双管型直线电动活塞压缩机动力学仿真分析与研究

论文摘要

双管型直线电动活塞压缩机是一种新的构想,现在正在对其进行不断地开发和研究。如果单纯的运用理论分析和传统的物理实验法,费工费时,有时甚至无法实现。利用虚拟样机技术快速、高效地进行双管型直线电动活塞压缩机的研究开发成为现代设计的一种必然趋势。本文介绍了双管型直线电动活塞压缩机的研究现状和虚拟样机技术;综合运用ADAMS、MATLAB、Pro/E的优势,建立了压缩机的虚拟样机。利用有限元和机械系统动力学的分析方法,对压缩机进行了有限元分析和运动学、动力学仿真分析;分析了压缩机活塞组件的温度分布情况,并对其进行了热-应力耦合分析;对活塞进行了优化设计,改善了活塞的动力学特性,使活塞结构更加合理;分析了压缩机工作过程中的运动学特性、动力学特性。研究结果分析表明:该压缩机电机产生的推力较大,对该压缩机的运动学参数和动力学参数均产生很大的影响;活塞在热应力的作用下产生的变形非常小,对其正常的运行产生影响很小;活塞在满足强度的情况下,质量达到最小,得到主要参数的最佳值,满足设计要求;联合仿真分析可以得到更加真实、反映更全面的运动学和动力学仿真结果;本文在建立的虚拟仿真环境中进行研究分析,可以降低实验成本,提高实验效率,缩短实验周期,为开发结构更加合理,效率更高,成本更低的轻便型活塞式压缩机奠定了基础。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 双管型直线电动活塞压缩机
• 1.1.1 双管型直线电动活塞压缩机概况
• 1.1.2 双管型直线电动活塞压缩机的发展演变
• 1.2 虚拟样机技术
• 1.2.1 虚拟样机技术的概况
• 1.2.2 虚拟样机技术的发展及应用
• 1.2.3 虚拟样机技术在双管型直线电动活塞压缩机研究中的应用
• 1.3 本课题研究的意义、主要内容和方法
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究方法
• 1.4 本章小结
• 2 直线电机的特性分析
• 2.1 圆筒型直线电机的基本结构
• 2.2 圆筒型直线电机的工作原理
• 2.3 等效电路
• 2.4 等效电路中主要参数的确定
• 2.5 特性分析
• 2.5.1 单相特性分析
• 2.5.2 整机特性分析
• 2.6 本章小结
• 3 双管型直线电动活塞压缩机的理论分析
• 3.1 双管型直线电动活塞压缩机的概述
• 3.2 双管型直线电动活塞压缩机结构及工作原理
• 3.3 活塞组件的动力学方程
• 3.3.1 电机的推力
• 3.3.2 活塞所受气体力P（x y t）
• 3.3.3 活塞运动的摩擦阻力
• 3.3.4 活塞组件往复运行的惯性力
• 3.4 动力学方程表达式
• 3.5 气体力和电机推力的数学模型
• 3.6 本章小结
• 4 双管型直线电动活塞压缩机的活塞组件优化设计
• 4.1 活塞的有限元分析
• 4.1.1 有限元分析简介
• 4.1.2 基于有限元理论的热-结构耦合的基本方程
• 4.1.3 无油润滑活塞的热-结构耦合分析
• 4.2 灵敏度分析
• 4.2.1 局部灵敏度分析
• 4.2.2 全局灵敏度分析
• 4.3 优化设计
• 4.4 本章小结
• 5 双管型直线电动活塞压缩机的建模与仿真
• 5.1 软件简介
• 5.1.1 PRO/ENGINEER 软件简介
• 5.1.2 ADAMS 软件概述
• 5.1.3 MATLAB/Simulink 软件概述
• 5.2 多体系统动力学基本理论
• 5.3 双管型直线电动活塞压缩机仿真模型的建立
• 5.3.1 三维建模
• 5.3.2 双管型直线电动活塞压缩机的虚拟装配
• 5.3.3 Pro/E 与ADAMS 的数据转换
• 5.4 运动仿真及动力学分析
• 5.4.1 施加运动副约束
• 5.4.2 定义驱动及载荷
• 5.4.3 联合仿真分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集