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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】氣缸作為氣動系統(tǒng)中最常見的執(zhí)行機構(gòu),廣泛應(yīng)用于自動化生產(chǎn)中。然而,氣缸摩擦力是對加工質(zhì)量、定位精度以及對設(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,超聲減摩近年來受到了廣泛的重視與深入的研究。本文將對橡膠—鋁合金摩擦副間的超聲減摩原理進行探究并將其應(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。通過推導(dǎo)超聲波在鋁合金板上傳播的振動方程,討論了其對平面接觸靜摩擦力的影響。針對氣缸密封圈與缸筒內(nèi)壁之間的摩擦,建立了超聲振動作用于缸筒外壁條件下的物理模型。通過對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下的減摩機理。運用ANSYS對超聲振動下鋁合金平板與氣缸的振型進行仿真。超聲波激振下的鋁合金平板或氣缸上各點以駐波的形式在原位置附近做豎直方向的簡諧振動。同時,與鋁合金平板類似,在氣缸上傳播的機械波各波腹振動幅值相仿,分布均勻,且它們的幾何中心處是駐波的波腹之一,具有最大的振動幅值。搭建橡膠/鋁合金摩擦副基礎(chǔ)試驗測試系統(tǒng),實現(xiàn)了對超聲振動下的橡膠—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,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、增加超聲振動的振幅或增大橡膠與金屬板的接觸面積均會減小最大靜摩擦力與極限位移。創(chuàng)建氣缸的超聲減摩測試系統(tǒng),通過在氣缸外壁引入超聲振動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%。增大激勵電壓并且使作用于氣缸上的超聲振動頻率處于諧振頻率附近均可改善氣缸的靜摩擦特性?！居⑽恼緼soneofthemostcommonactuatingmechanismsinpneumaticsystem,pneumaticcylinderiswidelyappliedinautomaticproducti
4、on.However,thefrictionofthecylinderisoneofthemainreasonsforaffectingprocessquality,positioningaccuracyandthelifespanofequipments.Frictionreductionbyultrasonicvibrationsisanovelmeansforreducingfrictionandhasattractedawideattentionanddeepinvestigationsintheseyears.Thisarticlewillstudyonthetheoryoffr
5、ictionreductionbyultrasonicvibrationsbetweenrubberandaluminumalloyflatplateandapplieditonreducingthecylinderfrictioninordertoimprovethestaticfrictioncharacteristicsofpneumaticcylinder.Thisarticlefoundedthestaticfrictionphysicalmodelofflat-flatcontactingbodycouples.Theinfluenceofultrasonicvibration
6、sonthestaticfrictionwasdiscussedbyderivatingtheformulaofultrasonicwavetransmittingonaluminumalloyplate.Aimingatthefrictionbetweenpistonsealandtheinnersurfaceofbarrel,aphysicalmodelwithultrasonicvibrationsisestablished.Thefrictionreductionmechanismwasexplainedbyanalyzingthedeformationofsealandtheco
7、ntactingstatesoffrictioncouples.ThemodesofaluminumalloyflatplateandcylinderweresimulatedinthepresenceofultrasonicvibrationswithANSYS.Theparticlesonaluminumalloyplateandcylindervibrateinaformofstandingwave.Meanwhi
