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随机不确定性下齿轮泵内泄漏模型的建立及其最优间隙的研究

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随机不确定性下齿轮泵内泄漏模型的建立及其最优间隙的研究

作者：钱林峰合肥工业大学

学位级别：硕士

在齿轮泵生产制造过程中和实际工作时,由于齿轮泵加工、装配公差和测量误差导致其自身尺寸不是确定值;液压油粘度等外部因素也不是确定值。以前,传统研究都将齿轮泵各参量作确定值,得出的结论与工程实际有一定差距。为了获得更加符合工... 详细信息

在齿轮泵生产制造过程中和实际工作时,由于齿轮泵加工、装配公差和测量误差导致其自身尺寸不是确定值;液压油粘度等外部因素也不是确定值。以前,传统研究都将齿轮泵各参量作确定值,得出的结论与工程实际有一定差距。为了获得更加符合工程实际的齿轮泵内泄漏数学模型和寻求其最优间隙,本文以齿轮泵传统数学模型为基础,将不确定性理论引入到齿轮泵传统数学模型中进行研究,主要开展了以下几个方面的工作:将齿轮泵的轴向间隙、径向间隙、液压油温度、工作压力和输入转速作为随机变量,运用随机因子法和代数综合法建立起外啮合齿轮泵随机内泄漏模型,进而获得在不确定性下的外啮合齿轮泵容积效率。将随机内泄漏模型研究结果和传统模型的计算结果分别与实验结果进行比较。将齿轮副轴向间隙、齿轮副径向间隙、滑动轴承径向间隙、液压油动力粘度、工作压力和输入转速作为随机变量,运用随机因子法和代数综合法建立起内啮合齿轮泵随机内泄漏模型。将随机内泄漏模型研究结果和传统模型的计算结果分别与实验结果进行比较。以泄漏功率损失和粘性摩擦损失之和总功率损失最小为设计目标,将轴向间隙、径向间隙作为设计变量,将不确定性理论引入到设计过程中,利用优化设计原理计算出齿轮泵最优轴向间隙、径向间隙。实验结果表明,本文采用随机不确定性理论建立的齿轮泵随机内泄漏模型正确且比传统模型更加优越。证明了不确定模型比传统模型更加符合工程实际,这对齿轮泵内泄漏流量的计算提供了一种更加科学的计算方法,并对指导齿轮泵的节能结构设计方面具有重要意义。

关键词：齿轮泵随机不确定性理论随机内泄漏模型最优间隙

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非标滚针轴承最优间隙的分析计算

机电信息 2009年第30期 92-94页

作者：肖仲怀湖南大学老科协湖南长沙410082

从"非标滚针轴承"的实际运转情况出发,对原有推荐的计算参数与实际破坏机理进行分析,从提高使用寿命出发建立了新的计算原理与公式。

关键词：非标滚针轴承最优间隙承载能力寿命

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面向全寿命周期的齿轮泵公差多目标优化设计

面向全寿命周期的齿轮泵公差多目标优化设计

作者：张天乐湖南科技大学

学位级别：硕士

公差是产品零件尺寸参数的允许变动量,是机械精度的具体体现,是机械产品设计和制造的重要指标。公差通过影响产品质量与加工成本进而来影响其竞争力。本文以齿轮泵为例,在其全寿命周期内,综合考虑制造和服役阶段的公差、性能、成本等相... 详细信息

公差是产品零件尺寸参数的允许变动量,是机械精度的具体体现,是机械产品设计和制造的重要指标。公差通过影响产品质量与加工成本进而来影响其竞争力。本文以齿轮泵为例,在其全寿命周期内,综合考虑制造和服役阶段的公差、性能、成本等相关数据,结合动力学、摩擦学,研究齿轮泵质量在服役阶段衰变机理与不确定性,讨论其零部件失效分布规律,对其零部件关键特征开展公差设计研究,建立以加工成本、质量损失、输出流量为目标函数的公差多目标优化模型。具体研究工作如下:(1)介绍齿轮泵的发展历程,对国内外在公差优化设计领域现阶段的研究内容进行了简要的概括;给出本文主要研究内容与章节安排。(2)衡量齿轮泵工作性能的重要指标就是效率,其工作效率又分为机械效率与容积效率两类,分别对两类效率进行描述;建立齿轮泵输出流量的数学模型,分析齿轮机构关键尺寸公差变化对输出流量的影响。(3)齿轮泵的轴向间隙对其输出流量有较大的影响,引入最优间隙的概念,定义新函数为装配间隙与最优间隙之差,同时考虑齿轮泵工作时输出流量和变化的间隙这两个因素,建立公差优化模型;搭建了齿轮泵输出流量数据采集实验系统,由实验装置与数据采集装置组成,为了验证模型的正确性进行了实验,将试验结果与模拟结果对比分析;用修正法部件法估算齿轮泵服役寿命。(4)引入一个新质量损失观:产品投入服役后因产品质量特征超出规定范围而导致报废所造成的损失现值,在此质量观基础上,应用资金折现原理建立基于服役寿命分布的产品质量损失模型,并提出基于质量特征公差要求的产品服役寿命分布密度函数计算方法,将基于服役寿命分布的产品质量损失模型与传统田口质量损失模型作了对比分析;利用产品服役寿命分布密度函数求平均寿命,将求出的寿命与修正部件法求出的寿命作对比分析;以齿轮泵装配尺寸链各组成环公差为变量,综合考虑其服役时间、性能、加工成本、质量损失建立多目标公差优化模型,采用遗传算法对其进行求解,将所得结果与考虑最优间隙和产品工作性能两个因素所建模型所得结果进行对比分析。

