杜群贵　孙智权　黄崇溪　翟晓晨

华南理工大学,广州,510640



气缸冲击动力学建模与仿真分析

杜群贵孙智权黄崇溪翟晓晨

华南理工大学,广州,510640

将气缸在行程末端的冲击问题看成一个由细长活塞杆、质量负载、活塞以及端盖组成的振动系统。首先应用弹性体的一维波动方程建立细长活塞杆纵向振动变形的数学模型，用模态叠加方法解析了冲击力、接触位移以及接触时间。然后利用非线性有限元软件LS-DYNA对气缸冲击过程进行数值仿真计算分析，详细研究了当驱动负载质量以及活塞初始冲击速度不同时，活塞冲击接触面接触合力和接触作用时间的变化情况。对比分析了理论解析解与LS-DYNA数值解，验证了解析解的准确性，得出了冲击力分别随速度和负载的变化规律；进一步对冲击振动响应进行了频率分析，并研究了气缸冲击力的变化原因。研究结果为气缸的设计和使用提供了理论和实际参考。

气缸冲击力；解析解；LS-DYNA仿真；频率分析

0　引言

随着气动技术的飞速发展，气缸广泛地应用于各种工业生产线上。但是，由于气动系统中介质空气的高度可压缩性和低黏度等内在固有特性，当活塞运行到行程末端时就会产生冲击端盖现象。同时，气缸也不可避免地会由于安装制造误差、供气压力波动、缓冲不良、负载惯性以及运行一段时间之后紧固螺栓松动等外在因素，产生活塞冲击端盖现象[1]，并伴随着不良振动与噪声，这也是导致气缸失效的最主要原因。……