有限元分析在气扳机冲击块设计中的应用

发布时间：2017-05-02 01:05

  本文关键词：有限元分析在气扳机冲击块设计中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气扳机又称风扳机，其中冲击块式的气扳机是利用1个旋转冲击机构将风动发动机输出轴的扭距放大数十倍，旋转冲击机构是气扳机中的关键部件，冲击块又是旋转冲击机构中的核心零件，冲击块的性能好坏直接影响气扳机的输出扭距和寿命；气动工具行业在设计气扳机的冲击块时，通常参考国外样机的冲击块进行设计，冲击块由于形状复杂，同时由于制造误差，参考的样机已经使用过等多种原因，初始设计的冲击块与原设计相差较大，常常会导致气扳机的输出扭距不足，冲击块的局部位置应力大，易失效； 另一方面气扳机的动力是高压空气，高压空气驱动风动发动机，，风动发动机带动冲击机构产生冲击输出扭距；但由于空气具有可压缩性,空气压力很难保持恒定；冲击机构发生冲击后，风动发动机的速度会降低很多，风动发动机施加给冲击机构的负载是不稳定的； 如果用传统的设计方法，做样机验证，改进设计，再做样机验证，再改进、再验证；花费的时间长，同时需要耗费大量的人力成本和实验成本。本课题结合动态扭距测试仪的使用，在CAE软件中给冲击机构施加恒定的模拟转速负载，使CAE中模拟负载产生的力学效果与实际负载力学效果相当；在初始设计的冲击块基础上,运用有限元分析的方法，通过对冲击块内腔形状的优化设计，有效降低了应力；通过对冲击块外形轮廓优化设计，适当增加了重量，增大了气扳机输出扭距；使得最终设计的冲击块达到的设计要求，大大缩短了开发时间，降低了研发成本。
【关键词】：冲击机构 冲击块 输出扭距 有限元 动态扭距 模拟转速
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH122
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究意义9-10
• 1.2 气扳机概述10-14
• 1.2.1 气扳机的原理简介11-13
• 1.2.2 气扳机的冲击机构简介13-14
• 1.3 本课题主要研究内容14-16
• 1.3.1 问题的描述14-15
• 1.3.2 初步优化改进方向15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 有限元法理论基础及软件简介17-32
• 2.1 弹性力学基础知识17-23
• 2.1.1 载荷、应力、应变、位移17-18
• 2.1.2 弹性力学的基本方程18-21
• 2.1.3 虚位移原理21-23
• 2.2 有限元法23-29
• 2.2.1 结构离散和单元分析24-27
• 2.2.2 总刚度矩阵集成27-28
• 2.2.3 载荷移置28-29
• 2.2.4 约束处理和求解线性方程组29
• 2.3 有限元分析软件简介29-30
• 2.4 有限元分析步骤30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 冲击机构运动分析和动态扭距测试32-40
• 3.1 冲击机构的运动分析32-34
• 3.2 气扳机冲击块的受力分析34-36
• 3.3 动态扭距测试36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 有限元模型的建立和前处理40-48
• 4.1 建立冲击机构的三维模型40-42
• 4.2 将冲击机构的三维模型导入到 HYPERMESH 中42
• 4.3 在 HYPERMESH 中定义材料属性42-43
• 4.4 对模型划分网格43-45
• 4.5 定义冲击机构模型的边界条件45
• 4.6 模型调试和负载的施加45-47
• 4.7 输出与 DYNA 软件接口的 K 文件47
• 4.8 本章小结47-48
• 第五章 有限元求解和优化设计48-59
• 5.1 求解方法和求解器的选择48-49
• 5.2 将 HYPERMESH 中的 K 文件导入到 LS-DYNA 中求解49
• 5.3 有限元模型的后处理49-51
• 5.4 冲击块的内腔形状优化对结果的影响51-54
• 5.5 冲击块的外形轮廓优化对结果的影响54-56
• 5.6 不同材料对结果的影响56-58
• 5.7 本章小结58-59
• 第六章 实验和结果对比59-65
• 6.1 实验的目的59
• 6.2 实验设备59-60
• 6.3 实验方法60-61
• 6.4 结果对比61-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第七章 总结与展望65-67
• 参考文献67-69
• 攻读学位期间公开发表的论文和成绩69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 姜建平;;摆块式冲击机构的运动分析[J];凿岩机械与风动工具;1987年04期

  本文关键词：有限元分析在气扳机冲击块设计中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：339976