)、定子厚度)及價格低廉等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)機(jī)、工程、建筑、機(jī)械等行業(yè)。[11]但如何充分提高該馬達(dá)的效率與壽命呢？是人們所注意并一直致力的重要課題。</p><

16、p>　　國外專家曾提出過一些有一定成效的新結(jié)構(gòu)與改進(jìn)方案，也在一定程度上提高了液壓馬達(dá)的效率和壽命。我國業(yè)已生產(chǎn)使用的擺線馬達(dá)，如何進(jìn)一步提高性能？</p><p>　　例如，配油精度對液壓馬達(dá)效率的影響，可以比做內(nèi)燃發(fā)動機(jī)點(diǎn)火時間對其功率的影響。由馬達(dá)的工作原理可知，配油套與轉(zhuǎn)子是同步旋轉(zhuǎn)的，所謂配油精度就是配油環(huán)節(jié)配合轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(進(jìn)油、封閉、排油)的準(zhǔn)確程度。影響配油精度的因素很多，如:轉(zhuǎn)子的花鍵與擺線齒

17、形的不對稱度，定子套針齒孔相對其螺栓孔的位置精度，輸出軸上銷子孔相對其內(nèi)花鍵的不對稱度；配油套上縱向油槽的等分精度及相對楔形槽的位置精度；聯(lián)動軸兩端花鍵的不對稱度等。以上這些因素只要控制在公差范圍之內(nèi)，對配油精度的影響不會很大，因為所有的加工誤差不會偏向一邊。影響配油精度最大的是兩端花鍵的配合間隙，其次是工藝上難以保證的殼體配油孔相對螺孔(安裝定子用)的位置精度，以及定子在殼體上固定時，相對殼體配油孔的位置精度。提高配流軸油槽和內(nèi)齒相對

18、位置精度、轉(zhuǎn)子擺線齒和內(nèi)齒相對位置精度及機(jī)體油槽和定子針齒相對位置精度，可以使馬達(dá)的效率比過去有較大的提高。[12]</p><p>　　所以說機(jī)械工業(yè)應(yīng)走在前面，對基礎(chǔ)元件的重視性更應(yīng)先行一步。沒有可靠的液壓元件，就很難組裝出可靠的液壓系統(tǒng)和設(shè)備。在同等條件下，細(xì)節(jié)才是體現(xiàn)優(yōu)勢的關(guān)鍵。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p

19、>　　[1]趙應(yīng)樾.液壓馬達(dá).上海交通大學(xué)出版社，2000,2.</p><p>　　[2]Richard A. Magill．Motor learning．WCB,1993.</p><p>　　[3]山東濟(jì)寧科瑞諾液壓有限公司.擺線馬達(dá)—性能及其選用.http://bm6.jimdo.com，2010.11.02.</p><p>　　[4]宋一平，孟軒.

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21、t;/p><p>　　[8]王知行,劉廷榮.機(jī)械原理.高等教育出版社,2000.2</p><p>　　[9]Richard A. Schmidt. Motor control and learning：a behavioral emphasis．Human Kinetics, 1988.</p><p>　　[10]田科.發(fā)展我國液壓技術(shù)與液壓工業(yè)的雛見.中國知網(wǎng)，2

22、004.8.</p><p>　　[11]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)(第六版).高等教育出版社,2002.8.</p><p>　　[12]董玉銘.提高擺線液壓馬達(dá)性能的研究.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，1980，第3期：2.</p><p>　　[13]電子科技大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系．一般擺線的數(shù)學(xué)模型．http://202.115.21.138．2004.5.</p