本文關(guān)鍵詞：類擺線轉(zhuǎn)子泵設計方法及仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：泵作為工業(yè)的心臟,廣泛用于礦業(yè)、航空航天、船舶制造業(yè)、電力部門等領域�，F(xiàn)有大排量、中壓力的泵存在著諸多不足,對此本課題研發(fā)了一種新型大排量泵。廣義而言,發(fā)動機也屬于流體機械。三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機作為一種新型發(fā)動機,具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小的優(yōu)勢。所以基于三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機可以衍生研制出類擺線轉(zhuǎn)子泵,這種新型轉(zhuǎn)子泵具有結(jié)構(gòu)簡單、流量大、揚程高等優(yōu)點�；诖�,本課題主要開展了以下研究工作:(1)設計方法的建立及理論分析:剖析闡釋了類擺線轉(zhuǎn)子泵的工作原理及結(jié)構(gòu);在此基礎上,應用微積分法,推導了缸體和轉(zhuǎn)子型線方程。結(jié)合轉(zhuǎn)子和缸體型線的運動軌跡,分析了流量和流量脈動率變化規(guī)律;并對運動構(gòu)件如轉(zhuǎn)子、軸、密封片進行了力學分析。(2)類擺線轉(zhuǎn)子泵的優(yōu)化設計:以單位質(zhì)量流量最大為目標,建立目標函數(shù)方程并確定了相對應的設計參數(shù)。根據(jù)設計要求推導約束函數(shù),如流量、尺寸、強度等;建立了參數(shù)設計方程。采用MATLAB優(yōu)化工具箱,分析得出了泵的設計參數(shù)。然后建立了泵外殼的優(yōu)化模型和設計變量。在此基礎上,分析了泵外殼的固有振型,對影響設計精度的固有頻率、最大強度及軸心變形量進行約束,確定約束函數(shù),仿真分析得出了泵外殼的最佳厚度,實現(xiàn)了泵的輕量化設計。(3)核心傳動部件的有限元分析:基于彈性力學理論,建立了軸、轉(zhuǎn)子有限元模型,結(jié)合實際工況,進行了靜力學分析。對不同模數(shù)的齒輪受載情況進行了動態(tài)嚙合分析,研究了模數(shù)與齒輪最大應力及傳動誤差的關(guān)系�；诜治龅贸龅淖罴妖X輪模數(shù),分析了變位系數(shù)與最大應力及傳動誤差的變化規(guī)律。(4)泵內(nèi)部的流場研究:基于流體力學理論,建立了泵的二維動網(wǎng)格湍流模型。分析了在額定工況下,內(nèi)部壓力場及速度場分布情況。細化轉(zhuǎn)子與缸體的間隙處網(wǎng)格,模擬計算了間隙與流量特性的變化關(guān)系。研究了輸送不同介質(zhì)的流動特性的差異,如水、汽油及柴油。在不同轉(zhuǎn)速、壓力工況下,分析了泵性能的變化情況。(5)核心零件的加工與整機的測試:闡述了核心零件的加工方法和加工工藝,如缸體、轉(zhuǎn)子、齒輪等。完成了樣機的裝配并設計搭建了試驗臺,試驗研究了轉(zhuǎn)速和輸出壓力對泵的容積效率和總效率的影響。
【關(guān)鍵詞】：類擺線轉(zhuǎn)子泵 型線方程 優(yōu)化設計 有限元分析 流場研究
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH326
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 泵的綜述9
• 1.2 大排量泵的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 螺桿泵的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 離心泵的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 三角轉(zhuǎn)子機的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 課題學術(shù)和實用意義14-15
• 1.5 本文研究目的與內(nèi)容15-17
• 2 類擺線轉(zhuǎn)子泵工作原理與設計方法17-41
• 2.1 類擺線轉(zhuǎn)子泵結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2 類擺線轉(zhuǎn)子泵工作原理18-19
• 2.3 缸體及轉(zhuǎn)子型線方程19-23
• 2.3.1 缸體型線方程19-21
• 2.3.2 轉(zhuǎn)子型線方程21-23
• 2.4 密封設計23-26
• 2.5 流量特性26-30
• 2.5.1 流量26-27
• 2.5.2 流量脈動性27-30
• 2.6 進出口設計30-33
• 2.6.1 徑向方式設計31
• 2.6.2 混合方式設計31-33
• 2.7 構(gòu)件的力學研究33-40
• 2.7.1 轉(zhuǎn)子的力學分析33-35
• 2.7.2 偏心軸頸的力學分析35-37
• 2.7.3 密封片力學分析37-39
• 2.7.4 離心力的平衡39-40
• 2.8 本章小結(jié)40-41
• 3 類擺線轉(zhuǎn)子泵的優(yōu)化設計41-53
• 3.1 引言41
• 3.2 參數(shù)優(yōu)化41-46
• 3.2.1 目標函數(shù)42
• 3.2.2 設計變量42-43
• 3.2.3 約束函數(shù)43-45
• 3.2.4 計算求解45-46
• 3.3 外殼尺寸優(yōu)化46-52
• 3.3.1 尺寸優(yōu)化設計變量46-47
• 3.3.2 尺寸優(yōu)化約束函數(shù)47-50
• 3.3.3 尺寸優(yōu)化結(jié)果分析與驗證50-52
• 3.4 本章結(jié)論52-53
• 4 類擺線轉(zhuǎn)子泵核心零件有限元分析53-65
• 4.1 泵結(jié)構(gòu)靜力分析53-56
• 4.1.1 靜態(tài)有限元法理論53-54
• 4.1.2 模型的建立54-55
• 4.1.3 載荷及約束55
• 4.1.4 靜力結(jié)果分析55-56
• 4.2 齒輪動態(tài)嚙合分析56-63
• 4.2.1 齒輪傳動理論57-58
• 4.2.2 齒輪動態(tài)嚙合模型及加載58
• 4.2.3 動態(tài)嚙合結(jié)果分析58-63
• 4.3 本章小結(jié)63-65
• 5 類擺線轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部流場分析65-85
• 5.1 流體動力學數(shù)學模型65-66
• 5.2 有限元模型與邊界條件66-67
• 5.3 壓力場分析67-69
• 5.4 速度場分析69-72
• 5.5 不同間隙下流動特性72-76
• 5.6 不同介質(zhì)流動特性分析76-79
• 5.7 不同工況下流動特性分析79-82
• 5.7.1 不同轉(zhuǎn)速流體特性分析79-80
• 5.7.2 不同壓強差流量特性分析80-82
• 5.8 本章小結(jié)82-85
• 6 類擺線轉(zhuǎn)子泵樣機制作及實驗研究85-93
• 6.1 主要零件的加工制造85-87
• 6.1.1 缸體的加工85
• 6.1.2 轉(zhuǎn)子的加工85-86
• 6.1.3 內(nèi)嚙合齒輪對的加工86-87
• 6.2 泵性能測試實驗87-90
• 6.2.1 性能參數(shù)87
• 6.2.2 實驗臺設計87-90
• 6.3 實驗結(jié)果與分析90-92
• 6.3.1 轉(zhuǎn)速的影響90-91
• 6.3.2 輸出壓強的影響91-92
• 6.4 本章小結(jié)92-93
• 7 結(jié)論與展望93-95
• 7.1 全文總結(jié)93-94
• 7.2 展望及后續(xù)工作94-95
• 致謝95-97
• 參考文獻97-101

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  本文關(guān)鍵詞：類擺線轉(zhuǎn)子泵設計方法及仿真分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：252423