增强型气动打标机针头动力学模型分析
EquipmentManufactringTechnologyNo.10，2008
随着市场经济的快速发展，品牌推广和品牌保护已成为
市场营销的必然之路。目前在国内钢铁深加工企业中，知名的
钢板和钢管生产企业积极推进相关工作，逐步应用气动标记
机在产品表面标记公司品牌ＬＯＧＯ图案和产品规格技术参数
等文字，获得了良好的市场效果。像这类要求在大型钢铁产品
表面进行醒目的图形和文字的标记，普通的气动打标机是不
能完成的。普通标牌打标机的打标深度在０．１～０．２ｍｍ，而大型
钢板的标记深度要求至少达到０．４ｍｍ。因此，必须开发出强力
冲印打标机来适应市场的需求。通过对气动打标机冲印针头
的工作原理进行深入分析，建立了相应的动力学模型。将理论
计算结果与试验数据对比，全面分析相关技术参数的变化对
冲印针头工作过程产生的影响。
１增强型气动打标机针头工作过程与原理
打标机的打标工作是由钢质针头和钢套组成的冲针系统
来完成的。针头先在二维运动机构的带动下，移动到打标平面
上的指定位置，然后钢针在气缸体内作往复运动，针头的顶尖
部位正面撞击需要标记的物体表面，留下一点凹痕。每冲一个
点，钢针移动到下一位置，再冲下一点。针头在打标表面沿文
字笔划方向移动，冲出一串凹痕，从而组成文字和图案。各个
文字或图案冲印点的位置由专用的计算机软件控制。
打标样件见图１。
针头冲击运动的动力来自缸体内的高压空气。气体推动
钢针的尾部，使钢针达到一定的速度，撞击物体表面并作短暂
停留，完成一点打标，然后气体减压，钢针在弹簧回复力作用
下回到原始位置。钢针的每一次往复运动，实际上是独立的动力学运动过程。为获得更深的冲印痕迹，对冲针系统工作过程
进行动力学分析。
２建立动力学模型
针头和钢套组成的冲针系统的力学模型见图２。图２（ｂ）
为针头部位受力分解。
图示说明：
H———针头在气缸内总行程；
L———针头压入物体内部圆锥面的展开半径；
t———压入深度；
r———针头压入半径；
P———气缸推力；
N———水平分力；
F———法向压力；
θ———针头倾角。增强型气动打标机针头动力学模型分析
刘昌勇
（武汉嘉铭激光有限公司，湖北武汉４３０２３３）
摘要：增强型气动打标机适用于大型钢铁产品的表面打标，其标记深度是普通打标机的３～４倍。建立冲针打标系统的动力学模型，将理论计算结果与试验数据对比，深入分析了冲针系统的参数和外部条件对打标深度的影响。指明了在增强型气动打标机的设计和调试过程中相关结构和动力参数的选择方法。关键词：气动打标机；冲针；打标深度；冲压系统中图分类号：ＴＰ３３４．８文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２００８）１０－００３４－０２
收稿日期：２００８－０７－２２作者简介：刘昌勇（１９６５—），男，湖北宜昌人，机械工程师，研究方向：精密机械
。图１
打标样件ＦＮ
夼
夼进气口汽缸物体表面压簧冲针
θHPL
r
t
图２冲针系统的力学模型（ａ）
（ｂ）34《装备制造技术》２００８年第１０期
３冲针运动分析
３．１钢针的动能和冲击深度
（１）钢针在气体推力P作用下，获得动能W１：
W１＝P×H（１）
（２）钢针压入物体过程中，受到阻力F。假设钢针头部是
光滑的，锥面上只受法向正压力F。
根据第三强度理论即Ｔｒｅｓｃａ屈服条件，正压力F产生的
应力达到材料的屈服应力时，物体发生塑性变形。这里考虑到
钢针压入深度不深，忽略压入时物体的表面凸起。
F＝σs×圆锥表面积（σs为物体材料的屈服应力）
F＝σｓπrL＝σｓπr２／Ｓｉｎθ
N＝FＳｉｎθ＝σｓπr２＝σｓπt２ｔｇ２θ
（３）钢针压入物体过程中，阻力做功W２。
W2=t
0乙Ndt=ξ
０乙σsπt2tg2θdt
W２＝１３πσｓt３ｔｇ２θ（２）
（４）根据动能定律，∑W＝Δmv
W１－W２＝Δ１２mv２
W３＝Δ１２mv２
式中W３为压缩弹簧做功，v是冲针的速度。
W１－W２＝W３W１＝W２＋W３P×H＝１３πσｓt３ｔｇ２θ＋W３
t３＝３（PH－W３）／（πσｓｔｇ２θ）（３）
