Yx形液压密封圈的有限元分析及结构优化

于润生;杨秀萍

【摘要】Based on super elasticity theory and nonlinear theory,the performances of Yx shape hydraulic sealing ring, such as the sealing ring deformation, the contact pressure and stress were simulated by finite element method, the failure position and patterns were analyzed, the effect of parameters on sealing performance were studied, the structure optimization model was put forward. Results show that the biggest stress appears in the intersection of lips, the largest deformation occurs in Yx shape openings near inner lip, and the root of sealing ring has larger contact pressure, which could result in bite phenomenon. The shear stress and maximum contact pressure increase significantly with the increase of medium pressure. The maximum deformation increases linearly with the increase of initial compression ratio,maximum shear stress reaches to the maximum when the compression rate is 20%. Notch fillet radius of Yx shape sealing ring has a little effect on seal performance. With the increase of friction coefficient, the maximum shear stress increases significantly, but the maximum deformation and maximum contact pressure decrease. After structure size optimization, the sealing performance of Yx shape hydraulic sealing ring is improved, the contact width is decreased greatly, the friction and wear of sealing ring root is improved, and the service life of sealing is prolonged.%应用超弹性理论和非线性理论,采用有限元方法对Yx形液压密封圈的性能进行模拟,分析其失效的位置和模式,研究参数对密封性能的影响,提出结构优

化模型.结果表明:Yx形密封圈工作时最大应力出现在上下唇交汇处,变形最大区域发生在Yx形开口靠近内唇处,其根部有较大的接触压力,并且可能发生咬伤现象；介质压力增大时,剪应力和最大接触压力明显增加；最大变形随初始压缩率的增加而线性增大,最大剪应力在压缩率为20％时达到最大；槽口圆角半径对Yx形密封圈密封性能的影响很小；摩擦因数增大时,最大剪切应力明显增加,但最大变形和最大接触压力都有减小的趋势.结构尺寸优化后,密封性能增强,接触宽度明显减小,密封圈根部摩擦和磨损得到改善,可以提高密封圈的使用寿命.

【期刊名称】《润滑与密封》

【年(卷),期】2011(036)007

【总页数】5页(P66-69,74)

【关键词】Yx密封圈;非线性;有限元;结构优化

【作者】于润生;杨秀萍

【作者单位】天津理工大学机械工程学院天津300384;天津理工大学机械工程学院天津300384

【正文语种】中文

【中图分类】B42

液压密封圈是液压系统防止泄漏，提高容积效率的重要元件。随着科学技术的迅速发展及工业水平的提高，对密封圈的性能和质量要求越来越高。合理的密封圈结构对提高密封性能和使用寿命具有重要意义。Yx形密封圈依靠其唇边部分受流体压力作用后，与被密封面紧密接触来进行密封的，主要用于往复运动的密封。本文作

者应用超弹性理论和非线性理论，采用有限元软件ANSYS对Yx形液压密封圈的

性能进行模拟，分析其失效的位置和模式，研究结构参数和工作参数对密封性能的影响，提出了结构优化模型并进行模拟和分析。

1 Yx形橡胶密封圈的计算模型

1.1 橡胶材料模型

假设:(1)Yx形密封圈材料具有确定的弹性模量E和泊松比ν;温度变化不大时，材料性质不变;(2)Yx形密封圈受到的纵向压缩视为由约束边界的指定位移引起的;(3)蠕

变不引起体积变化。

橡胶材料选为丁腈橡胶，其力学模型表现为复杂的材料非线性、接触非线性和几何非线性，目前普遍采用的橡胶材料模型为近似不可压缩弹性材料的Mooney-Rivlin模型，本文作者采用两常数的Mooney-Rivlin模型，应变能函数为:

式中:W为修正的应变能;C10和C01为Rivlin系数，I1，I2分别为第1、2 Green 应变不变量。

C10和C01按下式确定［1］:

