往复泵曲柄滑块机构的运动学分析.pdf

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1、机械工程师MECHAN}CALENGINEER往复泵曲柄滑块机构的运动学分析付子豪，翟国栋(中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院，北京100083)摘要：基于往复式泵的结构及工作原理，文中用解析法对往复泵中的曲柄滑块机构滑块的运动规律进行了分析与讨论，其中对滑块的速度和加速度进行了定量表征，并建立了凸柄滑块的运动本构方程。对于曲柄的特定位置，以C语言程序编程对滑块的相关特征参数进行了计算。这些结果表明：文中探索的曲柄滑块机构运动学分析研究方法具有计算精度高、分析方便、通用性强的特点。因此，该研究对实际曲柄滑块机构的逆向设计具有重要的参考

2、价值和指导意义。关键词：往复式抽水泵；曲柄滑块；运动分析中图分类号：TH133文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)12一0119-04KinematicsAnalysisontheCrankSliderofReciprocatingPumpFUZihao，ZHAIGuodong(SchoolofElectricalandInformationEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijin9100083，China)Abstract：Base

3、donthestructuralcharacterizationsandworkingprincipleofreciprocatingpump，theanalyticalmethodisusedtoanalyzetheslidermotionlowofcrank-slidermechanisminreciprocatingpump，inwhichthevelocityandaccelerationofthesliderarequantitativelycharacterized．Thispaperestablishestheconstit

4、utiveequationofmotionofslidercrankmechanism．Forthespecificpositionofthecrank，therelatedcharacteristicparametersoftheslidingblockarecalculatedusingtheCprogramminglanguageprogram．Theseresultsindicatethatthismethodhastheadvantagesofhighaccuracy，simpleandstrongcommonality．The

5、refore，thisstudyhasimportantreferencevalueandguidingsignificanceforthedesignoftheactualcrankslidermechanism．Keywords：reciprocatingpump；crankslider；kinematicanalysis0引言在往复式泵的结构设计中，往往需要对其主体机构曲柄滑块机构进行运动学及强度分析，并且根据运动学分析结果建立起相应的数学模型。随着计算机技术的普及，借助c语言编程手段，可以绘制出各机构元件的运动轨迹曲线，并可在运动

6、学研究的基础上，再进行机构的强度学分析，设计出合理的应力分布等。目前，对曲柄滑块机构的运动学分析研究，有四种主要理论研究方法：函数法、矢量法、运动图解法、解析法，在理论研究方法的基础上，可以通过simulink软件建立仿真模型，对滑块进行运动分析，得到偏置式曲柄滑块机构的运动曲线。本文根据一般往复式水泵的结构尺寸和工况，用解析法对曲柄滑块结构中最重要的滑块元件进行了运动学分析和讨论，通过计算机求解方程，解得任意位置的精确解，为大型工业用水设备的设计提供参考。1往复式泵的结构往复式泵主要南动力端、液力端、盘根盒(填料函)一筹笔—#筝≯一5、

7、d【Jr币【_’／L、～7一f[—]-[—]，亡

8、[二了一I[二了一图1往复泵工作原理图t缸2．活塞3．曲柄连杆机构4．排气阀5．吸气阀总成、箱体、底座总成、阀门等部件组成。往复式泵是一种容积式泵(见图1)，利用活塞或柱塞在泵缸内的往复运动来输送液体，再通过曲柄滑块机构的运动使工作腔里发生容积周期性的变化来达到输送液体的目的。2往复式抽水泵的运动学分析往复式抽水泵可以简化为偏置式曲柄滑块机构，其运动分析包括速度分析和加速度分析。一般情况下，构件的运动参量(位移、速度、加速度、角位移、角速度、角加速度)是机构位置的函数，而机构的位置是由机构

9、的运动几何图形确定的。由于曲柄滑块机构(见图2)为一个变化的几何图形，因而运动参量也发生变化。用解析法进行机构的运动分析时，先建立被研究对象的位置方程，通过对时间求导，得到速度方程，再次求导，