t＝３（PH－W３）／（πσｓｔｇ２θ）３姨
从以上方程式（３）推断：为获得更深的冲击深度t，可以采
取以下三项措施：
１）增加气体推力P；
２）增加气缸的运动冲程；
３）减小冲针针尖的倾角。
３．２钢针工作的其他影响因素
钢针在实际工作中需要考虑的因素很多，详细分析如下：
（１）为保证针尖有足够的寿命，倾角θ不能太小，根据实
践经验，θ取值在４５°至６０°，现取４５°。
（２）从理论上讲，可以增加冲针系统的冲程，使冲针获得
更大的动能。但增加冲程会增多冲针的运动时间，冲击过程延
长，打标效率下降。为保证较快的冲击运动频率，通常要求
５０Ｈｚ。冲针的冲程设定在１０ｍｍ以内，可取６～８ｍｍ。
（３）在冲程和针尖角度确定以后，只有通过加大气体的压
力和气缸的截面积，才能使冲针的冲击深度增加。
（４）我国现行工业标准中，一般工业用气体压力在０．８ＭＰａ
（约８ｋｇｆ／ｃｍ２）以下。如果气体使用压力超过０．８ＭＰａ，设备的额
定压力必须达到中高压力范围，气路设备的制造和运行成本势必会大幅增加。因此，压缩空气的使用压力，仍然控制在
０．５～０．６ＭＰａ。
４理论计算与实验数据
设计参数如下：
P＝气缸截面积×p＝３．１４×R２×p
气缸截面积＝３．１４×R２；
空气压强p＝０．２ＭＰａ
气缸半径R＝１０ｍｍ
冲针行程H＝６ｍｍ
估算：
W３＝１２（H×弹簧力）＝１２（０．００６×４）＝０．０１２Ｎ·ｍ
普通碳钢屈服应力２３５ＭＰａ，实际增加氧化皮系数１．２倍，
σＳ取２８２ＭＰａθ＝４５°
按国际标准单位代入方程式（３）并计算：
t３＝３（PH－W３）／（πσｓｔｇ２θ）
t３＝３（３．１４×０．０１２×０．２×１０６×０．００６－０．０１２）／（３．１４×
２８２×１０６×ｔｇ２４５°）
t３＝１．２２×１０－９
t＝１．０７×１０－３ｍ＝１．０７ｍｍ
我们采用２￣３ｍｍ薄板作试验，得到打印的字凹痕深度在
０．９４～１．３２ｍｍ之间（见表１）。
由表１冲针系统动力模型计算结果可知：在冲针行程和针
尖角度不变的情况下，气缸压力增大，打标深度增加；气缸半
径增大，打标深度增加。气缸半径的变化对标记深度的影响，
远大于气缸压力对标记深度的影响。对比试验数据，气缸压力
和气缸半径对实际标记深度的影响与理论计算值是一致的，
实验测得数据与理论计算结果偏差小于１５％。
由于在打标过程中钢板的安装由两螺钉固定，钢板与工
作台之间有间隙，打标时产生震动，影响实际打标的深度。
５结论
增强型气动打标机冲针系统动力学分析，基本符合打标
机冲针系统的工作过程，说明了系统内关键参数与冲印深度
之间的相互关系，对增强型气动打标机的工程设计和生产调
试有直接的指导意义
。气体压力Ｐ／ＭＰａ０．２０．３０．４０．２０．３０．４气缸半径Ｒ／ｍｍ１０１０１０１２１２１２冲针行程Ｈ／ｍｍ６６６６６６针尖角θ４５°４５°４５°４５°４５°４５°理论深度ｔ／ｍｍ１．０７１．２４１．３５１．２１１．４０１．５２实际深度／ｍｍ０．９４１．１２１．２０１．０５１．２２１．３２备注
１２３４５６序号表１改变气压和气缸半径对打标深度的影响数据对比表
（下转第４９页）35《装备制造技术》２００８年第１０期
内螺纹的设计也可以沿用上述外螺纹的设计方法，先在
零件实体内側进行螺旋线生成，然后进行一圈螺旋拉伸实体
生成，然后进行多次复制或三维阵列形成多圈螺旋拉伸实体，
最后将零件实体与所有螺旋拉伸实体进行布尔差集即可得到
内螺纹。
７结束语
本实例介绍的螺旋线生成程序，可以在任何内嵌ＡｕｔｏＬｉｓｐ解释器的ＡｕｔｏＣＡＤ软件中进行使用，凡是需要绘制圆柱型螺
纹零件均可在ＡｕｔｏＣＡＤ软件中加载并调用上述Ｌｉｓｐ程序，这
将大大提高绘图精度及绘图效率。
参考文献：［１］［２］
ＡｕｘｉｌｉａｒｙＴｈｒｅａｄＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎＩｎＡｕｔｏＣＡＤ
