基于超聲減摩原理的新型低摩擦氣缸研制.pdf

1、氣動系統(tǒng)作為現(xiàn)代自動化生產(chǎn)的常用系統(tǒng)已在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。氣缸作為其最常用的執(zhí)行元件,其動靜摩擦力不同的特性是影響氣動系統(tǒng)低速產(chǎn)生爬行的主要因素之一。近來,超聲減摩作為一種新型的減摩方式逐漸被廣泛關(guān)注。本文擬將超聲振動施加于氣缸缸筒,利用氣缸缸筒的超聲減摩改善氣缸的摩擦力特性。
　　為實現(xiàn)超聲減摩氣缸的設(shè)計,需要合理選擇的氣缸的激振模態(tài)和激振模式。本文闡述了梁結(jié)構(gòu)的彎曲、扭轉(zhuǎn)和縱向振動的振型函數(shù)以及頻率公式,并給出其

2、對應(yīng)的激振方式。特別的給出了圓筒型梁的多波彎曲振動模態(tài),分析了其振型的特點,闡述了其壓電陶瓷片夾心式的激振方式,為超聲減摩氣缸的研制提供了指導。
　　依據(jù)缸筒的振動特性選擇了基于缸筒縱向振動和缸筒彎曲振動的激振模態(tài),設(shè)計出了基于超聲換能器的缸筒縱向振動的超聲減摩氣缸和基于貼片式的缸筒彎曲振動模態(tài)超聲減摩氣缸。并分別給出了其激振的工作原理,推導了其超聲振動時質(zhì)點的橢圓運動軌跡。同時,研究了兩種類型的超聲減摩氣缸的減摩機理,得出超聲減

3、摩氣缸的減摩效應(yīng)與超聲振動的振幅成正相關(guān)的特點。
　　基于ANSYS有限元仿真對兩種類型的超聲減摩氣缸分別進行了模態(tài)、諧響應(yīng)和瞬態(tài)仿真分析,得到了其諧振頻率以及振型云圖,分別驗證了減摩氣缸激振方式的合理性和可行性,以及質(zhì)點的橢圓運動軌跡,實現(xiàn)了兩種類型的超聲減摩氣缸的研制。同時研究了激勵電壓與超聲減摩氣缸振幅的關(guān)系,為實驗提供了指導。
　　搭建了用于超聲減摩氣缸特性研究的測試系統(tǒng),完成了超聲減摩氣缸樣機的性能測試。在引入超聲