圆弧牙型螺旋摆动缸设计优化与螺旋副间油膜分析

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1、图书分类号：：学校代码论文题圆弧牙型螺旋摆动缸设计优化与螺旋副间油膜分析硕士生姓名孙国飞第一导师姓名郑华林教授第二导师姓名专业学位类型全曰制专业硕士工程领域名称机械工程研究方向机械制造及其自动化二〇一五年六月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制

2、手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后适用本授权书。、不保密（请在以上相应括号内打”士’）学位论文作者签名：：栺导敎师签名：年》月年西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研宄生学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研

3、宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：年月⋯曰摘要两级螺旋副摆动液压缸是一种利用液压油的直线压力推动产生转矩的液压装置。油压通过两级螺旋副传递，可以在较短液压行程内输出大的角位移。两级螺旋摆动液压缸结构紧凑、输出扭矩大，运转平稳，有着叶片式、齿轮齿条式摆动液压缸不可比拟的优势，在工程机械与机器人等装配中应用广泛。特别在低速大扭矩工况下，螺旋摆动液压缸的作用尤为突出。目前，国内尚没有能够生产出大扭矩、高效率、长寿命的两级螺旋摆动液压缸。本文运用虚拟样机技术对两级螺旋副进行设计优化，针对摆动油缸旳关键参数，提出了相

4、应的分析优化方法。运用多体动力学对油缸的齿形、螺旋升角计算优化，对油缸螺旋副的间隙流场做了动压润滑研究。首次将圆弧牙型螺纹运用到两级螺旋摆动油缸中，推导出多头圆弧牙型螺纹的数学模型，推导油缸转角和转矩的计算公式，建立多套不同参数的油缸模型，对各零部件装配。运用软件进行运动学建模和动力学建模，分析不同牙型参数以及不同螺旋副螺纹升角与扭矩输出的关系，并分析不同螺纹升角对轴向力和传递效率的影响。将圆弧牙型螺纹与梯形牙型螺纹做了相应的分析对比。最终得到效率较优的螺纹参数。采用将三维油膜划分结构网格，运用动网格，编写对网格移动进行控制，深入分析螺旋副间隙

5、油膜动压润滑的关键因素，对油膜厚度、入口压力等参数对油膜进行分析研究。研宄得到动压油膜存在油膜力矩拐点，并得出动压油膜强度与间隙参数的相关规律，得到实际的油缸螺旋副间隙参数。对油缸关键地方做了有限元静态结构分析，校核了在最佳参数下的油缸设计，并进一步优化螺旋副设计参数。并对油缸的整体效率做了推导计算，重新定义了摆动油缸在动压润滑状态下的传递效率，得到油缸的容积效率，并进一步得到油缸的总体效率。关键词：两级螺旋摆动液压缸；结构网格；动网格；圆弧螺纹AbstractHydraulicRotaryActuatorisakindofequipmentu

6、sethestraightpressureofHydraulicoiltodrivertorque.OilpressurewhichpassedbyHydraulicRotaryActuatorscanexportlargeangulardisplacementwithinshorthydraulicdisplacement.HydraulicRotaryActuatorsiswidelyusedinengineeringmachineryandrobotassemblyforitsincomparableadvantagescomparedw

7、ithgearandracktypeswinghydrauliccylindersuchascompactstructure,largeoutputtorqueandsmoothrunning.Atpresent，HydraulicRotaryActuatorsveriticatedthedesignofHydraulicRotaryActuatorsundertiiebestparameters,andfutiieroptimizedthespiralvicedesignparameters.Thispaperalsomadederivati

8、oncalculationoftheoveralleficiencyofHydraulicRotaryActuators,calculatedtheH