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ｌｏａｄｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ，ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｎｔｉｔｉｅｓｗａｓａｉｄｅｄｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＡｕｔｏＣＡＤ２００５，ｔｈｅｓｅｃａｎ
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ｄａｒｄｐｎｅｕｍａｔｉｃｍａｒｋｅｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｄｙｎａｍｉｃａｌｍｏｄｅｌｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｐｕｎｃｈｕｎｉｔ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｈａｓｂｅｅｎ
ｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙａｎａｌｙｚｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｐｕｎｃｈｍａｒｋｉｎｇｕｎｉｔａｎｄｅｘｔｅｒｉｏｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｍａｒｋｉｎｇｄｅｐｔｈ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ
ｈｏｗｔｏｃｈｏｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｐｕｎｃｈｍａｒｋｉｎｇｕｎｉｔｗｈｉｌｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｎｄｄｅｂｕｇｇｉｎｇ．
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（上接第３５页）49
机械结构动力学模型的精度与鲁棒性分析研究
机械结构动力学模型的精度与鲁棒性分析研究
一、引言
机械结构动力学模型是分析和预测机械系统行为的关键工具。为了确保模型的准确性和可靠性，需要进行精度与鲁棒性分析研究。本文旨在探讨机械结构动力学模型的精度与鲁棒性，并提供一些相关研究的案例分析。
二、机械结构动力学模型的精度分析
机械结构动力学模型的精度是指模型与实际机械系统行为之间的吻合程度。在建立动力学模型过程中，需要考虑各种因素的影响，包括结构材料、几何形状、运动连杆、惯性质量等。为了提高精度，可以采用以下方法：
1. 实验验证：通过与实验数据对比，验证模型的准确性。实验数据可以用来检验模型在不同工况下的预测能力，并且可以通过比较实验数据和模型预测值的误差来评估模型的精度。
2. 参数辨识：对于复杂的机械系统，往往存在很多未知参数。采用参数辨识技术，可以通过与实测数据的拟合，获得最优的参数估计结果，从而提高模型的精度。
3. 基于理论分析的改进：结合理论分析和实验验证的结果，对模型进行改进。通过理论推导和数值分析，可以更好地理解机械系统的工作原理，进一步提高模型的精度。
三、机械结构动力学模型的鲁棒性分析
机械结构动力学模型的鲁棒性是指模型对参数变化和扰动的稳定性和可靠性。在实际应用中，由于机械系统参数存在不确定性，鲁棒性分析尤为重要。以下是鲁棒性分析的几个关键点： 1. 参数不确定性：机械系统的参数往往受到多种因素的影响，如材料特性的变化、制造误差等。通过建立参数不确定性模型，可以评估模型在参数变化时的表现，并设计相应的控制方法以保证系统的鲁棒性。
2. 扰动抑制：在实际操作中，机械系统会面临各种扰动，如外部力的干扰、传感器误差等。通过设计鲁棒控制器，可以有效抑制扰动对系统的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
3. 系统辨识与自适应控制：通过对系统的辨识和建模，可以实现对参数变化和扰动的实时估计和补偿，从而提高模型的鲁棒性。