关键词：齿轮泵服役寿命分布最优间隙质量特征公差优化设计

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直线共轭内啮合齿轮泵高压化技术研究

直线共轭内啮合齿轮泵高压化技术研究

作者：陈萍兰州理工大学

学位级别：硕士

直线共轭内啮合齿轮泵具有结构紧凑、流量脉动小、工作压力高、噪音低、自吸性能好、运转平稳、对介质污染不敏感等优点被广泛用于各类工程机械。高压化是直线共轭内啮合齿轮泵的发展趋势。本文以型号QX53-40R的直线共轭内啮合齿轮泵为... 详细信息

直线共轭内啮合齿轮泵具有结构紧凑、流量脉动小、工作压力高、噪音低、自吸性能好、运转平稳、对介质污染不敏感等优点被广泛用于各类工程机械。高压化是直线共轭内啮合齿轮泵的发展趋势。本文以型号QX53-40R的直线共轭内啮合齿轮泵为研究对象,从几何原理和几何结构出发,对影响内啮合齿轮泵高压化的关键技术问题进行了分析研究,为直线共轭内啮合齿轮泵的进一步研究提供理论基础。影响直线共轭内啮合齿轮泵高压化的关键因素有两方面：径向力和间隙。本课题从这两方面问题着手进行了探讨。径向力是液压力与啮合力所产生径向力的合力,当泵的压力提高,径向力也随着增大,将出现零件之间摩擦发热、间隙油液泄漏以及主要零部件的变形量增加等问题。因此对直线共轭内啮合齿轮泵进行受力分析是其它分析工作的基础。内齿圈受到径向力后对泵体产生较大压力,增加了内齿圈与泵体内壁之间的摩擦而发生胶合失效。根据内齿圈的失效形式提出了采用静压支承的措施,通过对内齿圈及泵体的受力进行理论分析及FLUENT数值模拟,得到使内齿圈达到受力平衡的静压支撑槽的位置及角度等关键参数。开设静压支撑槽可改善径向不平衡力的问题,有效防止发生胶合失效。为了解决由径向不平衡力产生的问题,除了提出平衡径向力的措施外,还可以提高泵零件的承载能力,比如提高滑动轴承承载能力,提高泵传动轴的强度、刚度以及稳定性等。采用有限元法对泵轴的承载能力、抵抗变形的能力进行校核,通过模态分析判断轴在工作状态下是否会发生共振,接着对传动轴进行谐响应分析,得到泵轴在激振力干扰下的抗振性能。由于直线共轭内啮合齿轮泵固定间隙结构使得其存在泄漏问题,本文主要分析轴向间隙泄漏。通过对内部泄漏流量进行了数学建模并利用优化理论计算出了泵内齿轮副的间隙最优值。计算出螺栓连接泵体、泵盖所需要的预紧力和预紧力矩。采用有限元法计算直线共轭内啮合齿轮泵在承受工作载荷之后,在不同螺栓预紧力作用下泵轴向间隙的值,并得出轴向间隙随预紧力的变化规律。同时,对直线共轭内啮合齿轮泵壳体的强度与动刚度进行了校核分析。

关键词：直线共轭内啮合齿轮泵径向力强度最优间隙螺栓预紧力

高速履带车辆静液压传动系统结构探索性设计研究

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高速履带车辆静液压传动系统结构探索性设计研究

作者：邱彦天津大学

学位级别：硕士

本文提出了车轮单独多马达驱动的静液压传动系统设计布局。该系统以容积式定量特种转子泵专利技术作为核心技术支撑,可驱动履带车辆至时速70千米/小时。文中首先简化建立了该项专利技术的数学模型,并且利用传统方法进行结构设计,完成了... 详细信息

