本文關(guān)鍵詞：高速氣缸動力學(xué)與緩沖性能研究

  更多相關(guān)文章： 高速氣缸 動力學(xué) 緩沖性能 新型緩沖結(jié)構(gòu)

【摘要】：氣動技術(shù)作為一種新興的機械傳動技術(shù),經(jīng)過了兩百多年的發(fā)展歷程,如今已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)自動化的各個領(lǐng)域中。而氣缸作為氣動系統(tǒng)中應(yīng)用最廣的執(zhí)行元件,高速化已經(jīng)成為了提高工業(yè)自動化生產(chǎn)效率的迫切需求和必然方向。然而高速運行的氣缸在行程末端停止時很容易產(chǎn)生振動和沖擊,嚴重地縮短了氣缸的使用壽命。因此,高速氣缸在行程末端的緩沖問題已經(jīng)成為了制約其快速發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)難題。本文的主要研究內(nèi)容是通過理論和試驗相結(jié)合的方法對高速氣缸的動態(tài)特性以及緩沖性能進行較為全面的分析和研究,進而提出提升高速氣缸緩沖性能的方法�；跉怏w動力學(xué)和熱力學(xué)理論建立了高速氣缸運動過程不同階段:啟動階段,加速階段,緩沖減速階段以及余壓排氣階段的動力學(xué)理論模型,運用MATLAB中的SIMULINK模塊和GUI模塊根據(jù)理論模型建立了具有友好交互界面的仿真計算模型并對高速氣缸的動態(tài)特性進行了仿真計算和分析。設(shè)計并搭建了氣缸動態(tài)特性試驗測試系統(tǒng),包括氣動回路的設(shè)計、試驗臺的安裝以及測控程序的編寫,為理論仿真模型的驗證以及高速氣缸緩沖性能的研究提供了試驗基礎(chǔ)。進一步對高速氣缸運行過程中的動態(tài)參數(shù)進行了試驗測試并將仿真結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比分析,驗證了仿真模型的正確性。在前期的理論和試驗基礎(chǔ)上,進一步對高速氣缸的緩沖狀態(tài)和傳統(tǒng)溢流閥緩沖結(jié)構(gòu)的緩沖能力進行了分析,根據(jù)試驗結(jié)果指出了溢流閥緩沖調(diào)節(jié)能力的不足。進而采用遺傳算法對緩沖溢流閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計,通過優(yōu)化前后的仿真結(jié)果的對比分析,說明經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的高速氣缸緩沖性能得到了一定的提升。最后,為了進一步提升高速氣缸的緩沖性能,提出了背壓控制式的新型緩沖結(jié)構(gòu)方案并進行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)所設(shè)計的結(jié)構(gòu)建立了對應(yīng)的動力學(xué)仿真模型并進行仿真分析。分析結(jié)果表明:背壓控制式緩沖結(jié)構(gòu)能夠保證高速氣缸在高速運行時實現(xiàn)良好的緩沖,并且相較于傳統(tǒng)溢流閥緩沖結(jié)構(gòu)具有更好的緩沖調(diào)節(jié)能力。本文的研究結(jié)果表明,通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及采用背壓控制式緩沖結(jié)構(gòu)都提高了高速氣缸的緩沖性能并通過理論仿真模型分析了兩種方法的可行性,為今后對高速氣缸緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及研制提供了一定的理論參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：高速氣缸 動力學(xué) 緩沖性能 新型緩沖結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH138.51
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 高速氣缸緩沖方式及結(jié)構(gòu)12-16
• 1.2.1 外置式緩沖裝置12-14
• 1.2.2 伺服控制緩沖系統(tǒng)14-15
• 1.2.3 內(nèi)置式緩沖結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3 國內(nèi)外緩沖技術(shù)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 研究意義和研究內(nèi)容19-21
• 第二章 高速氣缸動力學(xué)建模與仿真計算21-37
• 2.1 高速氣缸動力學(xué)模型21-28
• 2.1.1 動力學(xué)方程22-23
• 2.1.2 熱力學(xué)方程23-25
• 2.1.3 流量特性方程25-26
• 2.1.4 內(nèi)置溢流閥方程26-28
• 2.2 基于SIMULINK和GUI模塊仿真模型的建立28-34
• 2.2.1 SIMULINK仿真計算模型的建立28-30
• 2.2.2 仿真模型GUI交互界面設(shè)計30-34
• 2.3 仿真結(jié)果分析34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 試驗測試系統(tǒng)的搭建與仿真模型驗證37-52
• 3.1 測試系統(tǒng)總體方案37-38
• 3.2 氣動回路系統(tǒng)38-40
• 3.2.1 氣缸最小起動壓力測試38-39
• 3.2.2 氣缸運動及速度控制39-40
• 3.3 試驗臺的安裝40-43
• 3.3.1 氣動元件的安裝41
• 3.3.2 負載及傳感器的安裝41-43
• 3.4 信號采集及控制系統(tǒng)43-48
• 3.4.1 硬件電路接線44-46
• 3.4.2 基于LabVIEW測控程序開發(fā)46-48
• 3.5 試驗測試與仿真模型驗證48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第四章 高速氣缸緩沖性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化52-68
• 4.1 高速氣缸緩沖狀態(tài)分析52-56
• 4.1.1 三種不同緩沖狀態(tài)52-54
• 4.1.2 緩沖過程能量關(guān)系計算與分析54-56
• 4.2 緩沖溢流閥調(diào)節(jié)能力分析56-59
• 4.3 緩沖溢流閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化59-65
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化思路及方法60-61
• 4.3.2 遺傳算法數(shù)學(xué)模型及優(yōu)化結(jié)果61-65
• 4.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后緩沖效果對比分析65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 背壓控制式緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真分析68-87
• 5.1 背壓控制式緩沖結(jié)構(gòu)方案68-72
• 5.1.1 高速氣缸過緩沖狀態(tài)分析68-70
• 5.1.2 緩沖結(jié)構(gòu)方案與緩沖原理70-72
• 5.2 緩沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計72-76
• 5.2.1 快排式溢流閥結(jié)構(gòu)72-74
• 5.2.2 普通溢流閥結(jié)構(gòu)74-75
• 5.2.3 總體結(jié)構(gòu)75-76
• 5.3 動力學(xué)仿真模型的建立76-80
• 5.3.1 快排式溢流閥動力學(xué)模型76-77
• 5.3.2 固定容腔動力學(xué)模型77-78
• 5.3.3 普通溢流閥動力學(xué)模型78-79
• 5.3.4 仿真計算模型79-80
• 5.4 仿真結(jié)果與緩沖效果分析80-86
• 5.4.1 仿真結(jié)果分析80-83
• 5.4.2 緩沖效果分析83-86
• 5.5 本章小結(jié)86-87
• 總結(jié)與展望87-90
• 總結(jié)87-88
• 展望88-90
• 參考文獻90-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果95-96
• 致謝96-97
• 附件97

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5 王麗平;李哲;;高速氣缸自適應(yīng)緩沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];液壓與氣動;2006年07期

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4 王麗平;李哲;;高速氣缸自適應(yīng)緩沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計[A];第四屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

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3 許龍武;高速氣缸位移—壓力式緩沖結(jié)構(gòu)研究[D];大連海事大學(xué);2015年

4 胡智維;高速氣缸緩沖性能分析與試驗研究[D];華南理工大學(xué);2014年

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本文編號：669498