四、案例分析
以钢板运动中心锚爪机械手为例，该机械手的动力学模型涉及了复杂的机构和动力学特性。通过实验验证和参数辨识，可以建立一个精确的动力学模型。然而，在实际应用中，机械手往往会面临各种不确定性和扰动。
线性动力学模型在机械系统中的应用研究
线性动力学模型在机械系统中的应用研究
在现代机械工程领域，对于机械系统的性能分析、设计优化以及故障诊断等方面，线性动力学模型发挥着至关重要的作用。它为我们理解和预测机械系统的动态行为提供了有力的工具。
线性动力学模型基于一系列的基本原理和假设，其核心在于将机械系统的运动和受力关系用线性方程来描述。这种线性化的处理方式，在一定条件下能够有效地简化问题，同时又能提供具有较高精度的分析结果。
在机械系统的设计阶段，线性动力学模型可以帮助工程师提前评估系统的性能。例如，对于一个汽车悬挂系统的设计，通过建立线性动力学模型，可以分析在不同路况下车辆的振动特性，从而确定合适的弹簧刚度和减震器阻尼系数，以提高乘坐的舒适性和操控的稳定性。再比如，在机床的设计中，利用线性动力学模型能够预测加工过程中刀具与工件之间的相对振动，为选择合适的切削参数提供依据，保证加工精度和表面质量。
对于复杂的机械系统，如飞机的结构和航空发动机，线性动力学模型同样具有重要意义。在飞机的设计中，通过对机翼、机身等结构的线性动力学分析，可以评估其在气流作用下的振动情况，确保结构的强度和可靠性。航空发动机内部的旋转部件众多，其动态特性复杂，线性动力学模型可以帮助分析轴系的振动、叶片的颤振等问题，为发动机的安全运行提供保障。 除了设计阶段，线性动力学模型在机械系统的故障诊断中也有着广泛的应用。当机械系统出现故障时，其动态特性往往会发生变化。通过对正常状态和故障状态下系统的线性动力学模型进行对比和分析，可以有效地识别故障的类型和位置。例如，对于旋转机械，如果其转动部件出现不平衡、不对中或者轴承磨损等故障，系统的振动频率、振幅等参数会发生改变。通过测量这些参数，并与正常状态下的线性动力学模型进行比较，就能够准确地诊断出故障。
在实际应用中，建立线性动力学模型需要对机械系统进行合理的简化和假设。通常会忽略一些非线性因素和次要的影响，以得到较为简洁的数学模型。然而，在某些情况下，这些被忽略的因素可能会对系统的动态行为产生显著影响。因此，在使用线性动力学模型时，需要对其适用范围和精度进行评估，并结合实际情况进行适当的修正和改进。
机械系统动力学建模中的鲁棒性分析方法研究
机械系统动力学建模中的鲁棒性分析方法研究
在现代工程领域，机械系统的性能和可靠性至关重要。机械系统动力学建模作为研究机械系统行为和性能的重要手段，对于优化设计、故障诊断和性能预测等方面具有重要意义。然而，实际的机械系统往往受到各种不确定性因素的影响，如制造误差、材料特性变化、外部干扰等，这些不确定性可能导致模型预测与实际系统行为之间存在偏差。因此，在机械系统动力学建模中进行鲁棒性分析，以评估模型在不确定性条件下的性能和可靠性，成为了一个关键的研究课题。
机械系统动力学建模通常基于物理定律和数学方法，建立描述系统运动和力学关系的方程。这些模型可以是集中参数模型，如质点弹簧阻尼系统，也可以是分布参数模型，如连续体的振动方程。然而，无论哪种模型，其准确性都依赖于对系统参数的准确估计和对边界条件的合理假设。但在实际情况中，由于测量误差、参数变化和未建模的动态特性等因素，模型参数往往存在不确定性。
鲁棒性分析的目的就是评估模型在这些不确定性存在的情况下，是否仍能准确地预测系统的行为。一种常见的鲁棒性分析方法是蒙特卡罗模拟。通过随机生成大量的参数样本，并对每个样本进行模型仿真，从而得到系统响应的概率分布。这种方法直观易懂，但计算量较大，尤其对于复杂的机械系统，可能需要耗费大量的计算资源和时间。 另一种方法是区间分析。在这种方法中，不确定参数被表示为区间而不是具体的数值。通过对区间进行运算，可以得到系统响应的区间范围。区间分析的优点是计算效率相对较高，但可能会导致结果过于保守。
除了上述两种方法，还有基于灵敏度分析的鲁棒性评估方法。灵敏度分析用于确定模型输出对输入参数变化的敏感程度。通过计算灵敏度系数，可以识别出对系统性能影响较大的关键参数，进而针对这些参数进行不确定性分析和鲁棒性设计。
