弹性胶泥缓冲器关键件的有限元分析设计开题报告

大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名： 学 号：学 院 、 系 ： 专 业 ： 机械设计制造及其自动化系设 计 题 目 ： 弹性胶泥缓冲器结构的有限元分析指 导 教 师 : 年 月 日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述1 引言发展城市轨道交通系统已成为我国解决城市交通问题的必由之路,城市轨道交通车辆的产业化是我国机车车辆工业的重要工作之一,而轨道车辆关键零部件的国产化是城市轨道交通车辆产业化的重要保证。缓冲器是城市轨道交通车辆的重要部件之一,其作用是缓和车辆冲击减小车辆纵向冲动。缓冲器性能的好坏直接影响行车安全和旅客舒适度,因此世界各国均重视对性能优良缓冲器的开发研究。目前国内典型的缓冲器有橡胶缓冲器、油脂润滑的环弹簧摩擦式缓冲器、液压缓冲器,但是它们分别存在低温性能和耐老化性能差、寿命短、制造与维修工艺复杂、成本高、自重大、制造加工精度要求高等缺点,所以都很难得到广泛的推广。弹性胶泥缓冲器与普通缓冲器相比具有容量大、阻抗力小、体积小、质量轻、检修周期长等优点,在同样容量下可减轻30%50%的重量,检修周期长达10。随着城市轨道交通的发展以及旅客舒适度要求的提高,弹性胶泥缓冲器将得到极为广泛的应用。2 弹性胶泥缓冲器简介2.1 弹性胶泥简介用于弹性胶泥缓冲器研究的缓冲介质弹性胶泥材料,是一种高粘度、可压缩、可流动的未经硫化的有机硅化合物,在-80+250 范围内具有较高的稳定性,并且无臭、无毒,对环境和人员无污染。它有固、液 2 种状态,是车钩缓冲器理想的缓冲介质材料。在没有复原弹簧作用的条件下,利用其高弹性特点可以实现缓冲器的复原回程;利用其压缩性实现缓冲器的压缩行程;利用其良好的流动性可以实现缓冲器的大容量、低阻抗能力。这种材料的流动粘度大小可根据实际使用的需要进行调整,可以使其运动粘度比普通液压油大几十甚至上百倍。这样就将液压缓冲器密封难的问题简单化。这种材料如果能解决生产工艺问题,其成本不会高于 60 美元/,而 1 个城市轨道车辆用缓冲器容量在 15的条件下,其弹性胶泥的用量不会超过 3,因此弹性胶泥材料的价格能够满足弹性胶泥缓冲器推广的市场要求。2.2 弹性胶泥缓冲器的基本结构原理弹性胶泥缓冲器主要由活塞和活塞杆、缸盖、缸体、充料阀等组成，其工作原理是:将弹性胶泥材料装入缓冲器体内,根据需要施加一定的预压力 ,当缓冲器活塞杆受到一定的压力时,弹性胶泥受压缩产生阻抗力,并利用活塞的环形间隙(或节流孔)的节流作用和弹性胶泥材料的压缩变形吸收冲击能量。由于胶泥材料的特性,当弹性胶泥的预压力和活塞的运动速度越大,阻抗也就越大,这有利于提高缓冲器在大冲击下的容量,即冲击越大,缓冲器的容量就越大;冲击小,缓冲器的容量就越小。当作用在活塞杆上的外力撤销后 ,弹性胶泥自行体积膨胀,将活塞推回到原位,在这个过程中弹性胶泥材料以较慢的速度通过活塞的环形间隙(或节流孔) 流回原位,实现缓冲器的回程动作。2.3 弹性胶泥缓冲器进行有限元分析的原因缓冲器的技术参数要求与车辆相匹配，不同技术状态的车辆要求缓冲器的技术参数也不一样。对于弹性胶泥缓冲器的关键零部件，需要在设计阶段，进行分析和仿真，以便于为设计提供参考。通过这些关键部件的分析，进行相应的结构改进设计，能够解决试验中出现的问题。通过 ANSYS 软件对关键零部件进行分析，确实解决了一些关键问题。对弹性叫你缓冲器的结构静力学刚强度有限元分析。为了适应机车越来越高的速度对缓冲器的要求，缓冲器的刚强度要求就显得尤为重要。采用 ANSYS 软件进行静态刚强度校核，就能够很好地解决这个问题。