【正文】 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 42 頁 共 44 頁 參考文獻 [1] 朱閏平、楊軍 . 彈性膠泥的特性及其減震器的工作原理 . 橡膠工業(yè) 2020, 07： 427429 [2] 鄭 華 ,潘安徽 ,吳智強 彈性膠泥的應(yīng)用及其特性研究 特種橡膠制品 2020， 02： 2831 [3] 傅永華 有限元分析基礎(chǔ) . 武漢市 ：武漢大學出版社 .2020 [4] 曾攀 有限元分析及應(yīng)用 . 北京市：清華大學出版社 .2020 [5] 李克興 林 樂 彈性膠泥緩沖器試驗研究情況 鐵道車輛 1996， 10：2324 [6] 李克興、戴家驥 彈性膠泥減振器在國內(nèi)外的研究和應(yīng)用 (上 ) 鐵道車輛1995， 06： 3235 [7] 李克興、戴家驥 彈性膠泥減振器在國內(nèi)外的研究和應(yīng)用 (下 ) 鐵道車輛1995， 07： 1738tie, 07 [8] 張友南 ,黃友劍 ,陳忠海 彈性膠泥車鉤緩沖器的研究和應(yīng)用進展 特種橡膠制品 2020， 04： 5759 [9] 朱閏平，楊軍 緩沖減振用彈性膠泥阻尼材料 [10] Д .А .СТУПИН ,等 (俄 ) 俄羅斯貨車用彈性膠泥緩沖器的研究 [11] 沈大慶 機車車輛車鉤緩沖器初壓力探討 [12] 何慶﹒機械制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導與范例 北京：化學工業(yè)出版社， 2020，16 [13] 曹大鵬 活塞加工生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)調(diào)度的研究 碩士學位論文 山東：山東大學 2020年 [14] 賈九紅 膠泥緩沖器的耗能機理研究與設(shè)計 博士學位論文 . 上海：上海交通大學 , 2020 [15] 賈九紅 .膠泥緩沖器的耗能機理研究與設(shè)計 [D]. 上海交通大學 ,2020 [16] 蘭春亮 膠泥緩沖器在某車輛懸掛系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用研究 碩士學位論文 太原 中北大學 2020 [17] 杜利清 城市軌道車用彈性膠泥緩沖器及其應(yīng)用 ， 20201224 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 43 頁 共 44 頁 [18] 趙旭東 活塞加工工藝流程和生產(chǎn)模式的研究及應(yīng)用 碩士學位論文 山東：山東大學 [19] 劉鴻文 材料力學 北京：高等教育出版社， ， [20] 王愛玲 現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用 北京：國防工業(yè)出版社， ， [21] 成大先 機械設(shè)計手冊 北京：化學工業(yè)出版社， ， [22] 張云英 涂佑青 最新實用金屬材料手冊 北京：江西科學技術(shù)出版社， [23] 江克斌 屠義強 邵 飛 結(jié)構(gòu)分析有限元原理及 ANSYS 實 現(xiàn) 國防工業(yè)出版社 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 44 頁 共 44 頁 致 謝 畢業(yè)設(shè)計是我們在大學的最后一個任務(wù)，這次設(shè)計是在我的導師彭彬彬的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 X方向總應(yīng)變分布圖，如圖 所示。 圖 Z軸方向變形圖 2等效應(yīng)力（ von Mises）圖 GUI： Main MenuCeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu 選擇 Stress, 打開 Contour Nodal Solution Data（等值線顯示節(jié)點解數(shù)據(jù)）對話框，如圖 所示。 圖 （ 2）施加載荷 GUI： Main MenuSolutionDefineApplePressureOn Areas,鼠標拾取內(nèi)圓活塞端面，單擊“ Apple”，在隨后彈出的對話框中輸入 Value： 7090。