【正文】 設(shè)計 第 20 頁 共 44 頁 圖 X軸方向變形圖 （ 2）在列表框中選擇 YComponent of displacement （ Y 向位移）選項 , 單擊“ OK” 按鈕 ,如圖 。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 24 頁 共 44 頁 （ 1）在列表中選擇 XComponent of total strain （ X 方向總應變）選項。 活塞和活塞桿的建模及分析 活塞和活塞桿的數(shù)據(jù) 活塞的數(shù)據(jù)： 直徑 d=12mm,長度 l=104mm； 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 26 頁 共 44 頁 活塞數(shù)據(jù)： 活塞直徑 d=38mm，厚度 l=20mm，回流孔直徑 d=4mm， 回流空域與活塞的中心距 d=12mm 活塞桿實物圖 活塞實物圖 對活塞和活塞桿建模 打開 ANSYS 軟件， 新建文件并將其命名為 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 27 頁 共 44 頁 圖 （ 1）建立活塞桿模型 GUI: Main MenuPreprocessorModelingCreateVolumesCylinderBy Dimensions 圖 單擊“ Apple”建立活塞桿模型。 劃分單元 （ 1） 定義單元類型 GUI： Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 選取 Add，增加單元類型。 由于薄壁圓筒受內(nèi)壓時，環(huán)向應力是軸向應力的兩倍，所以用環(huán)向應力檢驗 緩沖器缸壁的強度。 （ 1）在列表框中選擇 XComponent of displacement （ X 向位移）選項，單擊OK按鈕，在圖形窗口中顯示出變形圖，包括變形前的輪廓線，如圖 所示，圖中下方的色譜表明不同的顏色對應的數(shù)值（帶符號）。 圖 在 Item to be contoured （等值線顯示結(jié)果項）域中選擇 Total Strain（總應變）選項。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 41 頁 共 44 頁 圖 Z軸方向應變圖 分析結(jié)果 結(jié)果顯示，最大位移出現(xiàn)在活塞外表面，其值為 ～ ，最大應力出現(xiàn)在活塞中心部分，其值為 ～ ,40Cr 作為其材料，其屈服極限 =785 Mpa[21]，裝配時不要求嚴格控制預緊力，按 [1]暫取安全系數(shù) S＝ 6，則求得的許用應力為： = ，由此可知在阻尼力達到最大時缸體的最大應力小于許用應力，故其結(jié)果結(jié)構(gòu)設(shè)計較為合理。 彭彬彬老師學識淵博，平易近人的作風、博大的胸懷、嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的敬業(yè)精神給予了我無上的精神和智力上的支持和幫助，所有這些都是我在課堂上學不到的終身受益的寶貴財富，導師的教誨我將銘記于心。 圖 Y軸方向應變圖 （ 3）在列表中選擇 ZComponent of total strain （ Z 方向總應變）選項。 圖 Y軸方向應力圖 （ 3）在列表中選擇 ZComponent of stress （ Z方向應力）選項，單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 Z方向（徑向）應力分布圖，如圖 所示。 圖 后處理 1繪制變形圖 GUI： Main MenuCeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu ， 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。網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖 。最后所得活塞活塞桿模型如圖 圖 定義材料常數(shù) 材料特性設(shè)置： GUI： Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Model,在定義材料特性對話框的 Material Model Avaliable 欄內(nèi)先后雙擊“ Strutural”、中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 32 頁 共 44 頁 “ Linear”、“ Elastic”、“ Iisotropic”，彈出輸入框。單擊 OK 按鈕，圖形窗口中顯示出 Z方向總應變分布圖，如圖 所示。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 共 44 頁 圖 Z軸方向應力圖 3 應變圖 GUI： Main MenuCeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu ， 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 在 Item to be contoured （等值線顯示結(jié)果項）域中選擇 DOF solution（自由度解）選項。 圖 網(wǎng)格 劃分工具 圖 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 共 44 頁 施加約束 根據(jù)緩沖器所受的最大壓力和活塞的有效受力面積可以計算出缸體內(nèi)部壓強： P=。輸入 EX的值為 ，PRXY 的值為 ，按“ OK”設(shè)置材料屬性，如圖 所示。 