氮氣彈簧的結構改進及性能分析
近年來氮氣彈簧開始在模具、汽車、電子、輕工等工業領域得到廣泛應用,因此對氮氣彈簧進行系統地、全面地研究具有非常重要的意義。本課題來源于與美國DANLY公司合作的項目“氮氣彈簧的結構改進及性能分析研究”,氮氣彈簧屬于高壓容器,承受很大的內壓,為確保其工作的安全性,對其缸體進行力學性能分析,并以此對結構加以改進顯得尤為重要。
本文基于有限元計算方法,運用ANSYS軟件對氮氣彈簧缸體進行受力分析,找出結構薄弱環節,并以此為依據對缸體壁厚進行優化設計及疲勞分析,^后對氮氣彈簧缸體進行模態分析。主要研究內容包括:介紹了氮氣彈簧在工業中的應用,并說明其在現代工業中的重要地位。探討了氮氣彈簧的國內外發展狀況,提出了目前存在的問題。并在此基礎上闡述了本文的研究內容、研究意義及論文的結構。概述了氮氣彈簧的結構及工作原理,分析了氮氣彈簧的結構特征,說明其性能參數及特點,并在此基礎上給出氮氣彈簧的選用原則。找出氮氣彈簧的初始彈壓力、增壓比及特性曲線的影響因素,說明缸體設計的力學原理,推導出氣壓對缸筒的環向、徑向和軸向應力公式,給出缸筒壁厚設計、校核公式,并計算了氮氣彈簧所承受^大應力,由設計壁厚公式求出壁厚。簡單概述了有限元軟件ANSYS在機械設計中的應用及分析過程,建立了氮氣彈簧缸體有限元模型并分析了缸體的應力分布,并以此為根據對缸體壁厚展開優化設計,^后對優化后的氮氣彈簧缸體進行疲勞分析。
介紹了模態分析的理論基礎,對優化前后的氮氣彈簧缸體進行了模態分析,計算出其10階固有頻率,說明缸體壁厚優化對缸體模態頻率的影響,為實際生產提供依據,避免出現共振破壞。綜上所述,論文對氮氣彈簧缸體的力學性能進行了研究,在此基礎上對其結構進行了一定地優化設計,對缸體模態進行了計算,為氮氣彈簧的生產和應用提供了依據。