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1、氣缸論文：基于超聲減摩原理的氣缸摩擦特性研究【中文摘要】氣缸作為氣動(dòng)系統(tǒng)中最常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu),廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)中。然而,氣缸摩擦力是對(duì)加工質(zhì)量、定位精度以及對(duì)設(shè)備使用壽命產(chǎn)生不良影響的主要原因之一。作為一種新穎的減摩方式,超聲減摩近年來(lái)受到了廣泛的重視與深入的研究。本文將對(duì)橡膠—鋁合金摩擦副間的超聲減摩原理進(jìn)行探究并將其應(yīng)用于氣缸減摩中,以求改善氣缸的靜摩擦特性。本文建立了平面接觸摩擦副靜摩擦力的物理模型。通過(guò)推導(dǎo)超聲波在鋁合金板上傳播的振動(dòng)方程,討論了其對(duì)平面接觸靜摩擦力的影響。針對(duì)氣缸密封圈與缸筒內(nèi)壁之間的摩擦,建立了超聲振動(dòng)作用于缸筒外壁條件下的物理模型。通過(guò)對(duì)一定氣壓下密封圈形狀
2、的改變及摩擦副間接觸狀態(tài)變化的探討解釋了氣缸在超聲振動(dòng)下的減摩機(jī)理。運(yùn)用ANSYS對(duì)超聲振動(dòng)下鋁合金平板與氣缸的振型進(jìn)行仿真。超聲波激振下的鋁合金平板或氣缸上各點(diǎn)以駐波的形式在原位置附近做豎直方向的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。同時(shí),與鋁合金平板類似,在氣缸上傳播的機(jī)械波各波腹振動(dòng)幅值相仿,分布均勻,且它們的幾何中心處是駐波的波腹之一,具有最大的振動(dòng)幅值。搭建橡膠/鋁合金摩擦副基礎(chǔ)試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)超聲振動(dòng)下的橡膠—金屬摩擦副間的最大靜摩擦力與極限位移的研究。橡膠與鋁合金材料間的最大靜摩擦力可以減小為常態(tài)下的23.1%。并且,不論是否加入超聲振動(dòng),橡膠—金屬摩擦副間的最大靜摩擦力隨著法向壓力的增加而增大。
3、增加超聲振動(dòng)的振幅或增大橡膠與金屬板的接觸面積均會(huì)減小最大靜摩擦力與極限位移。創(chuàng)建氣缸的超聲減摩測(cè)試系統(tǒng),通過(guò)在氣缸外壁引入超聲振動(dòng)的方式大幅度減小了氣缸的最大摩擦力與極限位移。在工況下超聲振動(dòng)的引入可以將氣缸的最大靜摩擦力減小為常態(tài)下的36.3%,將極限位移減小為常態(tài)下的25%。增大激勵(lì)電壓并且使作用于氣缸上的超聲振動(dòng)頻率處于諧振頻率附近均可改善氣缸的靜摩擦特性。【英文摘要】Asoneofthemostcommonactuatingmechanismsinpneumaticsystem,pneumaticcylinderiswidelyappliedinautomaticproducti
4、on.However,thefrictionofthecylinderisoneofthemainreasonsforaffectingprocessquality,positioningaccuracyandthelifespanofequipments.Frictionreductionbyultrasonicvibrationsisanovelmeansforreducingfrictionandhasattractedawideattentionanddeepinvestigationsintheseyears.Thisarticlewillstudyonthetheoryoffr
5、ictionreductionbyultrasonicvibrationsbetweenrubberandaluminumalloyflatplateandapplieditonreducingthecylinderfrictioninordertoimprovethestaticfrictioncharacteristicsofpneumaticcylinder.Thisarticlefoundedthestaticfrictionphysicalmodelofflat-flatcontactingbodycouples.Theinfluenceofultrasonicvibration
6、sonthestaticfrictionwasdiscussedbyderivatingtheformulaofultrasonicwavetransmittingonaluminumalloyplate.Aimingatthefrictionbetweenpistonsealandtheinnersurfaceofbarrel,aphysicalmodelwithultrasonicvibrationsisestablished.Thefrictionreductionmechanismwasexplainedbyanalyzingthedeformationofsealandtheco
7、ntactingstatesoffrictioncouples.ThemodesofaluminumalloyflatplateandcylinderweresimulatedinthepresenceofultrasonicvibrationswithANSYS.Theparticlesonaluminumalloyplateandcylindervibrateinaformofstandingwave.Meanwhi
