【摘要】：氣缸的沖擊特性是氣缸疲勞壽命的關(guān)鍵影響因素。針對氣缸高壽命的應(yīng)用需求,有必要對氣缸的沖擊特性進(jìn)行解析,分析影響氣缸沖擊特性的因素及其影響規(guī)律。仿真分析是氣缸沖擊解析最有效的方法,但行之有效的仿真分析方法涉及到解析的效率和解析結(jié)果的精確性。因此,本文結(jié)合氣缸沖擊解析仿真、氣缸沖擊解析試驗(yàn)和試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法(DOE),研究氣缸沖擊解析的仿真方法,主要工作如下:(1)建立氣缸沖擊解析仿真的三維結(jié)構(gòu)模型,對材料設(shè)置、接觸設(shè)置進(jìn)行闡述;研究仿真中的網(wǎng)格劃分方法,通過正交試驗(yàn)的極差分析確定氣缸各部件網(wǎng)格尺寸;以專用選型軟件所得特性曲線為依據(jù),建立氣缸沖擊解析數(shù)學(xué)模型;運(yùn)用MATLAB/Simulink仿真獲得氣缸有桿腔、無桿腔壓力和所受摩擦力等載荷數(shù)據(jù),對邊界條件與求解參數(shù)進(jìn)行設(shè)置;構(gòu)建氣缸沖擊解析的仿真模型,實(shí)現(xiàn)氣缸沖擊全過程的仿真,得到相應(yīng)仿真結(jié)果,提出氣缸沖擊解析仿真方法。(2)為驗(yàn)證氣缸沖擊解析仿真模型與方法的可靠性,設(shè)計(jì)氣缸沖擊試驗(yàn)系統(tǒng),對氣缸沖擊試驗(yàn)氣動(dòng)回路進(jìn)行設(shè)計(jì),完成試驗(yàn)系統(tǒng)元器件的選型;采用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集單元,設(shè)計(jì)與構(gòu)建氣缸沖擊試驗(yàn)臺(tái);通過試驗(yàn)獲得氣缸沖擊有桿腔、無桿腔的壓力數(shù)據(jù),氣缸位移、速度和沖擊力數(shù)據(jù);通過與沖擊解析仿真壓力載荷、結(jié)果的對比,驗(yàn)證有限元仿真模型與方法的可靠性。(3)運(yùn)用正交試驗(yàn)和響應(yīng)面法,結(jié)合氣缸沖擊解析仿真模型,探究氣缸軸套厚度、寬度、倒角和圓角等結(jié)構(gòu)參數(shù)對沖擊狀況下應(yīng)力特性的影響,進(jìn)而獲得軸套結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的主次順序和顯著性,分析軸套應(yīng)力受其結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的規(guī)律與趨勢,并對軸套結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化與仿真驗(yàn)證;對比分析正交試驗(yàn)和響應(yīng)面法的工程適用性,為氣缸軸套的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供指導(dǎo)。本文構(gòu)建氣缸沖擊解析的仿真模型,提出氣缸沖擊解析的仿真方法,并通過氣缸沖擊試驗(yàn)對其進(jìn)行驗(yàn)證。所提出的沖擊解析仿真方法能較為準(zhǔn)確、全面地描述氣缸的沖擊特性,最后結(jié)合DOE對氣缸軸套進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化;為同類仿真分析提供可借鑒的方法,為氣缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化和氣缸壽命提升提供指導(dǎo),縮短研發(fā)周期。
【圖文】：

圖 1-1 CG 氣缸二維結(jié)構(gòu)圖表 1-1 CG 氣缸零部件序號(hào)名稱 材質(zhì)序號(hào)名稱 材質(zhì)序號(hào)名稱 材質(zhì)1桿側(cè)端蓋鋁合金 9 耐磨環(huán) 樹脂 17 緩沖密封圈 B 聚氨酯2缸筒端蓋鋁合金 10 桿端螺母 碳鋼 18 無桿側(cè)缸蓋 鋁合金3 活塞 鋁合金 11 緩沖套 A 鋁合金 19 缸筒 鋁合金4 活塞桿 不銹鋼 12 緩沖套 B 鋁合金 20 桿密封圈 NBR5 軸套 銅合金 13密封圈壓板軋制鋼 21 活塞密封圈 NBR6 緩沖墊 樹脂 14 緩沖閥 碳鋼 22 缸筒靜密封圈 NBR7 緩沖墊 樹脂 15 鋼球 碳鋼 23 閥密封圈 NBR8彈性擋圈不銹鋼 16緩沖密封圈 A聚氨酯由圖 1-1 和表 1-1 可知，CG 氣缸包含氣緩沖形式與墊緩沖形式兩種，主要

圖 1-2 CG1ZN32-100Z 氣缸實(shí)物CG 氣缸的工作循環(huán)包含沖程與回程。氣缸活塞的沖程與回程運(yùn)動(dòng)主要部分，分別是加速啟動(dòng)階段、運(yùn)行碰撞階段以及穩(wěn)定保持階段。氣缸氣腔為無桿腔，排氣腔為有桿腔，回程時(shí)則相反。在加速啟動(dòng)階段，，從進(jìn)氣口進(jìn)入，進(jìn)氣后進(jìn)氣腔壓力上升，同時(shí)排氣腔通過排氣口向外排氣腔壓力下降；當(dāng)活塞左右兩側(cè)的壓力差高于氣缸動(dòng)作壓力時(shí)，活動(dòng)。在運(yùn)行碰撞階段，活塞被推動(dòng)，與進(jìn)氣口相連的進(jìn)氣腔處于進(jìn)氣狀容積不斷增大；與大氣相連的排氣腔處于排氣狀態(tài)，腔內(nèi)容積不斷減進(jìn)氣和排氣時(shí)的阻抗及負(fù)載大小的影響，進(jìn)氣和排氣腔內(nèi)部的壓力變同，因此影響到氣缸的輸出力與運(yùn)動(dòng)速度�；钊谶\(yùn)動(dòng)中的速度和所是變化的，碰撞時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力。在穩(wěn)定保持階段，活塞與端蓋產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，在進(jìn)、排氣腔內(nèi)的壓力差作用下，出現(xiàn)二次碰撞，其持續(xù)至活塞穩(wěn)定于行程末端。因此，CG 氣缸的沖擊特性主要包括：
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH138

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本文編號(hào)：2597432