在实际应用中，选择合适的鲁棒性分析方法取决于具体的问题和需求。例如，如果对系统响应的概率分布有较高的要求，蒙特卡罗模拟可能是较好的选择；如果希望快速得到系统响应的大致范围，区间分析则更具优势；而当需要确定关键参数以进行优化设计时，灵敏度分析则能发挥重要作用。
对气动喷射点胶CFD仿真与实验相关思考
对气动喷射点胶CFD仿真与实验相关思考
发布时间：2023-07-05T03:55:49.886Z 来源：《科技潮》2023年9期 作者： 李得宁[导读] 气动喷射点胶技术是一种常用的精密点胶技术，广泛应用于电子、汽车、航空航天等领域。苏州希盟科技股份有限公司
摘要：本文基于仿真分析和DOE实验，研究了气动喷射点胶过程中的关键问题。通过建立气缸模型和点胶阀模型，分析了撞针气缸模型内压力变化对撞针运动特性和撞针运动特性对点胶性能的影响规律。进一步，通过DOE实验和仿真分析，探究了腔体尺寸和工艺参数对胶量和喷射速度的影响规律。研究结果表明，喷嘴直径和撞针球面半径对胶量和喷射速度的影响程度较大，供胶压力是影响胶量和喷射速度最为显著的参数。本文研究成果对气动喷射点胶系统的优化设计和实际应用具有重要的参考和指导作用。
关键词：气动喷射点胶；CFD仿真；实验设计；工艺参数 引言 气动喷射点胶技术是一种常用的精密点胶技术，广泛应用于电子、汽车、航空航天等领域。在气动喷射点胶过程中，撞针运动和气缸内压力变化等关键问题直接影响到点胶质量和效率。因此，建立气缸模型及点胶阀模型，对气缸内压力变化对撞针运动特性的影响及撞针运动特性对点胶性能的影响进行仿真分析，可以为优化喷射阀结构设计和工艺参数设定提供重要参考。本文将从模型建立、仿真分析、实验设计和结果分析等方面，探究气动喷射点胶CFD仿真与实验的相关思考。
1 气缸模型及点胶阀模型的建立 气缸模型及点胶阀模型的建立是研究气动喷射点胶过程的前提。本文通过SolidWorks软件建立了撞针气缸模型和点胶阀模型，并使用Fluent软件进行网格划分和求解。以下将分别分析撞针气缸模型和点胶阀模型的建立。 1.1 撞针气缸模型的建立 撞针气缸模型包括气缸、撞针和气缸底部通道等部件。首先，通过SolidWorks软件绘制气缸底部通道，并添加气压传感器等必要的传感器。接着，根据气缸底部通道的尺寸和形状，绘制气缸模型，并通过螺纹连接气缸和气缸底部通道。最后，绘制撞针模型并通过支架连接到气缸顶部。撞针和气缸底部通道之间通过气缸顶部的孔连接。
气动捻接器接头质量分析及其应用实践
纺织机械２０１１年第６期 ・产品应用・ ３７
气动捻接器接头质量分析及其应用实践
王丹
（中平能化集团神马实业股份有限公司４６７０００）
摘要 空气捻接器是机械运动和空气动力学原理相结合的一种新型捻接技术，主要用于纺织工
业络筒等工序中纱线的无结连接。本文以ＦＧ３０４型气动捻接器为主要对象，在分析其结构、工作 原理的基础上，针对接头质量出现的问题进行了深入分析，并提出了相应的解决方案，研究成果对
提高捻接器的生产效率和接头质量有参考价值。 关键词 空气捻接器接头质量无结连接机械运动 空气动力学
１ 引言
纺织业的纱线接头最初选用打结剪刀机械方式
实现，效果虽好，但外观较差，且对后续加工影响较 大。１９７９年１０月日本村田机械在德国汉诺威举办
的“第８届国际纤维机械博览会ＩＴＭＡ’７９”上发布
了带有“空气捻接器”的“Ｎｏ．７一ＩＩ村田玛赫康纳自 动络筒机”，标志着空气捻接器时代的来临。空气捻
接器利用压缩空气对纱线进行接线，可获得良好的
量，结果使橡胶避震器的“硬度”提高了好几倍，避震 器的避震性能大大减弱，电锭的震动也就越益加剧， 结果事与愿违。 ’
９熔断器
电锭负载特性为风机水泵类，本不具过载的可 能。但现在有了离心罐和塑料圆筒之间的芒硝结晶
存在的明害，还有轴承失油后机械损耗急剧增加的 隐患，电锭的过载现象变得非常“自然”、“平常”。纺
丝电锭原设计只在电锭开关内设置了３只玻璃管熔 断器，只具短路保护用。按低压电器选用原则，正确
