基于ABAQUS的螺旋摆动油缸两级螺旋副螺纹参数优化.pdf

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1、2014年5月机床与液压Mav2014第42卷第9期MACHINET00L＆HYDRAULICSVo1．42NO．9DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．09．032基于ABAQUS的螺旋摆动油缸两级螺旋副螺纹参数优化郑华林，黄仁富，辛锐，马列(西南石油大学机电工程学院，四川成都610500)摘要：为研究螺旋副螺纹参数对螺旋摆动油缸性能的影响规律，获得最优螺纹参数，在现有螺旋摆动油缸结构的基础上，建立了内螺旋环、活塞和输出轴构成的两级螺旋副系统三维模型，然后应用有限元软件ABAQUS合理

2、划分网格并根据实际使用工况进行加载，分析了牙型角与螺距参数对螺旋摆动油缸效率、输出扭矩等性能参数的影响规律，并得到了螺旋摆动油缸综合性能较佳的螺纹参数，分析结果对螺旋摆动油缸性能优化具有一定工程指导意义。关键词：螺旋摆动油缸；螺旋副；螺纹参数；有限元分析；优化中图分类号：TH132．1文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)9—117—4ThreadParametersOptimizationofDouble—helixPairsofHelicalRotaryCylinderBasedonABAQUSZ

3、HENGHualin．HUANGRenfu。XINRui．MALie(MechatronicEngineeringCollege，SouthwestPetroleumUniversity，ChengduSichuan610500，China)Abstract：Inordertoresearchtherulesoftheinfluenceontheperformancesofhelicalrotarycylinderbythethreadparametersofspiralpairtoobtaintheoptimalp

4、arametersofthethread，thethreedimensional(3D)entitymodelofdouble—helixpairssystemcomposedofinnerspiralring，pistonandoutputshaftwasestablishedbasedontheexistingstructureofhelicalrotarycylinder．Andthen，meshwasreasonablydivided，boundaryconditionsandactualusingcondi

5、tionswerecorrectlyloadedinusingFEManalysisABAQUS．Therulesofinfluenceontheeficiency，outputtorqueandotherperformanceparametersofhelicalrotarycylinderbythethreadangleandpitchparameterswereanalyzed．Moreoverthethreadparametersmakingbestcomprehensiveperformanceofheli

6、calro—tarycylinderwerediscovered．Theanalysisresultshavecertainengineeringguidingsignificanceinoptimizingperformanceofhelicalto—tarycylinder．Keywords：Helicalrotarycylinder；Spiralpair；Threadparameters；FEManalysis；Optimization两级螺旋摆动油缸是一种利用大螺旋升角的螺旋公式，对螺旋副螺纹参数进行了优化，

7、为摆动油缸结副实现旋转运动，将液压泵提供的液压能转变为机械构设计与制造提供理论参考和技术借鉴。能的特殊液压缸。螺旋摆动油缸与叶片式、齿轮齿条1螺旋摆动油缸的结构组成及工作原理式摆动液压缸相比，具有结构紧凑、体积小、输出扭螺旋摆动油缸结构组成如图1所示。123P145P267矩和旋转角度大、输出效率高等优点，在液压钻机、凿岩机、起重机、挖掘机和机器人等装备中得到了广泛的应用⋯。两级螺旋副是螺旋摆动油缸的核心结构，其螺纹参数是影响油缸工作性能的重要因素之一。近年来，国内外学者对螺旋摆动油缸进行了卓有成效的研究一。文献[2

8、]分析了油缸功率损失的原因并提出了提高效率的方法；文献[3—4]研究了螺纹参数对油缸响应灵敏度、传动平稳性和螺旋副润滑性能的影响；文献[5]研究了油缸圆环螺旋流1、7一端盖2一油缸缸体}_内螺旋环4一活塞5一螺旋输出轴6__圆锥滚子轴承动特性及内泄漏的影响因素；文献[6]研究了双螺图1螺旋摆动油缸的结构示意图旋摆动液压马达输出参数的影响因素。本