選取智能網(wǎng)格劃分，移動滾 動條，將其顯示數(shù)字調(diào)整為 8，單擊“ Mesh”按鈕。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 30 頁 共 44 頁 圖 圖 （ 5） 在活塞上減出回流孔 在活塞上作出六個圓柱： GUI： Main MenuPreprocessorModelingCreateVolumesCylinder，依次在活塞上做 6 個圓柱體。 圖 X軸方向應(yīng)變圖 （ 2）在列表中選擇 YComponent of total strain （ Y 方向總應(yīng)變）選項。 圖 （ 1）在列表中選擇 XComponent of stress （ X 方向應(yīng)力）選項，選擇性 Deformed shape only （僅顯示變形后的模型）單元選擇按鈕，單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 X 方向（徑向）應(yīng)力分布圖，如圖 所示。 圖 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 共 44 頁 提交計算 GUI： Main MenuSolutionSolveCurrent LS 單擊“ OK”按鈕，關(guān)閉由于單元形狀檢查而出現(xiàn)的警告信息。在隨后的拾取對話框中按“ Pick All”選擇要劃分的面。 打開 ANSYS 軟件，新建文件并將其命名為 。 膠泥緩沖器參數(shù)要求： 緩沖器行程： 50 mm 最大動阻尼 力： 7500 N 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 共 44 頁 沖擊速度： ～ 2 m/s 能量吸收率： 70～ 80% 所以，根據(jù)單向緩沖器行程為 50 mm 的要求，選擇單出桿式的結(jié)構(gòu)形式。 行程的確定 緩沖器的行程既受到容量的影響，同時也受到在車體上安裝空間的限制。因此設(shè)計合理的緩沖器參數(shù)是很有必要的。如圖 26。 圖 22單出桿孔隙式阻 尼器 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 44 頁 圖 23單出桿間隙式阻尼器 圖 24單出桿組合式阻尼器 2. 雙出桿式 雙出桿式和單出桿式的結(jié)構(gòu)和原理基本相同，唯一不同的是：雙出桿式的工作方向是雙向的，雙出桿式占用的工作空間要比較大。根據(jù)項目的需要，這里僅研究平動阻尼器。 (2)施加載荷及載荷選項、設(shè)定約束條件并求解。 在使用有限元方法對所要研究的連續(xù)體進行計算分析時，要將研究的連續(xù)體劃分為若干個有限個大小的子區(qū)域，即有限元。單出桿式的膠泥緩沖器大多是粘彈型緩沖器，雙出桿式緩沖器多是粘滯性的緩沖器。 膠泥緩沖器的模型 膠泥緩沖器是將具有粘彈性、流動性和體積可壓 縮性的膠泥置于密閉容器中，用一定的機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)其減震、平衡、緩沖功能。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 共 44 頁 彈性膠泥緩沖器 膠泥緩沖器的工作特性研究 波蘭的 KAMAKC 公司將其膠 泥緩沖餅和傳統(tǒng)性緩沖餅裝在重 80t的車輛上左沖撞試驗（ 80t 對 80t），試驗發(fā)現(xiàn)在 5～ 8 km/h 的速度下，傳統(tǒng)性的緩沖餅的行程已到極限，而彈性膠泥緩沖餅大約在 15 km/h 的速度下才到極限，顯然彈性膠泥緩沖餅對車輛的保護會比傳統(tǒng)性的緩沖餅好。到 1994 年 10 月，四方所開始與波蘭的 KAMAKC 公司以及波蘭的華沙鐵道科學院進行膠泥緩沖器方面的技術(shù)交流，上世紀 90 年代末四方所與KAMAKC 公司加強了技術(shù)合作并成立合資公司，專門開發(fā)鐵路用車鉤緩沖器 ，推出了幾個型號產(chǎn)品進行試驗和試用，目前仍在裝車試用和效果考核中，由于核心技術(shù)仍然由外方掌握，并未進行轉(zhuǎn)讓，所以致使膠泥產(chǎn)品的研制開發(fā)的進展較慢 [8]。膠泥緩沖器在美國、日本、南非、澳大利亞等國鐵路部門也進行了應(yīng)用研究。