往复泵因其自身某些独特的性能优势至今仍被广泛使用,尤其在石油钻井和矿山机械等工程领域中占有相当高的地位。随着现代工业技术的快速发展,往复泵的性能要求越来越高,结构,材料,制造工艺甚至工作原理都发生了新的变化。本文针对传统往复泵存在的结构复杂、流量波动较大,凸轮驱动往复泵寿命短等问题,提出了一种凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵。凸轮机构和齿扇齿条机构交替工作驱动该往复泵的活塞做往复运动,使活塞实现匀加速—匀速—匀减速的运动规律。既可达到往复泵可靠换向的目的,又可实现往复泵所需的运动规律以满足往复泵流量特性的需要。该往复泵具有换向控制简单、流量压力波动小、性能可靠以及易于实现长冲程、低冲次等诸多特点。本文对凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵的研究,主要包括以下几个方面:(1)完成了新型往复泵动力端结构及总体传动方案的设计。参照传统往复泵的性能参数,设计出了新型往复泵的技术参数,在此基础上完成了动力端主要零部件的设计,并进一步对新型往复泵动力端机构与传统曲柄滑块机构的机械传动效率进行了对比分析。(2)分析了新型往复泵活塞的运动规律,建立了单缸及三缸运动学模型。在此基础上分析了新型往复泵的流量特性,推导出了三缸瞬时流量及总瞬时流量公式,计算出了新型往复泵的流量脉动率。同时,得到了各缸活塞组件相位误差角与流量脉动率之间的关系。(3)基于水动力学计算出新型往复泵工作过程中作用于活塞表面的压力变化规律,采用RecurDyn软件对新型三缸往复泵进行了刚体动力学仿真,得到了活塞的速度、位移以及输入轴转矩,并与理论设计值进行对比分析。(4)在刚体动力学仿真分析的基础上,考虑动力端部件工作过程中的变形,对新型三缸往复泵进行了刚柔耦合动力学仿真,并与刚体动力学仿真及理论设计值进行对比分析。