选用的熔芯的电流值应为电机额定电流值的１．５３ 倍（不频繁启动选低值，频繁启动选高值）。现在大
部分电锭开关配置的玻璃管熔断器为１０ Ａ，已是
１５０ Ｗ纺丝电锭额定电流的１０倍以上。此时，电锭
无论怎样过载、堵转，都不会使熔芯起保护作用，除 非电锭线包过热、绝缘受损直至短路发生，而此时所
谓“保护”为事已晚。所以，面对经常处于过载状态
的现实，是否应该为纺丝电锭设置过载保护，是值得 力学特性和外观良好的接头。早先，空气捻接器主 要用于地毯纱和粗纺毛纱的断头连接中，到了上世 纪８０年代，捻接技术取代传统打结器，被广泛地应 用于纺纱工艺中，已成为纱线断头连接的主要方法。
增强型气动打标机针头动力学模型分析
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１ ０，２００８
增强型气动打标机针头动力学模型分析
刘昌勇
（武汉嘉铭激光有限公司，湖北武汉４３０２３３）
摘要：增强型气动打标机适用于大型钢铁产品的表面打标，其标记深度是普通打标机的３～４倍。建立冲针打标系统的动力学模型，将 理论计算结果与试验数据对比，深入分析了冲针系统的参教和外部务件对打标深度的影响。指明了在增强型气动打标杌的设计和调 试过程中相关结构和动力参数的选择方法。
关键词：气动打标杌；冲针；打标深度；冲压系统 中图分类号：ＴＰ３３４．８ 文献标识码：Ａ 文章编－￣＇：１６７２—５４５ｘ（２ｏｏ８）１ｏ一００３４—０２
随着市场经济的快速发展，品牌推广和品牌保护已成为
市场营销的必然之路。目前在国内钢铁深加工企业中，知名的
钢板和钢管生产企业积极推进相关工作，逐步应用气动标记
机在产品表面标记公司品牌ＬＯＧＯ图案和产品规格技术参数 等文字，获得了良好的市场效果。像这类要求在大型钢铁产品
表面进行醒目的图形和文字的标记，普通的气动打标机是不
能完成的。普通标牌打标机的打标深度在０．１ ０．２ｍｍ，而大型
钢板的标记深度要求至少达到０．４ｍｍ。因此，必须开发出强力
冲印打标机来适应市场的需求。通过对气动打标机冲印针头 的工作原理进行深入分析，建立了相应的动力学模型。将理论
计算结果与试验数据对比，全面分析相关技术参数的变化对
冲印针头工作过程产生的影响。
１ 增强型气动打标机针头工作过程与原理
打标机的打标工作是由钢质针头和钢套组成的冲针系统
来完成的。针头先在二维运动机构的带动下，移动到打标平面
上的指定位置，然后钢针在气缸体内作往复运动，针头的顶尖
部位正面撞击需要标记的物体表面，留下一点凹痕。每冲一个
点，钢针移动到下一位置，再冲下一点。针头在打标表面沿文 字笔划方向移动，冲出一串凹痕，从而组成文字和图案。各个
基于动力学分析的电织针电机模型选择与分析
第２４卷第３期
２０ １ １年０６月 武汉纺织大学学报
Ｊ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＷＵＨＡＮ ＴＥＸＴＩＬＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｌ０１．２４ Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２Ｏ１１
基于动力学分析的电织针电机模型选择与分析
范良志，周向阳，毕文武，张楠
（武汉纺织大学机电工程学院，湖北武汉４３００７３）
摘要：本文对针织机械中三角凸轮驱动织针进行了针织运动动力学分析，给出了一种基于直线电机驱动原理的
电织针的设计要求：（１）电织针往复运动行程２０ｍｍ；（２）往复运动频率６０Ｈｚ；（３）电织针的最大加速度达到大
约２９个重力加速度。永磁体面对面安装动圈式直线电机结构有能力满足这一设计要求，合理的电织针驱动电流
密度与电织针散热设计是进一步提高电织针动力学性能，同时也是提高针织织机性能指标最有效的方法。
关键词：电织针；直线电机；三角凸轮；针织
中图分类号：ＴＰ１８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—５１６０（２０１１）０３—００７０—０４
１ 引言