式中:H为材料硬度;E为弹性模量;已知橡胶的硬度为85，根据公式 (2)～(4)可计算得到弹性模量E=13.8 MPa;C10=1.84 MPa;C01=0.46 MPa;取泊松比ν=0.499。

1.2 有限元模型

图1(a)给出了公称直径56 mm的轴用Yx形密封圈几何尺寸［2］。密封圈与安

装槽、活塞杆组成轴对称结构，在理想情况下，密封圈沿轴线方向的载荷也是轴对称的，因此计算模型采用平面轴对称模型，对密封圈的研究由三维简化为二维问题，有限元模型如图1(b)所示。橡胶材料采用超弹性单元PLANE183，活塞杆和安装

槽采用PLANE82单元，材料的弹性模量E=2×105MPa，泊松比ν=0.3，其表面

简化为刚体边界，在密封圈唇口方向施加液体压力。

图1 Yx形密封圈截面尺寸(a)和有限元模型(b)Fig 1 Yx shape sealing ring section size(a)and finite element model(b)

1.3 接触问题

密封圈和沟槽的接触采用接触单元CONTA172和目标单元TARGE169，活塞杆

和沟槽面在3个接触对中作为主接触面，Yx形圈的接触区域作为从接触面。采用

库伦摩擦模型，摩擦因数参照文献［3］确定。

产生接触的两物体必须满足无穿透约束条件，其方法有常规Lagrange法、罚方法、增广Lagrange乘子法等。由于Yx形密封圈内唇短边和密封面接触处尺寸较小，且存在尖角，为避免接触对互相渗透，这里采用常规Lagrange法［4］。

1.4 边界条件及加载方法

约束安装槽的所有自由度和活塞杆的垂直自由度。加载分为2个载荷步:第一步，

利用活塞杆位移来模拟Yx形橡胶密封圈的安装过程，使Yx形圈处于压缩状态;第

二步，“安装”结束后，在Yx形圈的唇部开口处逐步施加油压载荷，以模拟液压油的作用。

2 模拟结果分析

当压缩率w为25%，介质压力p为4 MPa，摩擦因数f为0.3，密封槽槽口圆角

半径R为0.2 mm时，得到密封圈的变形、应力以及接触压力分布如图2～4所示。密封圈的失效准则［5］为:

(1)最大接触压应力准则:最大接触压应力小于工作内压时，会造成介质外泄，密封

圈失效。

(2)最大剪切应力准则:保证密封下的剪切应力满足:

式中:σxy为密封圈在工况下所受的最大剪应力;［τb］为橡胶材料的许用抗剪强度，

［τb］ =4.6 MPa。

图4 接触压力分布云图(MPa)Fig 4 Contour of contact pressure(MPa)

由图2～4可以看出最大剪切应力和Mises应力都出现在上下唇交汇处，变形最大区域发生在Yx形开口靠近内唇处;根部有较大的接触压力，因此密封圈破坏模式应为两唇交汇区域因压缩后的最大应力导致失效以及根部的磨损或咬伤导致密封圈失效。

由于σxy为2.4 MPa，没有超过材料的许用抗剪强度;接触压力为8.6 MPa，大于介质压力，故该工况下密封圈没有失效。

3 参数对密封性能的影响

利用上述模型，研究结构参数和工作参数对密封性能的影响。

3.1 介质压力p

密封圈的最大变形、剪应力、Mises应力和接触压力随介质压力的变化曲线如图5所示。压力增大时，最大变形增加不明显;但剪应力明显增加，当p大于15 MPa 时，剪应力超过［τb］而发生剪切失效;压力p超过5 MPa后，Mises应力基本不变，最大接触压力随介质压力呈线性增长，但始终大于介质压力，能保证密封性能，但接触宽度也随之增加，摩擦力增大，磨损严重，会影响密封圈的寿命。