到 80 年代初，波蘭華沙工學院試制出新型的膠泥材料，加快了膠泥緩沖器在鐵路車輛上的應(yīng)用， 波蘭的 KAMAKC 公司利用這種材料技術(shù)中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 44 頁 并開發(fā)出系列緩沖器產(chǎn)品應(yīng)用于鐵路車輛的緩沖。目前，國內(nèi)典型的緩沖器有橡膠緩沖器、油脂潤滑的環(huán)彈簧摩擦式緩沖器、液壓緩沖器，其中，液壓緩沖器使用液壓油作為緩沖介質(zhì)，利用液壓油在外力作用下的流動摩擦生熱來吸收能量，但一直以來都存在液壓油密封問題難以解決，沒有得到廣泛應(yīng)用；金屬彈簧緩沖器是利用彈簧的剛彈性，通過彈簧摩擦吸收能量，但其自重較大 ，彈簧磨損快，使用壽命短；而橡膠作為緩沖、減振材料使用歷史悠久。并分別對缸體和活塞活塞桿建模，然后對其進行有限元分析，得到變形圖、應(yīng)力圖、應(yīng)變圖，分析缸體、活塞及活 塞桿結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能存在的不合理的地方，對彈性膠泥緩沖器結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行校核。膠泥緩沖器克服了液壓緩沖器、剛彈簧緩沖器和硫化橡膠緩沖器的缺點，集合了它們的 優(yōu)點，具有特殊的減振緩沖性能和理想的使用壽命。德國的 ICE 高速列車也使用了膠泥緩沖器，其容量不小于 20 KJ。后來該單位還陸續(xù)研制了用于雷達和坦克的膠泥緩沖器，取得了較好的應(yīng)用效果 [4][5]。而膠泥緩沖器正是一 種對速度反應(yīng)比較靈敏的設(shè)備，能夠吸收、衰減振動和沖擊的能量，從而減小結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)，減弱節(jié)點的局部受力，達到保護受力設(shè)備的目的。在車輛以 不同方式?jīng)_撞，車輛上以不同方式配置膠泥緩沖器的情況下，試驗結(jié)果表明，無 論在平穩(wěn)性和吸收能量方面，還是在沖擊力和加速度的大量減小方面，彈性膠泥 緩沖器均優(yōu)于摩擦式緩沖器。當緩沖器的活塞被壓縮后，緩沖器體內(nèi)的彈性膠泥處于壓縮狀態(tài)，當作用在活塞柱上外力撤消后，彈性膠泥的體積則會自行產(chǎn)中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 44 頁 生膨脹，將活塞推回到原始位置，在這個過程中彈性膠泥材料以較慢的速度通過節(jié)流孔或節(jié)流間隙流回原位，這樣就實現(xiàn)了緩沖器的回程運作。 FEM 的研究熱點目前表現(xiàn)在兩個方面：超收斂應(yīng)力計算和有限元模型修正技術(shù)。由于有限元法具有精度高，適應(yīng)性強以及計算機格式規(guī)范等優(yōu)點，股在短短的 50 多年時間已經(jīng)應(yīng)用于機械、汽車、船舶、土木、核工程及海洋工程等許多領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計中的一種重要工具。 但是適用于沖擊環(huán)境下的膠泥緩沖器與用于車輛、橋梁和地鐵等的緩沖器有所不 同，它所承受的沖擊速度較大而阻尼力較小，所以其結(jié)構(gòu)形式不可以照搬現(xiàn)有的 膠泥緩沖器結(jié)構(gòu)，其具體構(gòu)造形式參考現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，根據(jù)阻尼材料和緩沖器的指 標要求選擇。這 種阻尼器由于附加容 腔內(nèi)留有一定的空間 ,故其安裝的位置受到限制 (多為水平安裝 ),且加工較為復雜 ,因此不適合于大型結(jié)構(gòu)的防護。如圖 25 所示。如圖 24 所示。因此考慮 緩沖器在設(shè)計中，沖擊速度對性能的要求要與容量、阻尼力相匹配。 膠泥緩沖器的能量吸收率是緩沖器在一次沖擊中消耗的能量與接受的能量的比值，緩沖器吸收率的大小表示其衰減沖擊動能的能力。在這個過程中彈性膠泥材料以較慢的速度 通過活塞的環(huán)形間隙 (或節(jié)流孔 )流回原位，實現(xiàn)緩沖器的回程動作。選取 Structural Solid 單元系列中的單元，如圖 所示，并按“ OK”關(guān)閉對話框。根據(jù)公式計算環(huán)向應(yīng)力為： 。 中北大學 2020 屆畢業(yè)