本文提出了车轮单独多马达驱动的静液压传动系统设计布局。该系统以容积式定量特种转子泵专利技术作为核心技术支撑,可驱动履带车辆至时速70千米/小时。文中首先简化建立了该项专利技术的数学模型,并且利用传统方法进行结构设计,完成了马达和泵的子系统装配和细节结构设计。同时通过建立功率损失最小的目标函数,实现了系统径向、轴向最优间隙的寻优。其次,借助有限元数值模拟手段,在对系统结构第四强度等效应力的分析基础上,发现、修改并且优化了原系统结构设计中的缺陷和不合理部分。而对ZG34CrNiMo和超因瓦合金材料零件的热——变形耦合对比分析结果显示:系统密封间隙的轴向热变形可以由叶片壳体自匹配抵消;而径向间隙则不能。为了减小热变形对径向间隙的影响,建议零件材料运用超因瓦合金材料。同时为了避免产生空化现象,文中采用计算流体动力学工具来模拟泵系吸油口流场,仿真结果给出了避免空化所必须的最小系统内外界压差数值。文章最后完成全新的主控阀的原理和结构实现设计。该设计可以实现车体的无半径转向和后退,从而替代了中央驱动方式的差速器。

关键词：静液压驱动系统容积式定量泵有限元计算流体动力学最优间隙热变形

大气压脉冲调制射频放电中活性粒子演化特性的数值模拟研究

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大气压脉冲调制射频放电中活性粒子演化特性的数值模拟研究

作者：匙阳阳山东大学

学位级别：硕士

自二十世纪以来,低温等离子体开始在切割、焊接、喷镀、表面改性、薄膜沉积、刻蚀等工业方面得到广泛应用,而大部分应用尤其是喷涂、表面改性、化学气相沉积等需要均匀温和处理的工业则需要大面积、均匀、稳定又不失活性的低温等离子体... 详细信息

自二十世纪以来,低温等离子体开始在切割、焊接、喷镀、表面改性、薄膜沉积、刻蚀等工业方面得到广泛应用,而大部分应用尤其是喷涂、表面改性、化学气相沉积等需要均匀温和处理的工业则需要大面积、均匀、稳定又不失活性的低温等离子体。为得到这种等离子体,专家学者们提出了很多方法,如覆盖介质的介质阻挡放电、使用脉冲源的脉冲放电、将放电尺寸缩小的微等离子体放电、将电源频率提高的射频容性放电等,都从各方面不同程度地提高了放电的均匀性和稳定性,使等离子体工业应用技术得到了长足的发展。与介质阻挡放电相比,大气压射频容性放电可以产生更多的电子密度和更高的电子温度,而且其对真空设备的摆脱使其比低气压辉光放电得到更广泛的应用。为优化大气压射频容性放电以得到更高的电子密度,本文首先从经济性的角度(固定功率)利用一维流体模型进行数值仿真,得到大气压射频容性放电中电子密度和电子温度随极板间隙的演化,发现前者随极板间隙的演化趋势近似呈现钟形,“钟”的最顶端所对应的间隙即是放电的最优间隙。随后进一步研究了更高电源频率下的这种最优间隙,发现随着频率的升高,最优间隙越小;这是因为在更高的频率下,电子在一个周期内的运动路径变短,把电子束缚在空间中所需要的间隙也就变短。为得到均匀稳定大面积的低温等离子体,近些年来研究者们提出了一种新的放电形式—脉冲调制放电,它是通过对(射频)电源的周期性开断使气体发生不连续的放电从而达到抑制高温发展和节省功率的目的。本文第四章就是研究了这种脉冲调制放电,对电子密度、电子温度及各活性粒子随占空比、调制频率及氧含量演化的规律进行了探讨,发现在某些占空比下电子密度反而高于连续放电的情况,并从化学反应的角度对这种现象作出了解释。最后在第五章将放电间隙缩小一个量级,并将频率提高,研究了微等离子体放电在脉冲调制下的异常,发现在电源开通后的第一个射频周期,放电电流异常强烈,并从数值角度分析了这种异常的原因;随后同样也对宏观放电电流及微观电子密度、各活性粒子密度随占空比的演化规律进行了揭示。一方面,利用仿真结果可以发现放电机理随参数的演化,可以预测更广参数范围内的放电现象及物理机制,对放电理论的发展有促进作用;另一方面,活性粒子随各参数的演化规律对于工业中活性粒子数目及能量的调节有着相当的指导意义,有很重要的应用价值。

关键词：大气压射频放电电子密度最优间隙脉冲调制放电活性粒子

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挖掘装载机用的内置变速泵优化设计

液压气动与密封 2010年第11期30卷 59-61页

作者：吕长流福州大学液压件厂福建福州350002

基于使用在装载机的普通外置变速泵及液压系统结构,设计适合挖掘装载机的内置变速泵,即能有效减少元件泄漏,降低成本、优化系统结构,也改善变速泵性能、降低噪音,延长寿命。

关键词：内置变速泵最优间隙结构性能