图5 介质压力对密封性能的影响Fig 5 Effect of medium pressure on seal performances

3.2 初始压缩率w

图6示出了初始压缩率与最大剪应力、最大接触压力、最大Mises应力和最大变形之间的关系曲线。最大变形随初始压缩率的增加而线性增大，最大剪应力在压缩率为20%时达到最大1.63 MPa，小于抗剪强度，没有失效，然后减小，初始压缩率w＜20%时，最大接触压力小于介质压力，不能保证密封。

图6 初始压缩率对密封性能的影响Fig 6 Effect of initial compression ratio on seal performances

3.3 密封槽槽口圆角半径R

槽口圆角半径对Yx形密封圈密封性能的影响很小，如图7所示，这点与O形密

封圈不同［6］，因此结构优化设计时不必过多考虑该尺寸。

图7 槽口圆角半径对密封性能的影响Fig 7 Effect of noth fillet radius on seal performances

3.4 密封圈与内壁间的摩擦因数f

如图8所示，摩擦因数增大时，最大剪切应力明显增加，当摩擦因数超过0.7时剪应力会急剧增大，发生剪切破坏的可能性会增大;最大变形和最大接触压力都有减

小的趋势。

图8 摩擦因数对密封性能的影响Fig 8 Effect of friction coefficient on seal performances

4 Yx形密封圈的结构优化及性能分析

从上面的分析可以看出，介质压力和初始压缩率对密封性能影响较大。当压力增加、预压缩量过大时，密封圈接触宽度明显增大，摩擦范围和摩擦力增大，从而影响使用寿命。因此为提高密封性能，延长密封圈的使用寿命，参考国外密封圈设计经验，可将密封圈根部结构尺寸优化为如图9所示，以缩小接触宽度，减小摩擦范围和

摩擦力。

图9 优化后截面尺寸(mm)Fig 9 The drawing after optimization(mm)

优化前的密封圈 (见图1)其根部尺寸为4 mm，预装入沟槽后会出现整个密封圈根部抱紧活塞杆的现象，在压力作用下，密封圈根部将进一步抱紧活塞杆。优化后的密封圈 (见图9)，根部尺寸从3.1 mm过渡到4 mm，预装时只有唇边及其唇口中部贴紧活塞杆，在介质压力作用下，其唇口中部附近受力变形得到改善，更易贴紧

活塞杆。

图10示出了优化前后接触宽度随介质压力变化的曲线，图11示出了优化前后接触压力分布，可以看出:优化后的结构其接触宽度明显小于优化前的，压力分布更为合理，接触压力集中在唇口中部附近，可以使密封性能稳定，且压紧力随介质压力的变化而变化，接触面间易形成一层很薄的不连续的油膜，起到润滑效果，减少干摩擦导致的快速磨损，延长使用寿命。

接触面间的摩擦力［6］可以表示为:

式中:f为摩擦因数;prp为介质压力;pri为初始预紧力;a为密封接触面直径;b为密封接触面宽度。

显然，同等条件下，优化后的摩擦力较优化前的摩擦力要小，密封圈根部磨损可以得到改善，同时摩擦力与压力迭加后，最大接触压力出现在唇口中部附近，避免了根部出现最大接触压力而磨损早于唇部磨损 (优化前的结构)导致密封失效的现象。

5 结论

(1)Yx形密封圈工作时，最大剪切应力和Mises应力都出现在上下唇交汇处;变形最大区域发生在Yx形开口靠近内唇处;根部有较大的接触压力，并且可能发生咬伤现象。

(2)槽口圆角半径对密封圈性能影响很小;压力增大时，最大变形增加不明显，但剪应力明显增加，当p＞15 MPa时，剪应力超过［τb］而发生剪切失效;压力p超过5 MPa后，Mises应力基本不变，最大接触压力随介质压力呈线性增长，但始终大于介质压力，能保证密封性能，但接触宽度也随之增加，摩擦力增大，磨损严重，会影响密封圈的寿命。最大变形随初始压缩率的增加而线性增大，最大剪应力在压缩率为20%时达到最大，然后减小。槽口圆角半径对Yx形密封圈密封性能的

影响很小，这点与O形密封圈不同。摩擦因数增大时，最大剪切应力明显增加，但最大变形和最大接触压力都有减小的趋势。

(3)密封圈结构尺寸优化后，密封性能增强，接触宽度明显减小，根部磨损得到改善，摩擦减小，可以提高密封圈的使用寿命。

参考文献

【1】王伟，邓涛，赵树高.橡胶Mooney-Rivlin模型中材料常数的确定［J］.特种橡胶制品，2004，25(4):8 －9.

