隔膜泵隶属于往复泵的范畴,与传统往复泵的区别在于,在隔膜泵的动力端和液力端之间有一层橡胶隔膜,将输送的物料与动力端各部件隔开,避免了腐蚀性或磨砂型物料对动力端各构件的腐蚀或磨损,十分有效地保护了隔膜泵传动端各个构件。随着隔膜泵的广泛使用,对隔膜泵动力端关键部件的性能要求也越来越高,本文针对现今对隔膜泵向高速、高强度、重载方向的发展的需求,以输送高温、高压物料、固液两相流工业浆料为应用背景,以1400HP隔膜泵动力端关键部件为本文研究对象,围绕1400HP隔膜泵曲轴、连杆、十字头结构强度问题,开展隔膜泵动力端性能研究,并在强度分析的基础上,对曲轴结构进行优化。本文所做的主要工作如下:对1400HP隔膜泵动力端(曲轴、连杆、十字头)进行三维建模,根据运动学及动力学原理并结合1400HP隔膜泵基本参数对隔膜泵液力端和动力端分别进行计算,推导出隔膜泵液力端橡胶隔膜在一个周期内的受压情况,推导出曲轴连杆机构在整个工作过程中的运动规律,并利用Matlab编程求解在一个冲程范围内的各个零部件间的受力情况,为之后有限元静力学和动力学分析奠定基础。基于理论知识对连杆、曲轴、十字头进行了结构强度和稳定性校核,利用Ansys对曲轴、连杆每隔30~°进行结构强度分析,并对曲轴进行了疲劳寿命分析。得到连杆大、小头与杆身连接过渡圆角处和连杆大、小头轴承挡板处出现应力集中,连杆小头轴承挡板处应力值最大;曲轴最大应力出现在左右两端主轴颈支撑处;利用Ansys十字头最大受力情况下进行静力学分析,得到十字头应力集中点出现在上下两个环形槽边缘处。所得结果均远远小于材料的屈服强度,证明动力端各结构满足结构强度要求。基于Ansys对1400HP隔膜泵动力端关键部件进行模态及谐响应分析,主要计算了曲轴、连杆、十字头的前6阶固有频率及振型,分析发生共振频率及对部件振动的影响规律。基于Ansys对隔膜泵曲轴进行结构优化分析,在保证力学性能与安全性的基础上,得出使曲轴质量最小的参数组合,并对优化后的曲轴进行模态检验与谐响应分析。