隔膜泵属于往复泵中的一种,但与传统往复泵相比,其液力端与动力端被橡胶隔膜隔开,将输送的浆料与动力端部件相互隔离,避免了浆料中磨砺性颗粒对传动部件的磨损。此外,隔膜泵以其液力端工作机理的独特优势,适用于输送高粘度液体、固液两相流的工业浆料。但目前,现有的隔膜泵却也普遍存在流量系数低、排出压力脉动等问题。针对这一情况,本论文对隔膜泵的动力端输出速度与液力端吸、排液性能提出改进,并具体设计了一款新型隔膜泵,相关的研究工作主要围绕以下五个方面展开:(1)分析了传统隔膜泵中动力端滑块的运动速度与泵流量之间的关系,明确了滑块运动速度的正弦波动是造成瞬时流量脉动变化的主要原因。提出了以非圆齿轮-曲柄滑块组合机构取代曲柄滑块机构,并对组合机构的数学模型进行优化计算,得出组合机构中椭圆齿轮偏心率、曲拐偏心距与连杆长度比值主要参数。为设计新型隔膜泵传动机构打下基础。(2)以单作用隔膜泵为研究对象,推导其理论流量、流量不均匀系数等主要参数,分析了低流量系数与脉动流对输液管道及泵体造成的压力损伤。为提高隔膜泵排液性能,运用引流原理指导对传统液力端结构的设计,相关的研究为隔膜泵液力端设计奠定基础。(3)在隔膜泵传动机构中,连杆和曲轴是易损件。对隔膜泵传动机构做动力学研究,为有限元分析提供了理论指导。在样机制造前,对曲轴、连杆部件进行疲劳寿命分析,并查看零部件的疲劳安全因子与损伤云图。(4)传动机构中曲轴受力复杂。为获得曲轴在动态激励作用下的响应,对曲轴进行模态分析与谐响应分析。通过模态分析可获得其固有频率和各频率值下曲轴可能发生的振动形式。查看谐响应分析后,提取曲轴在激励作用下的位移幅值响应谱,判断曲轴是否能克服共振。(5)泵阀是液力端中的主要部件,为获取阀隙的流速规律,并指导进液端结构设计。以进液阀为例,对阀隙流场仿真计算,完成对进液口与进液阀的物理模型简化与建立、介绍湍流数学分析模型,设置流场分析中参数,根据分析结果指导进液端结构的改进。本文对以上内容研究结果表明,新型隔膜泵动力端输出速度接近匀速,减小机构的往复惯性力与脉动流对泵体的冲击;改进后的液力端腔体结构,提高了泵的流量系数;查看其曲轴与连杆的疲劳安全因子云图,数值均大于1,则在设计寿命下安全工作;通过查看曲轴瞬态响应值,曲轴能够克服连杆对其作用的瞬态激励,不发生共振现象;通过对阀隙流场速度分布云图和进液端的流线分析,得到阀隙内流速大,而且进液端出现漩涡现象,为避免不利现象,略增大阀体的锥角度数,改善液力端进液结构。