Wang Wei，Deng Tao，Zhao Shugao.Determination for material constants of rubber Mooney-Rivlin model［J］.Special Purpose Rubber Products，2004，25(4):8 －9.

【2】雷天觉，杨尔庄，李寿刚.新编液压工程手册:下册［M］.北京:北京理工大学出版社，1998:1634－1665.

【3】王杰，谢禹钧.关于橡胶O形密封圈的Ansys分析［J］.辽宁石油化工大学学报，2008，12(4):48 －50.

Wang Jie，Xie Yujun.Ansys analysis of rubber O-sealing ring［J］.Journal of Liaoning University of Petroleum ＆ Chemical Technology，2008，

12(4):48 －50.

【4】凌道盛，徐兴.非线性有限元及程序［M］.杭州:浙江大学出版社，2004:227－230.

【5】任全彬，蔡体敏，王荣桥，等.橡胶“O”形密封圈结构参数和失效准则研究［J］.固体火箭技术，2006，29(1):13 －14.

Ren Quanbin，Cai Timin，Wang Rongqiao，et al.Investigation on structure parameters and failure criteria of“O”-type rubber sealing ring ［J］.Journal of Solid Rocket Technology，2006，29(1):13－14.

【6】吕尚连.探讨轴用Yx密封圈的形状尺寸［J］.润滑与密封，2000，25(2):61 －62.

Lu Shanglian.Approaching shape and size of Yx-packing of rod seal ［J］.Lubrication Engineering，2000，25(2):61 － 62.

轴、孔用YX型密封圈规格尺寸

?公司名称：?上海左泰工贸有限公司 ?详细说明：?YX-D密封件 (孔用) 材质:PU聚氨脂产品用途：用于往复运动液压油缸中活塞的密封适用范围：TPU：一般液压缸；通用设备液压缸 CPU：工程机械用液压缸及高温、高压用油缸材质：聚氨酯PU, 可以安装要求订做:丁晴橡胶,氟橡胶,硅胶.材质产品硬度：HS85±2°A 工作温度：TPU：- 40~ +80℃ CPU：-40~ +120℃工作压力：≤32Mpa 工作介质：液压油、乳化液、水标准来源： JB/ZQ4264-97 JB/ZQ4264-86 取代Q/ZB248-77 型号尺寸单价 YX-D-16 16 × 10 × 8 0.60 YX-D-18 18 × 12 × 8 0.60 YX-D-20 20 × 14 × 8 0.60 YX-D-22 22 × 16 × 8 0.60 YX-D-25 25 × 19 × 8 0.60 YX-D-28 28 × 22 × 8 0.68 YX-D-30 30 × 22 × 10 0.68 YX-D-32 32 × 24 × 10 0.68 YX-D-35 35 × 27 × 10 0.68 YX-D-40 40 × 32 × 10 0.95 YX-D-45 45 × 37 × 10 0.95 YX-D-50 50 × 42 × 10 1.28 YX-D-55 55 × 47 × 10 1.28 YX-D-60 60 × 48 × 14 1.88 YX-D-63 63 × 51 × 14 1.88 YX-D-65 65 × 53 × 14 1.98 YX-D-70 70 × 58 × 14 2.18 YX-D-75 75 × 63 × 14 2.18 YX-D-80 80 × 68 × 14 2.4 YX-D-85 85 × 73 × 14 2.4 YX-D-90 90 × 78 × 14 2.6

