一种非对称导轨设计计算方法技术

本发明专利技术公开了一种非对称导轨设计计算方法，旨在降低二维活塞泵导轨所受轴向力，提高导轨寿命，解决了现有技术中非对称导轨设计难题。本发明专利技术的技术方案步骤如下：S1：曲线分为加速段和减速段；S2：通过非对称导轨的导轨行程h、额定转速n及角速度ω，计算得到加速段的加速度a

【技术实现步骤摘要】
一种非对称导轨设计计算方法


[0001]本专利技术涉及二维活塞泵关键件导轨的设计
，特别是指一种非对称导轨设计计算方法。

技术介绍

[0002]液压传动与控制技术自诞生以来，经过了充分的发展，在基础理论方面已很难有重大进展，其发展主要是在液压元件技术基础上，精益求精，同时积极与控制理论等其他领域新技术相互结合，使液压传动与控制技术向微型化、高压化、自动化、高精度、高效率的方向发展。在航空航天飞行器领域，液压元件的微型化与高压化，将有利于提高飞行器的有效载荷与机动性能，这是飞行器发展所追求的永恒目标。在机器人等行走机械领域，液压元件的微型化与高压化，将使得行走机械(如外骨骼机器人)更加灵巧与便于操控。在石油装备领域，液压元件的微型化与高压化，将有效提升石油装备的效能并降低其成本。在工程机械领域，液压元件的微型化与高压化，有利于工程机械的效能提升与节能减排。
[0003]二维活塞泵技术是颠覆性创新技术，具有集成化程度高，轻量化、微型化、高压化、抗污染、响应快、高效率、数字化的显著特点，在提升液压泵功率密度和机电综合控制方面有着原理性优势，是中国对世界液压泵阀
做出的重大贡献。论文“二维柱塞泵联轴器异常磨损产生机理研究[J].液压与气动，2020，(10)”已经分析出，导轨所受轴向力在加速段为液压力与惯性力的和，减速段为液压力与惯性力的差。因此，降低加速段的惯性力、增大减速段的惯性力可以有效降低导轨所受轴向力，提高导轨寿命，降低输入扭矩，提高功率重量比。如何设计一种非对称导轨能完美解决降低加速段加速度、提高减速段加速度的问题很有必要。

技术实现思路

[0004]针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种非对称导轨设计计算方法，旨在降低二维活塞泵导轨所受轴向力，提高导轨寿命，解决了现有技术中非对称导轨设计难题。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种非对称导轨设计计算方法，步骤如下：S1：设非对称导轨为等加等减速曲线，曲线分为加速段和减速段；
[0006]S2：通过非对称导轨的导轨行程h、额定转速n及角速度ω，计算得到加速段的加速度a
u
和减速段的加速度a
d
关系公式；
[0007]S3：采用类推法得到当加速段的加速度a
u
小于减速段的加速度a
d
时，加速度a
u
和加速度a
d
各自的关系表达式；
[0008]S4：对加速度a
u
和加速度a
d
分别求时间t的积分，得到转子组件轴向运动速度ν的表达式；
[0009]S5：对步骤S4中的转子组件轴向运动速度ν求时间t的积分，得到转子组件轴向位移s的表达式；
[0010]S6：将转子组件轴向位移s的公式进行变换，得到s关于角度θ的表达式，得到的s关
于角度θ的表达式即为导轨曲线轨迹函数。
[0011]步骤S2的具体计算过程为：加速段转子组件的速度为0～v0，v0为转子组件的最大速度，v0＝a
u
t
u
(1)，其中t
u
为加速段加速时间
[0012]减速段转子组件的速度为v0～0，v0＝a
d
t
d
(2)，其中t
d
为减速段减速时间
[0013]则a
u
t
u
＝a
d
t
d
ꢀꢀ
(3)，
[0014]a
u
t
u
＝a
d
t
d
ꢀꢀꢀ
(4)。
[0015]步骤S3的具体计算过程为：当a
u
:a
d
＝1:2时，根据得：
[0016][0017]当a
u
:a
d
＝1:1时，根据得：
[0018][0019]由式(5)、(6)可知，加速段加速度降低了1/4；
[0020]以此类推，当加速段的加速度a
u
小于减速段的加速度a
d
时，即a
u
:a
d
＝r，
[0021]r∈(0～1)时，
[0022]得到：
[0023]步骤S4的具体计算过程为：对公式(7)求时间t的积分，则转子组件轴向运动速度v为：
[0024]步骤S5的具体计算过程为：对公式(8)求时间t的积分，则转子组件轴向
[0025]位移s为：
[0026]步骤S5的具体计算过程为：令公式(9)中的ωt＝θ，则转子组件轴向位移s
[0027]变形为：
[0028]公式(10)为s关于角度θ的表达式即为导轨曲线轨迹函数。
[0029]所述非对称导轨的曲面对于过导轨最高点或最低点的平面不对称。
[0030]本专利技术通过计算与类推得到导轨曲面加速段加速度小于减速段加速度时的转子组件轴向位移，从而在有液压力存在的情况下，减小导轨所受的法向力，以达到降低输入扭矩脉动值和峰值扭矩的目的。本专利技术主要适用于二维活塞泵关键零件导轨设计、高压共轨泵凸轮设计及部分机械臂运动机构等场合设计，为导轨设计提供一种精确且简单的计算方法，具有极高的推广价值。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为二维活塞泵结构示意图。
[0033]图2为非对称导轨结构侧视示意图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]如图1所示，实施例1，一种非对称导轨设计计算方法，该方法同样适用于正弦曲线或余弦曲线等其他曲线。本实施例中以等加等减速曲线为例进行说明。具体步骤如下：S1：设非对称导轨A为等加等减速曲线；曲线分为加速段和减速段；
[0036]S2：通过非对称导轨的导轨行程h、额定转速n及角速度ω，计算得到加速段的加速度a
u
和减速段的加速度a
d
关系公式；
[0037]S3：采用类推法得到当加速段的加速度a
u
小于减速段的加速度a
d
时，加速度a
u
和加速度a
d
各自的关系表达式；
[0038]S4：对加速度a
u
和加速度a
d
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称导轨设计计算方法，其特征在于：步骤如下：S1：设非对称导轨为等加等减速曲线，曲线分为加速段和减速段；S2：通过非对称导轨的导轨行程h、额定转速n及角速度ω，计算得到加速段的加速度a
u
和减速段的加速度a
d
关系公式；S3：采用类推法得到当加速段的加速度a
u
小于减速段的加速度a
d
时，加速度a
u
和加速度a
d
各自的关系表达式；S4：对加速度a
u
和加速度a
d
分别求时间t的积分，得到转子组件轴向运动速度ν的表达式；S5：对步骤S4中的转子组件轴向运动速度ν求时间t的积分，得到转子组件轴向位移s的表达式；S6：将转子组件轴向位移s的公式进行变换，得到s关于角度θ的表达式，得到的s关于角度θ的表达式即为导轨曲线轨迹函数。2.根据权利要求1所述的非对称导轨设计计算方法，其特征在于：步骤S2的具体计算过程为：加速段转子组件的速度为0～v0，v0为转子组件的最大速度，v0＝a
u
t
u
ꢀꢀꢀ
(1)，其中t
u
为加速段加速时间减速段转子组件的速度为v0～0，v0＝a
d
t
d
ꢀꢀ
(2)，其中t
d
为减速段减速时间则a
u
t
u
＝a

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文亮，张琼伟，周洪学，王珊，李萌，王红利，陈世浩，刘可可，付静，鲁小强，
申请(专利权)人：河南航天液压气动技术有限公司，
类型：发明
国别省市：