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1、 2011届毕业论文毕业设计说明书弹性胶泥缓冲器关键件的有限元分析需要完整cad图纸，请联系QQ:68661508机械工程与自动化学院学生姓名： 学号： 机械设计制造及其自动化学 院： 专 业： 指导教师： 2011年06月弹性胶泥缓冲器关键件的有限元分析摘要 缓冲器是各种车辆及机械设备重要的零件，是吸收冲击能，缓和不必要的冲击的必要装置，缓冲器的质量直接影响到车辆的安全和机器的稳定。本文介绍了目前国内外对胶泥缓冲器的研究和研究成果，同时介绍了国内外市场上各种优秀的胶泥缓冲器和缓冲饼等，接着讨论了胶泥缓冲器的结构性能，以及相比其他类型的缓冲器产品的优点，分析了弹性胶泥缓冲器已有的结构形式，总结
2、了其优点和缺点,在此基础上，根据胶泥缓冲器的规格要求和胶泥材料的特性，选择了单出杆组合式的结构形式。并分别对缸体和活塞活塞杆建模，然后对其进行有限元分析，得到变形图、应力图、应变图，分析缸体、活塞及活塞杆结构设计中可能存在的不合理的地方，对弹性胶泥缓冲器结构的设计进行校核。关键词：缓冲器 ,有限元分析, ANSYAFinite Element Analysis Of Elastic clay Buffer Key Pieces AbstractBuffer is an important variety of vehicles and machinery and equipment parts
3、, is to absorb impact energy, the need to ease the impact of unnecessary devices, the buffer directly affects the quality of vehicle safety and machine stability. This article describes the clay buffer at home and abroad on research and research results, also introduced a variety of excellent domest
4、ic and international markets clay buffer and buffer cake, and then discuss the structural properties of the clay buffer and compared with other types of buffer the benefits and analysis of the elastic clay buffer existing structure, summarizes the advantages and disadvantages, in this based on the s
5、pecifications of clay and clay buffer material properties, select the combination of single-rod type of structure. And the cylinder and piston rod respectively, modeling, and its finite element analysis, deformation graph, graph the stress, strain diagram of the cylinder, piston and piston rod desig
6、n that may exist in unreasonable for flexible design of the structure of clay buffer check.Key words: finite element analysis, ANSYA, buffer第II 页 共II页 中北大学2011届毕业设计目录1. 绪 论11.1 概述11.2 弹性胶泥缓冲器国内外的研究动态11.3研究的目的与意义31.4 弹性胶泥缓冲器41.4.1 胶泥缓冲器的工作特性研究41.4.2 胶泥缓冲器的模型41.5 有限元法与ANSYS软件概述51.5.1 有限元方法概述51.5.2 ANS
7、YS概述61.6 论文主要工作72. 胶泥缓冲器的结构和工作原理72.1胶泥缓冲器的结构72.2胶泥缓冲器的参数102.2.1 阻尼力的确定102.2.2冲击速度的确定112.2.3行程的确定112.2.4能量吸收率的确定112.3 胶泥缓冲器的工作原理123.胶泥缓冲器结构的建模及分析133.1缸体的建模及分析133.1.1 缸体的数据及实物图133.1.2对缸体建模133.1.3定义材料常数153.1.4 划分单元163.1.5施加载荷183.1.6 提交计算193.1.7 后处理193.1.8 分析结果253.2 活塞和活塞杆的建模及分析253.2.1活塞和活塞杆的数据253.2.2对活