无论哪一种针织工艺，最后都表现为织针按照指定的节拍和位置，做上下往复运动，实现成圈、集圈、
浮线等编织工艺。经典的织针驱动原理在突出的性能与可靠性指标Ｚ￣＇Ｉ－，也表现出了明显的缺点，特别是
高能耗。织机的驱动能量大部分用于三角一织针，以及织针一织针，织针一针槽之间的摩擦发热，从而对加
工精度、织针材料、润滑等诸多方面提出了很高的要求。对于高档的电脑提花织机来说，需要增加一套电
子一机械选针传动装置，动作部件多，总体数量庞大，很大程度上增加了高性能织机的可靠性保障难度 。
除摩擦，提高系统动态性能指标的目的。 Ｉ．｜ｌ 。 Ｌ
２针织织针的性能指标要求ｔ ｔ 雾一 ；
以广泛运用的针织大圆机为参照 ，当前常见的高性能 图１提花针织驱动原理与电织针驱动原理示意图
针织大圆机针号通常为Ｅｌ６针～Ｅ３２ ，即每英寸１６根织针
或３２根织针，相当于０．７９～１．５９ｍｍ厚度；竖直行程范围２０ｍｍ左右；织针钩针需要能够承受最高２．９～３ｋｇ
发动机配气机构的动力学模型及计算分析
第２４卷第８期 Ｖｏｌ＿２４ Ｎｏ．８ 重庆理工大学学报（自然科学） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ２０１０年８月 Ａｕｇ．２０１０
发动机配气机构的动力学模型及计算分析
林 平
（福建交通职业技术学院汽车运用与工程机械系，福州３５０００７）
摘 要：根据排气门的运动规律及相应的受力情况，运用动力学分析方法建立了配气机构 单质量模型及动力学微分方程。通过编程计算，获得某发动机排气门的气门升程、速度和加速 度曲线。由分析结果可以看到：该动力学模型能够正确反映配气机构的运动规律和动力学特 性，简单实用，便于理论分析。
关键词：配气机构；排气门；动力学分析 中图分类号：Ｕ４６２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—８４２５（２０１０）０８—００１７—０４
Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｒａｉｎ
ＬＩＮ Ｐｉｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ． Ｆｕｊｉａｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｌａｗ ａｎｄ ｆｏｒｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｘｈａｕｓｔ ｖａｌｖｅ ｏｆ ａｎ ｅｎｇｉｎｅ，ａ ｄｙｎａｍｉｃ ａ— ｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ—ｍａｓｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｌｖｅ ｔｒａｉｎ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｖａｌｖｅ’Ｓ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ａｒｅ ｇｏｔｔｅｎ ｂｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ
CHN-T1标模的数值计算及气动特性研究
CHN-T1标模的数值计算及气动特性研究
李浩然;李亚坤;张宇飞;陈海昕
【摘 要】基于\"第一届CHN-T1标模CFD可信度研讨会\"的相关计算安排,采用CFL3D求解器结合组委会提供的结构网格进行CHN-T1标模的气动特性计算.对比发现CFL3D求解器的SST湍流模式相对SA模式具有更好的网格收敛性.对标模的抖振特性进行了分析,发现抖振起源于机翼中段的激波/边界层干扰,进入抖振状态后当迎角继续增大,激波将持续增强,同时外翼段的后加载减小,使得低头力矩下降,操纵特性变差.对静气弹效应进行了分析,发现该效应主要影响了变形较大位置的升力系数以及激波强度.大雷诺数下机翼截面压力分布后加载包围的面积增大,机翼上表面超声速区的吸力平台有所下降.