3.1 ANSYS 软件简介ANSYS 软件是大型通用有限元分析软件。有限元法是一种采用电子计算机求解结构静、动态力学特性等问题的数值解法。由于有限元法具有精度高、适应性强以及计算格式规范统等优点，故在短短 50 多年间已广泛应用于机械、宇航航空、汽车、船舶、土木、核工程及海洋工程等许多领域，已成为现代机械产品设计中的一种重要工具。特别是随着电子计算机技术的发展和软、硬件环境的不断完善以及高档计算机和计算机工作站的逐步普及，为 ANSYS 的推广应用创造了更为良好的条件，并展示出更为广阔的工程应用前景。3.2 ANSYS 软件的分析步骤ANSYS 分析过程中包含三个主要的步骤。(1)创建有限元模型，其中包括创建或读入几何模型、定义材料属性和划分网格。(2)施加载荷及载荷选项、设定约束条件并求解。(3)察看分析结果及检验结果。具体如图所示。参考文献：学术期刊1 李瑞淳 高速列车及提速列车车钩缓冲装置研究J. 铁道机车车辆2004,(06) .2 李克兴，戴家骥 弹性胶泥减振器在国内外的研究和应用（上、下）J铁道车辆，1 995，3 3（ 6）：3 235，（7）：1 7193 朱闰平，杨军 弹性胶泥的特性及其减震器的工作原理.， 2005, 07-0427-034 .,等(俄) 俄罗斯货车用弹性胶泥缓冲器的研究，瞿蓓兰 译自eb1998 5 张友南, 黄友剑,陈忠海 弹性胶泥车钩缓冲器的研究和应用进展，2001，04-0053-036 郭良，魏延刚，刘彦奎 城轨车辆用缓冲器的研制与试验，2008-09-0067 李克兴,林乐.弹性胶泥缓冲器的试验研究情况.铁道车辆,1996,10,23248 张振淼.城市轨道交通车辆.北京:中国铁道出版社,19989 贾九红.胶泥缓冲器的耗能机理研究与设计D. 上海交通大学,2007学术会议论文集10 曾攀 有限元分析及应用. 北京市：清华大学出版社.2004 11 秦宇 设计工程师丛书 ANSYS 11.0 基础与实例教程. 2009学位论文 12 赵利利 内压圆柱壳体开孔补强结构的有限元分析 硕士学位论文 内蒙古工业大学 2006 13 傅永华 有限元分析基础. 武汉市：武汉大学出版社.2003 14 郭良 城轨车辆用密接式车钩和缓冲器的研制 硕士学位论文 大连交通大学 2008专利15 沈大庆. 弹性胶泥缓冲器. 中国专利：200520071937.4，2005-05-27毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：研究的问题：1.学习有限元分析软件 ANSYS 的相应功能。1. 2.对胶泥缓冲器的结构进行分析，并进行有限元建模。2. 3.对结构进行应力应变分析，分析其薄弱环节。3. 4.根据计算结果对结构设计进行分析。研究手段：1.详细了解设计任务书明确要求、掌握缓冲器工作条件及相关参数、熟悉有限元分析物体的结构性能的基本方法，通过查阅有关有限元分析资料，参观实物或模型等，了解分析对象的性能、结构，准备好设计需要资料、ANSYS 软件，拟定分析计划等。2.相关资料收索。3.分析资料4.对缓冲器的有限元分析的前处理(1) 确定工作名和分析标题；(2) 设置分析模块； (3) 定义实常数；(4) 定义材料性质；(5) 创建分析几何模型；(6) 建立有限元模型；(7) 对模型进行网格划分；5. 加载及求解加载即用边界条件数据描述结构的实际情况，即分析结构和外界之间的相互作用6. 后处理后处理是将计算所得的结果可视化。进行各种后续分析 ,静力分析结果后处理的包括：绘变形图，绘应力图，应变图，进行各种后续分析。毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：指导教师： 年 月 日所在系审查意见：系主任： 年 月 日