[发明专利]单圆锥滚柱二维柱塞电机泵及凸轮轮廓曲面设计方法

权利要求书

1.单圆锥滚柱二维柱塞电机泵，其特征在于：包括电机泵外壳，电机泵外壳内设有转子、定子以及位于转子内部的柱塞泵体；柱塞泵体包括外泵体和内泵体，外泵体具有内腔，内腔中从左至右安装有内泵体和凸轮组件；内泵体的左端面设有吸油孔和排油孔，缸体的外表面设有第一半环形槽和第二半环形槽，吸油孔与第一半环形槽连通，排油孔与第二半环形槽连通；缸体内设有柱塞，柱塞固定连接在泵轴上，且柱塞可沿缸体的轴向作直线往复运动；柱塞的左端与缸体围合成左腔室，柱塞的右端与缸体围合成右腔室，左腔室、右腔室的容积随柱塞的往复运动变化，当柱塞从最左端往最右端轴向运动时，左腔室容积逐渐变大，右腔室容积逐渐变小；相反，当柱塞从最右端往最左端轴向运动时，右腔室容积逐渐变大，左腔室容积逐渐变小；

柱塞的外表面间隔均布有开口方向相反的左配流槽和右配流槽各两个，左配流槽和右配流槽的槽口位置相互错开布置，缸体与左配流槽和右配流槽相对应的位置设有吸油窗口和排油窗口，吸油窗口与第一半环形槽连通，排油窗口与第二半环形槽连通；

所述凸轮组件包括左凸轮、右凸轮，左凸轮、右凸轮朝向相对的轴向端面上分别设有凸轮轮廓曲面，凸轮轮廓曲面沿左凸轮、右凸轮轴向的投影呈圆环形，并带有轴向的周期性起伏；左凸轮的凸轮轮廓曲面与右凸轮的凸轮轮廓曲面的相位差90度，左凸轮的凸轮轮廓曲面最高点和最低点分别与右凸轮的凸轮轮廓曲面的最低点和最高点相对应；泵轴上且位于凸轮组件之间的位置固定连接有滚轮组件，滚轮组件包括滚轮架，滚轮架径向穿设泵轴，滚轮架的两端穿出泵轴外并转动连接有滚轮，滚轮与左、右凸轮配合转动；

泵轴的右端径向穿设有固定轴，固定轴的两端连接有轴承，泵轴的右端套设有滑套，滑套的右端与转子固定连接；滑套上与轴承相对应的位置的开设有轴向的滑槽，滑槽的左端贯穿滑套；滑槽内设有轴承，轴承可在滑槽内滚动；柱塞在随泵轴转动的同时，在凸轮组件的约束下做直线往复运动；柱塞上的左配流槽和右配流槽分别与缸体上的吸油窗口、排油窗口发生沟通，容积逐渐变大的腔室吸油，容积逐渐减小的腔室排油。

2.如权利要求1所述的单圆锥滚柱二维柱塞电机泵，其特征在于：所述凸轮轮廓曲面包括4段曲面，4段曲面包括依次连接的开始区段、加速区段、减速区段、结束区段，开始区段设置在凸轮轮廓曲面的外死点附近，幅角设置在1°～3°；加速区段为外凸曲面；减速区端为内凹曲面，结束区段设置在凸轮轮廓曲面的内死点附近。

3.如权利要求2所述的单圆锥滚柱二维柱塞电机泵中凸轮轮廓曲面的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照基于最小接触应力思想的设计方法，使得输出转矩保持不变，则

式中，在直角坐标系中，P为经过滚轮中点的垂直作用力，T为过滚轮中点的水平作用力，N轨道与滚轮间的法向作用力，

为滚轮中心沿凸轮运动轨迹的一阶导数，R为滚轮上下底面高的一半，R′为滚轮中心的运动轨迹，M为转矩，i为P和N夹角；

滚轮曲率半径：

r＝R′-R (1.4)

对于与凸轮线接触的滚轮接触应力，根据赫兹公式求得，具体如下：

式中，E为滚轮间弹性模量，μ为材料泊松比，c为线接触长度，σ为接触应力；求解上列方程式可以得到滚轮中心运动轨迹曲线的各点坐标(a，b)，具体如下：

根据公式(1.6)设计凸轮的曲面规律。