【期刊名称】《空气动力学学报》
【年(卷),期】2019(037)002
【总页数】8页(P329-336)
【关键词】CHN-T1标模;湍流模式;抖振特性;静气弹效应;雷诺数影响
【作 者】李浩然;李亚坤;张宇飞;陈海昕
【作者单位】清华大学 航天航空学院,北京 100084;清华大学 航天航空学院,北京
100084;清华大学 航天航空学院,北京 100084;清华大学 航天航空学院,北京
100084
【正文语种】中 文
【中图分类】V211.3
0 引 言
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)作为一项重要的流体分析手段，在近30年间得到了飞速的发展，尤其是在诸如飞行器气动设计等外流问题中，CFD已成为初步设计、详细设计和计算校核的主要方法，与风洞试验一起成为飞行器设计和研发的重要研究手段[1]。目前CFD技术在求解可压缩流动的飞机流场问题中，各类算法、求解器、前处理与后处理软件系统都已趋于成熟；在精细化湍流模拟[2]、气动声学[3]等问题中也有了长足的进步。
在进行飞行器气动设计时，CFD 的可信度研究十分必要，也是当前的研究热点，其基本内容和方法就是CFD的验证和确认(verification & validation)[4]。1998年，AIAA发布了世界上第一个关于CFD验证与确认的指南[5]。国际上组织了很多CFD的验证和确认专题研讨会议，比如欧洲的计算空气动力学研究项目ECARP(European Computational Aerodynamics Research Project)，该项目的目标是评估各种湍流模型，并对软件系统进行统一的研究[6]。2001年6月至2016年7月期间，AIAA阻力计算的工作小组组织了六次阻力预测会议(Drag
基于LS—DYNA的气动钉枪枪针组件的动态特性分析
・现代设计与先进制造技术・ 翁金学章巧芳彭伟基于ＬＳ—ＤＹＮＡ的气动钉枪…… ４３
基于ＬＳ—ＤＹＮＡ的气动钉枪
枪针组件的动态特性分析
翁金学，章巧芳，彭伟 （特种装备制造与先进加工技术教育部／浙江省重点实验室（浙江工业大学），浙江杭州３１００１４）
摘要：利用非线性动力学分析软件ＬＳ—ＤＹＮＡ对气动钉枪枪针组件的工作过程进行了仿真分 析，并采用动态数据采集系统对枪针工作过程ｑ－的动态应变进行了测量。将仿真分析结果与实
际测得的数据进行对比，获得了较好的一致性，从而验证了仿真的有效性，为枪针结构的改进提 供了依据。 关键词：枪针组件；接触一冲击；仿真分析；气动钉枪 中图分类号：ＴＨ１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１６１６（２０１２）０３—００４３一Ｏ４
气动钉枪是一种广泛用于房屋建筑、室内装潢
及家具制造的气动工具，其工作原理是气缸内的高
压气体冲击枪针而将枪钉植入对象中。在工作过 程中，枪针是直接受力部件，其受力特性将直接影
响到整个产品的寿命。由于枪钉组件涉及到接触、 冲击等问题，很难采用解析和实验方法来对其力学
特性进行分析，然而随着计算机技术和力学理论的
发展，有限元方法为复杂结构的动力学仿真又提供 了一种更为有效的途径Ｅ 。
１枪针组件的冲击系统
气动钉枪是一种以高压气体为动力源的气动
工具，其结构示意图如图１所示，图中对气钉枪的
主要零部件进行了说明。当扣动扳机时，高压气体
快速充满内缸，在内缸高压气体的作用下推动枪针
加速运动，从而将枪钉植入对象中。。当活塞到达下
端的时候，缓冲垫对其起到缓冲作用，在活塞的作
用力下，缓冲垫产生径向变形，由于气缸和缓冲垫
紧密接触，因此对缓冲垫的径向变形起到约束作
用，这为后续的仿真模型简化提供了有力的参考。
气钉枪在整个工作过程中，系统的受力状态涉
及到枪针对枪钉的冲击、枪钉对木块的侵蚀、橡胶
对活塞的缓冲以及各个部件之间的接触摩擦等高