其工作過程分為壓縮階段和恢復原階段：當活塞柱受到的外壓力小于預壓力時，活塞柱靜止不動；當外壓力大于預壓力時，活塞柱向容器內(nèi)移動，部份活塞柱進入容器內(nèi)，此時彈性膠泥被壓縮，體積縮小，并對活塞柱產(chǎn)生一定反作用力，直至與外壓力相等，在這一過程中由于活塞的環(huán)形間隙 (或節(jié)流孔 )的節(jié)流作用和彈性膠泥材料的壓縮變形吸收沖擊能量，摩擦部 分將沖擊能量的部份以摩擦熱和彈性體組成阻尼耗能的形式消耗掉，彈性膠泥接收部分外力動能并轉(zhuǎn)化為膠泥的彈性勢能；剩余部份則轉(zhuǎn)化為彈性體組成的彈性勢能；由于膠泥材料的特性，當彈性膠泥的預壓力和活塞的運動速度越大，阻抗也就越大，這有利于提高緩沖器在大沖擊下的容量，即沖擊越大，緩沖器的容量就越大；沖擊小，緩沖器的容量就越小。所以對于膠泥材料，感興趣的是單位時間內(nèi)耗散的能量。根據(jù)上述原則，確定緩沖器的阻尼力為 7500N。構(gòu)造形式可以是單出桿式和雙出桿式。 (1)間隙式：活塞和阻尼容積缸壁之間保持一定的間隙，即所謂的阻尼環(huán)。常見的粘滯阻尼器 的單出桿式阻尼器有兩種基本形式。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 44 頁 論文主要工作 本文主要研究的是用于某車輛的膠泥緩沖器，主要是運用有限元分析軟件ANSYS 對緩沖器的結(jié)構(gòu)進行有限元建模，并對建立的有限元模型進行應力應變計算，根據(jù)分析結(jié)果對緩沖器結(jié)構(gòu)設(shè)的計進行校核。引入邊界條件，通過求解整體節(jié)點力和節(jié)點位移關(guān) 系的代數(shù)方程組，最終得到連續(xù)體咋離散點處未知量的解答。 它經(jīng)歷了從低級到高級、從簡單到復雜的發(fā)展過程，目前已成為工程計算的最有效的方法之一。 膠泥緩沖器工作原理是：將彈性膠泥材料裝進一個能夠承受一定壓力的緩沖器活塞缸體內(nèi)，根據(jù)實際應用的需要增加一定的預壓縮力，當彈性膠泥緩沖器活塞柱受到一定的壓力 (靜壓力或沖擊力 )時，活塞利用活塞缸內(nèi)節(jié)流孔或節(jié)流間隙以及彈性膠泥材料本身體積被壓縮后反作用力產(chǎn)生一定的阻抗力。同時還檢驗了彈性膠泥緩沖餅的耐久性，試驗發(fā)現(xiàn)緩沖餅的接受容量至少達到容量的 80％。這些都使得增強車輛的緩沖性能成為一個迫切、困難的任務(wù)。 我國最早在上個世紀 80 年代進口的軍艦上發(fā)現(xiàn)膠泥緩沖器，用來緩和艦炮 的沖擊，后來在進口汽車上也發(fā)現(xiàn)這種膠泥緩沖器。該系列標準的制定為膠泥緩沖器更廣泛的應用奠定了基礎(chǔ)，推動了緩沖 器在其它車輛的上的應用。再這種情況下，上述幾種緩沖器產(chǎn)品由于都存在著致命的缺點，所以都很難得到推廣。 2020 屆畢業(yè)論文 第 I 頁 共 II 頁 畢業(yè)設(shè)計說明書 彈性膠泥緩沖器關(guān)鍵件的有限元分析 需要完整 cad 圖紙，請聯(lián)系 :68661508 學生姓名： 學號： 學 院： 專 業(yè)： 指導教師： 2020 年 06 月 機械工程與自動化學院 機械設(shè)計制造及其自動化 2020 屆畢業(yè)論文 第 II 頁 共 II 頁 彈性膠泥緩沖器關(guān)鍵件的有限元分析 摘要 緩沖器是各種車輛及機械設(shè)備 重要的零件，是吸收沖擊能，緩和不必要的沖擊的必要裝置，緩沖器的質(zhì)量直接影響到車輛的安全和機器的穩(wěn)定。硫化后的橡膠其體積是不可壓縮的；由于硫化橡膠在使用過程中受到的疲勞破壞、永久變形、老化等原因，其使用壽命也有限。國際鐵路聯(lián)盟 (UIC)1992 年 7 月又通過了行程為 130 mm和 150 mm 的貨車用緩沖餅的生產(chǎn)，并制定了 UIC526－ 3 標準規(guī)范。 歐洲國家的膠泥緩沖器生產(chǎn)技術(shù)已相當成熟 ,且膠泥緩沖器已在航空、橋梁、 中北大學 2020 屆畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 44 頁 鐵路機車車輛、軍事和工程機械等領(lǐng)域廣泛應用。這些沖擊會對車輛上的物品造成一定得損失，同時也會對車輛的一定重要部件造成沖擊，使得車輛運輸中的安全問題捉襟見肘。并且試驗表明在 40℃和 +50℃范圍內(nèi)，彈性膠泥緩沖餅作用可靠。既可以設(shè)計成粘彈型的緩沖器，也可以設(shè)計 成粘滯型的緩沖器，還可以設(shè)計成彈性緩沖器。經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展， FEM 已從彈性力學平面問題、板殼問題，從靜力學問題擴展到動力學問題、穩(wěn)定問題和波動問題，從線性問 題擴展到非線性問題；從固體力學擴展到流體力學、傳熱學、電磁學等其他連續(xù)介質(zhì)領(lǐng)域；從物理場計算擴展到物理場的耦合計算。建立單元節(jié)點位移和節(jié)點之間力的關(guān)系，其次將這些單元組合成為整體。具體如圖所示。 1. 單出桿式 粘滯流體阻尼器的構(gòu)造形式通常有單出桿式和雙出桿式。 對于單出桿式阻尼器，根據(jù)產(chǎn)生阻尼的方式不同，可將其分為間隙式、 空隙式和組合式三種形式。這樣使得緩沖器的阻尼作用大大降低，如果采用間隙式緩沖器則在回程過程中膠泥不能比較快的流回，其適用性也大大降低 ，所以膠泥緩沖器的阻尼形式通常采用組合式。其一，緩沖器額定阻尼力強度通常比撞擊物略低的原則；其二，緩沖器阻尼力以某速度沖擊時不低于規(guī)定阻尼力的原則 [14]。 能量吸收率的確定 粘彈性膠泥材料引入緩沖、減振設(shè)備的主要目的是利用粘彈性材料的損耗特性將輸入 的振動能消耗掉一部分，減少輸出，從而達到良好地緩沖減振的目的。 圖 27膠泥緩沖器結(jié)構(gòu)形式 膠泥緩沖器的工作原理 膠泥緩沖器主要由活塞和活塞桿