8、塞和活塞杆建模263.2.3定义材料常数263.2.4 划分单元313.2.5施加载荷343.2.6 提交计算353.2.7 后处理353.2.8 分析结果414.总结41参考文献42致 谢44第II页 共II页 中北大学2011届毕业设计1. 绪 论1.1 概述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。缓冲器是各种车辆及机械设备重要的零件，是吸收冲击能，缓和不必要的冲击的必要装置，缓冲器质量直接影响到车辆的安全和机器的稳定。目前，国内典型的缓冲器有橡胶缓冲
9、器、油脂润滑的环弹簧摩擦式缓冲器、液压缓冲器，其中，液压缓冲器使用液压油作为缓冲介质，利用液压油在外力作用下的流动摩擦生热来吸收能量，但一直以来都存在液压油密封问题难以解决，没有得到广泛应用；金属弹簧缓冲器是利用弹簧的刚弹性，通过弹簧摩擦吸收能量，但其自重较大，弹簧磨损快，使用寿命短；而橡胶作为缓冲、减振材料使用历史悠久。一般是将加有硫化剂、填充剂等配合剂的橡胶放入模具内加热加压硫化成各种形状，利用硫化橡胶的弹性来达到缓冲、减振目的。硫化后的橡胶其体积是不可压缩的；由于硫化橡胶在使用过程中受到的疲劳破坏、永久变形、老化等原因，其使用寿命也有限。再这种情况下，上述几种缓冲器产品由于都存在着致命的
10、缺点，所以都很难得到推广。为了克服这些传统缓冲器的缺点，我们采用了一种新型缓冲器胶泥缓冲器。胶泥缓冲器克服了液压缓冲器、刚弹簧缓冲器和硫化橡胶缓冲器的缺点，集合了它们的优点，具有特殊的减振缓冲性能和理想的使用寿命。1.2 弹性胶泥缓冲器国内外的研究动态国外对胶泥及其缓冲器的研究始于20世纪60年代,法国Domange-Jarret公司率先推出了以胶泥为主体材料的缓冲产品，JARRET公司的产品容量（所吸收的冲击能量）从0.05 kJ到3000 kJ，行程从1 mm到200 mm。并很快在建筑上、铁路上得到应用，如线路端或维修站的起保护作用的车挡缓冲器、车辆间连接缓冲的车钩缓冲器等。到80年代初
11、，波兰华沙工学院试制出新型的胶泥材料，加快了胶泥缓冲器在铁路车辆上的应用，波兰的KAMAKC公司利用这种材料技术并开发出系列缓冲器产品应用于铁路车辆的缓冲。国际铁路联盟(UIC)在1981年制定了UIC 5261标准，并在1985年进行了修订，规范和批准了用于货车的A、B、C三级胶泥缓冲饼产品，A级容量为30 KJ，B级容量为50 KJ，C级容量为70 KJ，缓冲器的行程为105 mm。国际铁路联盟(UIC)1992年7月又通过了行程为130 mm和150 mm的货车用缓冲饼的生产，并制定了UIC5263标准规范。该系列标准的制定为胶泥缓冲器更广泛的应用奠定了基础，推动了缓冲器在其它车辆的上的
12、应用。 图1-1货车的弹性胶泥缓冲器 图1-2 73ZW型弹性胶泥缓冲器法国的DangeJarret公司为法国先进的高速列车代TGV开发两种型号的胶泥缓冲器，型号分别是BC20S60B和L7AM3，其容量分别达到了62.5KJ和58 KJ。德国的ICE高速列车也使用了胶泥缓冲器，其容量不小于20 KJ。在俄罗斯，全俄铁道科学院牵头进行了胶泥缓冲器的应用研究，并于20世纪90年代初开发了应用于100 t货车的胶泥缓冲器，其容量达到60 KJ，阻抗达2000 kN，能满足车辆15 km/h的调车连挂速度。全俄铁道科学研究院与波兰KAMAKC公司合作开发了用于罐车的73ZW型胶泥缓冲器，容量达到70
13、 KJ，行程90 mm。胶泥缓冲器在美国、日本、南非、澳大利亚等国铁路部门也进行了应用研究。胶泥缓冲器以其容量大、阻抗低、结构轻巧、检修周期长以及其特殊的特性曲线特点在铁路车辆上得到重视和推广应用，目前在欧洲铁路使用的胶泥缓冲器产品在50万套以上，检修周期一般在10年以上5。 欧洲国家的胶泥缓冲器生产技术已相当成熟,且胶泥缓冲器已在航空、桥梁、铁路机车车辆、军事和工程机械等领域广泛应用。我国最早在上个世纪80年代进口的军舰上发现胶泥缓冲器，用来缓和舰炮的冲击，后来在进口汽车上也发现这种胶泥缓冲器。1988年机电部上海材料研究所受机电部一重厂委托承担了胶泥缓冲器这种新技术产品的消化吸收，并开发出
14、了型号521、522、307等几个型号的缓冲器产品，其中最大的容量已达到20 KJ，阻抗力仅670 KN，行程仅45 mm。后来该单位还陆续研制了用于雷达和坦克的胶泥缓冲器，取得了较好的应用效果45。在冶金行业目前批量使用着胶泥的缓冲器和缓冲饼产品，北京的冶金自动化研究院批量的生产用于冶金机械的各类缓冲产品，在胶泥缓冲器技术上有一定的积累。铁道部从上个世纪的80年代末开始关注该项技术，并对该技术研究提供了专项技术资金资助，1989年铁道部科技司以资助性开发课题形式下达任务，由原铁道部四方车辆研究所承担客车胶泥缓冲器研制。到1994年10月，四方所开始与波兰的KAMAKC公司以及波兰的华沙铁道科学院进行胶泥缓冲器方面的技术交流，上世纪90年代末四方所与KAMAKC公司加强了技术合作并成立合资公司，专门开发铁路用车钩缓冲器，推出了几个型号产品进行试验和试用，目前仍在装车试用和效果考核中，由于核心技术仍然由外方掌握，并未进行转让，所以致使胶泥产品的研制开发的进展较慢8。1.3研究的目的与意义运输作为我国经济发展的重要支柱，其中车辆的作用是必不可少的，在车辆重载时，物资可能会受到多个方向的冲击。这些冲击会对车辆上的物品造成一定得损失，同时也会对车辆的一定重要部件造成冲击，使得车辆运输中的安全问题捉襟见肘。这些都使得增强车辆的
