基于气动驱动多级伸缩杆系统设计

发布时间：2017-05-24 20:22

  本文关键词：基于气动驱动多级伸缩杆系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,伸缩机构被广泛应用于农业、工业与国防兵器等行业中。但由于大型气动驱动伸缩机构自身的局限性,不具备广泛应用的条件。在伸缩机构驱动技术中,由于气动技术具有节能、无污染、高效、可靠等一系列的优点,得到了快速的发展。所以,在追求人和自然和谐发展的今天,对气动技术进行研究,并且大力发展与推广,无疑具有非常重要的工程意义与现实意义。本文基于气动技术研制了伸缩杆系统,该系统具有高效、清洁、无污染等一系列特点,符合我国可持续发展的基本国策。本文主要工作包括以下几个部分:1.伸缩杆系统设计。本文详细介绍了伸缩筒、回收系统、控制系统、气缸及气泵等部件结构、工作原理与功能。2.伸缩杆驱动原理研究和伸展过程的数值模拟。首先,本文详细阐述了气容放气过程基本特性:气体流动特性、参考状态参数、气体通过喷嘴的流动特性等,并且基于能量方程,建立了气体质量流量特性方程,同时建立了伸缩杆系统模型,推导出气缸的放气方程与伸缩杆的充气方程,运用MATLAB软件进行仿真计算;其次,利用Fluent软件建立了一个伸缩杆系统等效模型,对伸缩杆伸展过程进行计算流体力学数值模拟,得到气缸放气过程中气缸内与伸缩杆内的压力场变化情况,并且将仿真结果与MATLAB计算结果、实际时间三者进行对比。结果表明,实际时间介于MATLAB计算结果与仿真结果之间,且三者的差距很小。3.基于路面不平度随机激励的伸缩杆系统数值模拟与结构优化。这个部分包括:1)伸缩杆系统的随机振动分析。利用ANSYS Workbench软件建立了伸缩杆结构模型,通过对其进行随机振动分析,来研究不同工况对伸缩杆性能的影响;2)伸缩杆结构优化后数值模拟和对比。伸缩杆结构优化的目标是减少伸缩杆的质量,故以第一节伸缩筒的后限位套长度作为设计变量,将第二节至第十三节伸缩筒的前止环2和后限位套的尺寸与第一节伸缩筒的后限位套尺寸建立一定的数量关系,利用ANSYS Workbench软件来进行优化仿真,并且将优化前后所得到的随机振动分析结果进行比较。
【关键词】：伸缩杆系统 气动技术 Fluent软件 随机振动 结构优化
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH138
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 研究背景16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.2.1 容器充放气以及气体流量特性的研究现状16-18
• 1.2.2 伸缩结构的研究现状18-19
• 1.3 研究意义19
• 1.4 研究内容19-22
• 第二章 伸缩杆系统设计22-28
• 2.1 伸缩杆系统工作原理与构成22-23
• 2.2 各个部分具体组成及工作原理23-26
• 2.2.1 压缩空气源组成及工作原理23
• 2.2.2 伸缩杆组成与工作原理23-25
• 2.2.3 回收机构组成与工作原理25-26
• 2.3 本章小结26-28
• 第三章 伸缩杆驱动原理研究28-38
• 3.1 气体的流动特性28-30
• 3.1.1 一元（维）流动、二元（维）流动与三元（维）流动28-29
• 3.1.2 定常流动与非定常流动29
• 3.1.3 可压缩流动与不可压缩流动29-30
• 3.2 参考状态参数30
• 3.3 气体通过喷嘴的流动30-33
• 3.4 伸缩杆系统模型的建立与计算33-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 伸缩杆伸展过程数值模拟38-46
• 4.1 CFD软件简介38-39
• 4.2 数值模拟的参数设置39-42
• 4.2.1 气缸放气过程模型的基本假设39
• 4.2.2 几何模型的建立及网格划分39-40
• 4.2.3 模型参数及边界条件设置40-42
• 4.3 仿真结果与分析42-45
• 4.3.1 质量流量曲线42
• 4.3.2 放气过程中压力场变化42-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 基于随机激励的伸缩杆数值模拟46-64
• 5.1 路面不平度随机激励的生成46-50
• 5.1.1 随机不平度的功率谱函数46-48
• 5.1.2 车辆在不同路面激励下的振动模型48-49
• 5.1.3 车辆的振动谱49-50
• 5.2 伸缩杆模型建立50-53
• 5.2.1 伸缩杆模型简化50
• 5.2.2 伸缩杆结构数学模型的建立50-53
• 5.3 伸缩杆静力仿真与分析53-54
• 5.4 伸缩杆动力学仿真与分析54-62
• 5.4.1 模态分析结果54-56
• 5.4.2 随机振动分析结果56-62
• 5.5 本章小结62-64
• 第六章 伸缩杆结构优化后数值模拟和对比64-74
• 6.1 结构优化设计概述64-65
• 6.1.1 优化设计概述64
• 6.1.2 ANSYS Workbench结构优化分析简介64-65
• 6.2 伸缩杆优化后的结构65-69
• 6.2.1 伸缩杆结构优化设计参数定义65-67
• 6.2.2 优化设计结果67-69
• 6.3 优化后的数值模拟69-72
• 6.3.1 静力分析69
• 6.3.2 模态分析69-70
• 6.3.3 随机振动分析70-72
• 6.4 本章小结72-74
• 第七章 总结与展望74-76
• 7.1 总结74-75
• 7.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 作者简介82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李小宁;气动技术发展的趋势[J];机械制造与自动化;2003年02期

  本文关键词：基于气动驱动多级伸缩杆系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：391908