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气缸冲击解析的仿真方法与轴套结构对其影响分析

发布时间:2020-03-23 23:30
【摘要】:气缸的冲击特性是气缸疲劳寿命的关键影响因素。针对气缸高寿命的应用需求,有必要对气缸的冲击特性进行解析,分析影响气缸冲击特性的因素及其影响规律。仿真分析是气缸冲击解析最有效的方法,但行之有效的仿真分析方法涉及到解析的效率和解析结果的精确性。因此,本文结合气缸冲击解析仿真、气缸冲击解析试验和试验设计方法(DOE),研究气缸冲击解析的仿真方法,主要工作如下:(1)建立气缸冲击解析仿真的三维结构模型,对材料设置、接触设置进行阐述;研究仿真中的网格划分方法,通过正交试验的极差分析确定气缸各部件网格尺寸;以专用选型软件所得特性曲线为依据,建立气缸冲击解析数学模型;运用MATLAB/Simulink仿真获得气缸有杆腔、无杆腔压力和所受摩擦力等载荷数据,对边界条件与求解参数进行设置;构建气缸冲击解析的仿真模型,实现气缸冲击全过程的仿真,得到相应仿真结果,提出气缸冲击解析仿真方法。(2)为验证气缸冲击解析仿真模型与方法的可靠性,设计气缸冲击试验系统,对气缸冲击试验气动回路进行设计,完成试验系统元器件的选型;采用LabVIEW软件设计试验数据采集单元,设计与构建气缸冲击试验台;通过试验获得气缸冲击有杆腔、无杆腔的压力数据,气缸位移、速度和冲击力数据;通过与冲击解析仿真压力载荷、结果的对比,验证有限元仿真模型与方法的可靠性。(3)运用正交试验和响应面法,结合气缸冲击解析仿真模型,探究气缸轴套厚度、宽度、倒角和圆角等结构参数对冲击状况下应力特性的影响,进而获得轴套结构参数影响的主次顺序和显著性,分析轴套应力受其结构参数影响的规律与趋势,并对轴套结构进行优化与仿真验证;对比分析正交试验和响应面法的工程适用性,为气缸轴套的结构优化提供指导。本文构建气缸冲击解析的仿真模型,提出气缸冲击解析的仿真方法,并通过气缸冲击试验对其进行验证。所提出的冲击解析仿真方法能较为准确、全面地描述气缸的冲击特性,最后结合DOE对气缸轴套进行结构优化;为同类仿真分析提供可借鉴的方法,为气缸结构设计与优化和气缸寿命提升提供指导,缩短研发周期。
【图文】:

二维结构,气缸,铝合金


图 1-1 CG 气缸二维结构图表 1-1 CG 气缸零部件序号名称 材质序号名称 材质序号名称 材质1杆侧端盖铝合金 9 耐磨环 树脂 17 缓冲密封圈 B 聚氨酯2缸筒端盖铝合金 10 杆端螺母 碳钢 18 无杆侧缸盖 铝合金3 活塞 铝合金 11 缓冲套 A 铝合金 19 缸筒 铝合金4 活塞杆 不锈钢 12 缓冲套 B 铝合金 20 杆密封圈 NBR5 轴套 铜合金 13密封圈压板轧制钢 21 活塞密封圈 NBR6 缓冲垫 树脂 14 缓冲阀 碳钢 22 缸筒静密封圈 NBR7 缓冲垫 树脂 15 钢球 碳钢 23 阀密封圈 NBR8弹性挡圈不锈钢 16缓冲密封圈 A聚氨酯由图 1-1 和表 1-1 可知,CG 气缸包含气缓冲形式与垫缓冲形式两种,主要

气缸,实物,排气腔


图 1-2 CG1ZN32-100Z 气缸实物CG 气缸的工作循环包含冲程与回程。气缸活塞的冲程与回程运动主要部分,分别是加速启动阶段、运行碰撞阶段以及稳定保持阶段。气缸气腔为无杆腔,排气腔为有杆腔,回程时则相反。在加速启动阶段,,从进气口进入,进气后进气腔压力上升,同时排气腔通过排气口向外排气腔压力下降;当活塞左右两侧的压力差高于气缸动作压力时,活动。在运行碰撞阶段,活塞被推动,与进气口相连的进气腔处于进气状容积不断增大;与大气相连的排气腔处于排气状态,腔内容积不断减进气和排气时的阻抗及负载大小的影响,进气和排气腔内部的压力变同,因此影响到气缸的输出力与运动速度。活塞在运动中的速度和所是变化的,碰撞时会产生较大的应力。在稳定保持阶段,活塞与端盖产生回弹现象,在进、排气腔内的压力差作用下,出现二次碰撞,其持续至活塞稳定于行程末端。因此,CG 气缸的冲击特性主要包括:
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH138

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本文编号:2597432

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