双螺旋摆动液压缸输出轴螺纹升角的优化设计

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1、2014年7月机床与液压Ju1．2014第42卷第14期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．14DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．14．016双螺旋摆动液压缸输出轴螺纹升角的优化设计孔鹏，蒲显坤(四川大学制造科学与工程学院，四川成都610065)摘要：双螺旋摆动液压缸的缺点之一是螺旋副传动效率太低。为了求得螺纹升角为何值时其传动效率最高，利用机械优化设计方法建立数学模型，并借助VB及MATLAB优化工具求得其最优值。结果表明：螺纹升角为46．8。时，其传动效率最高，为88．31％。关键词：双螺旋摆动液压缸；优化设计；螺纹升角；传动效率

2、中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)14—051—3OptimizedDesignforLeadAngleofOutputShaftoftheDoubleHelixRotaryCylinderK0NGPeng．PUXiankun(ManufactureScienceandengineeringCollege，SichuanUniversity，ChengduSiehuan610065，China)Abstract：Onedisadvantageofthedoublehelixrotarycylinderisthatthetransmissionefici

3、encyofthescrewpairistoolow．Inordertogetthevalueoftheleadanglewhenthetransmissioneficiencywasmaximum，themathematicalmodelwasbuilt．ThenwiththehelpofVBandMATLAB，theoptimumvalueoftheleadanglewasgotten．Itisindicatedwhenthevalueoftheleadangleis46．8。，thetransmissionefficiencyism~imum，whichis88．31％．Keywords

4、：Doublehelixrotarycylinder；Optimizeddesign；Leadangle；Transmissioneficiency双螺旋摆动液压缸是一种把活塞的直线运动转变1双螺旋摆动缸的工作原理成扭矩输出并做功的液压元件。它是完全不同于传统摆动缸工作原理如图1(原图来自HELAC公司摆动缸设计理念的双螺旋摆动缸，相对于传统的齿轮官方网站)所示。齿条摆动油缸和叶片摆动马达，双螺旋摆动液压油缸34具有结构紧凑、安全可靠、占位空间小，易于设计、输出扭矩和摆动角度大等优点。双螺旋摆动液压油缸6一法兰几乎在每一需要高扭矩有限摆动运动的场合都得到了缸体活塞应用。鉴于此，对该类型摆动缸的

5、研究有着重要的实螺旋导向套际意义。输出轴P2-油口机械产品的优化设计就是根据规定的约束条件，经过分析计算，优化设计参数，使得某项或几项参数达到最优值。应用机械优化设计方法，可以缩短设计周期，提高设计精度和质量，获得显著的技术与经济效。图1摆动缸工作原理图双螺旋摆动缸单级螺旋副传动效率只有80％左零件5、2、3、4、6分别是输出轴(和法兰1一右，两级螺旋副的效率相乘之后再乘以轴承效率则摆体)、缸体、活塞、螺旋导向套、法兰，P1、P2为油动缸的机械效率就更低了。所以，很有必要对螺旋副口。螺旋导向套4为空心轴，内外表面都有梯形螺效率进行研究以提高螺旋副传动效率。传统的设计方纹。在缸体内部活塞将缸体内

6、腔分成前后独立的空法很难求得最优解以达到最大效率，利用机械优化设间。活塞杆3和螺旋导向套4为左旋啮合，当压力油计方法对螺旋副进行研究，建立螺旋副机械效率的数从P1进入、P2流出时，活塞左端压力大于右端压学模型，然后借助VB及MATLAB优化工具可求得最力，于是，活塞轴向右做轴向运动，同时做逆时针优解。(从左向右看)旋转运动。活塞杆内螺纹和输出轴螺纹为右旋啮合，由于活塞轴的转动，使得输出轴逆时收稿日期：2013—05—21基金项目：国家自然科学基金资助项目(51077096)作者简介：孔鹏(1987一)，男，硕士研究生，主要研究方向为现代机械设计方法。E—mail：shankongleyuan@

7、163．com。第14期孔鹏等：双螺旋摆动液压缸输出轴螺纹升角的优化设计·53·Wend3．14／180，55．63．14／180)EndIf得结果：弧度变角度x=0．8164al=al18O／3．14fval=一0．8831a3=a3180／3．14exitflag=1Ifa3