氮气弹簧的结构改进及性能分析
近年来氮气弹簧开始在模具、汽车、电子、轻工等工业领域得到广泛应用,因此对氮气弹簧进行系统地、全面地研究具有非常重要的意义。本课题来源于与美国DANLY公司合作的项目“氮气弹簧的结构改进及性能分析研究”,氮气弹簧属于高压容器,承受很大的内压,为确保其工作的安全性,对其缸体进行力学性能分析,并以此对结构加以改进显得尤为重要。
本文基于有限元计算方法,运用ANSYS软件对氮气弹簧缸体进行受力分析,找出结构薄弱环节,并以此为依据对缸体壁厚进行优化设计及疲劳分析,^后对氮气弹簧缸体进行模态分析。主要研究内容包括:介绍了氮气弹簧在工业中的应用,并说明其在现代工业中的重要地位。探讨了氮气弹簧的国内外发展状况,提出了目前存在的问题。并在此基础上阐述了本文的研究内容、研究意义及论文的结构。概述了氮气弹簧的结构及工作原理,分析了氮气弹簧的结构特征,说明其性能参数及特点,并在此基础上给出氮气弹簧的选用原则。找出氮气弹簧的初始弹压力、增压比及特性曲线的影响因素,说明缸体设计的力学原理,推导出气压对缸筒的环向、径向和轴向应力公式,给出缸筒壁厚设计、校核公式,并计算了氮气弹簧所承受^大应力,由设计壁厚公式求出壁厚。简单概述了有限元软件ANSYS在机械设计中的应用及分析过程,建立了氮气弹簧缸体有限元模型并分析了缸体的应力分布,并以此为根据对缸体壁厚展开优化设计,^后对优化后的氮气弹簧缸体进行疲劳分析。
介绍了模态分析的理论基础,对优化前后的氮气弹簧缸体进行了模态分析,计算出其10阶固有频率,说明缸体壁厚优化对缸体模态频率的影响,为实际生产提供依据,避免出现共振破坏。综上所述,论文对氮气弹簧缸体的力学性能进行了研究,在此基础上对其结构进行了一定地优化设计,对缸体模态进行了计算,为氮气弹簧的生产和应用提供了依据。