本文關(guān)鍵詞：基于超聲減摩原理的新型低摩擦氣缸研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣動(dòng)系統(tǒng)作為現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)的常用系統(tǒng)已在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。氣缸作為其最常用的執(zhí)行元件，其動(dòng)靜摩擦力不同的特性是影響氣動(dòng)系統(tǒng)低速產(chǎn)生爬行的主要因素之一。近來(lái)，超聲減摩作為一種新型的減摩方式逐漸被廣泛關(guān)注。本文擬將超聲振動(dòng)施加于氣缸缸筒，利用氣缸缸筒的超聲減摩改善氣缸的摩擦力特性。 為實(shí)現(xiàn)超聲減摩氣缸的設(shè)計(jì)，需要合理選擇的氣缸的激振模態(tài)和激振模式。本文闡述了梁結(jié)構(gòu)的彎曲、扭轉(zhuǎn)和縱向振動(dòng)的振型函數(shù)以及頻率公式，并給出其對(duì)應(yīng)的激振方式。特別的給出了圓筒型梁的多波彎曲振動(dòng)模態(tài)，分析了其振型的特點(diǎn)，闡述了其壓電陶瓷片夾心式的激振方式，為超聲減摩氣缸的研制提供了指導(dǎo)。 依據(jù)缸筒的振動(dòng)特性選擇了基于缸筒縱向振動(dòng)和缸筒彎曲振動(dòng)的激振模態(tài)，設(shè)計(jì)出了基于超聲換能器的缸筒縱向振動(dòng)的超聲減摩氣缸和基于貼片式的缸筒彎曲振動(dòng)模態(tài)超聲減摩氣缸。并分別給出了其激振的工作原理，推導(dǎo)了其超聲振動(dòng)時(shí)質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡。同時(shí)，研究了兩種類(lèi)型的超聲減摩氣缸的減摩機(jī)理，，得出超聲減摩氣缸的減摩效應(yīng)與超聲振動(dòng)的振幅成正相關(guān)的特點(diǎn)。 基于ANSYS有限元仿真對(duì)兩種類(lèi)型的超聲減摩氣缸分別進(jìn)行了模態(tài)、諧響應(yīng)和瞬態(tài)仿真分析，得到了其諧振頻率以及振型云圖，分別驗(yàn)證了減摩氣缸激振方式的合理性和可行性，以及質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)了兩種類(lèi)型的超聲減摩氣缸的研制。同時(shí)研究了激勵(lì)電壓與超聲減摩氣缸振幅的關(guān)系，為實(shí)驗(yàn)提供了指導(dǎo)。 搭建了用于超聲減摩氣缸特性研究的測(cè)試系統(tǒng)，完成了超聲減摩氣缸樣機(jī)的性能測(cè)試。在引入超聲振動(dòng)后，氣缸的靜摩擦力最大可以減少到常態(tài)下的45.7%。兩種類(lèi)型超聲減摩氣缸的減摩率都與電壓成正比。彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸的減摩率和氣壓基本成反比，縱向振動(dòng)式的超聲減摩氣缸的減摩率基本不受氣壓影響。超聲減摩氣缸同時(shí)改善了氣缸摩擦力歷時(shí)時(shí)間的變化特性。
【關(guān)鍵詞】：氣缸 超聲振動(dòng) 減摩 摩擦力 FEM
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH138.51
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題的來(lái)源與背景10
• 1.2 課題的研究目的與意義10-11
• 1.3 改善氣缸摩擦特性的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 超聲減摩的研究進(jìn)展13-19
• 1.4.1 超聲減摩的基本原理14
• 1.4.2 超聲減摩的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展14-19
• 1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 缸筒等梁式結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性及激振方式21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 缸筒約束方式分析21-22
• 2.3 梁的彎曲振動(dòng)形式與激振方式22-23
• 2.3.1 梁的彎曲振動(dòng)形式22-23
• 2.3.2 梁彎曲振動(dòng)的激振方式23
• 2.4 梁的縱向振動(dòng)形式與激振方式23-25
• 2.4.1 梁的縱向振動(dòng)形式23-24
• 2.4.2 梁縱向振動(dòng)的激振方式24-25
• 2.5 梁的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)形式與激振方式25-27
• 2.5.1 梁的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)形式25-26
• 2.5.2 梁扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的激振方式26-27
• 2.6 圓筒梁的多波彎曲振動(dòng)形式與激振方式27-29
• 2.6.1 圓筒的多波彎曲振動(dòng)形式27-28
• 2.6.2 圓筒梁的多波彎曲振動(dòng)的激振方式28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 第3章 超聲減摩氣缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與減摩機(jī)理分析30-47
• 3.1 引言30
• 3.2 缸筒振動(dòng)模式選擇30-31
• 3.3 縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與減摩機(jī)理分析31-37
• 3.3.1 縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-33
• 3.3.2 縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸工作原理33-34
• 3.3.3 縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸減摩理論分析34-37
• 3.4 彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與減摩原理分析37-45
• 3.4.1 彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-38
• 3.4.2 彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸工作原理分析38-41
• 3.4.3 彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸減摩理論分析41-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 超聲減摩氣缸有限元仿真分析47-60
• 4.1 引言47
• 4.2 ANSYS 仿真流程47
• 4.3 缸筒縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸仿真分析47-53
• 4.3.1 缸筒縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸模態(tài)分析47-49
• 4.3.2 缸筒縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸諧響應(yīng)分析49-52
• 4.3.3 缸筒縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸電壓激振分析52-53
• 4.4 缸筒彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸仿真設(shè)計(jì)53-59
• 4.4.1 缸筒彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸模態(tài)分析53-54
• 4.4.2 缸筒彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸諧響應(yīng)分析54-56
• 4.4.3 缸筒彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸瞬態(tài)分析56-59
• 4.4.4 缸筒彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸電壓激勵(lì)分析59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第5章 超聲減摩氣缸的實(shí)驗(yàn)研究60-74
• 5.1 引言60
• 5.2 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)60-62
• 5.2.1 縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸樣機(jī)60-61
• 5.2.2 彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸樣機(jī)61-62
• 5.3 超聲減摩氣缸性能測(cè)試系統(tǒng)62-65
• 5.3.1 硬件的實(shí)現(xiàn)62-63
• 5.3.2 軟件的實(shí)現(xiàn)63-65
• 5.4 縱向振動(dòng)式超聲減摩氣缸性能測(cè)試65-69
• 5.4.1 超聲減摩氣缸工作頻率的確定65
• 5.4.2 氣缸摩擦力分布特性65-66
• 5.4.3 歷時(shí)時(shí)間氣缸靜摩擦力測(cè)試66-67
• 5.4.4 超聲減摩氣缸靜摩擦力測(cè)試67-69
• 5.5 彎曲振動(dòng)式超聲減摩氣缸性能測(cè)試69-73
• 5.5.1 彎曲超聲減摩氣缸工作頻率的確定69-70
• 5.5.2 氣缸靜摩擦力分布特性70
• 5.5.3 歷時(shí)時(shí)間氣缸靜摩擦力測(cè)試70-71
• 5.5.4 超聲減摩氣缸靜摩擦力測(cè)試71-73
• 5.6 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及專(zhuān)利79-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：330333