第6章辅助装置

第6章辅助装置液压系统的辅助装置，包括密封装置、油箱、油管、管接头、滤油器、蓄能器、冷却器及加热器等。就液压传动的工作原理而言，这些元件是起辅助作用的，但从保证液压系统有效的工作以及提高系统其它工作指标来看，它们却是十分重要的。它们对液压系统和元件的正常工作、工作效率以及使用寿命等影响极大。因此，在设计、制造和使用液压设备时，必须对辅助装置予以足够的重视。 6.1 密封装置在液压系统中，密封与密封装置是用来防止工作介质的泄漏和外界气体、灰尘等的侵入。泄漏使液压系统容积效率下降，达不到需要的工作压力，严重时甚至不能正常工作。外泄漏会造成工作油液的浪费，而且也会脏污机器，污染环境。空气混入会使液压系统工作时产生冲击、噪声、气蚀等不良后果。粉尘颗粒的侵入会使元件精密工作副磨损加剧而损坏。因此，密封装置的可靠性和寿命是评价液压系统性能的重要指标。 6.1.1对密封装置的要求 1.具有良好的密封性，即有适宜的弹性，能补偿所密封表面的制造误差及工作中的磨损，并随压力的增大自动提高密封程度。 2.密封材料与系统采用的工作介质具有良好的相容性。 3.摩擦阻力小且摩擦力稳定，运动灵活。 4.耐磨性好，抗腐蚀能力强，工作寿命长。 5．结构简单，制造、使用及维修方便，价格低廉。 6.1.2密封装置的类型密封装置的种类很多，按其密封副偶合件有无许多运动可分为静密封装置和动密封装置两大类。常用密封件以其断面形状区分，有O形、Y形、V形和L形等。其中出O形外，都属唇形密封件。此外，还有组合密封等形式。

1. O形密封圈 O形密封圈一般用耐油橡胶制成，其横截面呈圆形，它具有良好的密封性能，内外侧和端面都能起密封作用，结构紧凑，运动件的摩擦阻力小，制造容易，装拆方便，价格便宜，且高低压均可使用，是应用最为广泛的一种密封件。这种密封一般适合于工作温度为-40～120℃、工作速度在 0.005～0.3m/s的轴与孔间密封。图6-1为O形密封圈形状。图6-2为O形密封圈工作原理。图6-1 O形密封圈图6-2 O形密封圈工作原理 a）预压缩应力分布b）工作状态应力分布采用任何形状的密封圈，都必须保证适当的预压缩量，其过小不能有效密封，过大则摩擦力增大且易于损坏。因此，安装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按一个手册给出的数据严格保证。图6-3中δ1 和δ2为O形圈装配后的预压缩量，它们是保证间隙的密封性所必需具备的。图6-3 O形密封圈的预压缩量 2.Y形密封圈唇形密封圈密封作用的特点是能随着工作压力的变化自动调整密封性能，压力越高则唇边被压得越紧，密封性越好；当压力降低时唇边压紧程度也随之降低，从而减少了摩擦阻力和功率消耗，除此之外，还能自动补偿唇边的磨损，保持密封性能不降低。 Y形密封圈，用耐油橡胶压制而成，其密封性、稳定性及耐压性较好，摩擦阻力较小，寿命长。其工作原理是：在盖的压紧力和液压力的共同作用下或只靠液压力的作用，使其唇边径向伸展而起到密封作用。这种密封一般适合于工作压力不大于20MPa，工作温度为-30～80℃、工作速度在0.01～0.6m/s(丁腈橡胶材料)或0.05～0.3m/s(氟橡胶材料)的轴与孔间往复运

用于液压机构的矩形密封圈有限元分析

用于液压机构的矩形密封圈有限元分析房熊;单旸;金石磊;李小慧【摘要】在液压机构中，转轴组件与转动套组件之间的密封一般靠矩形密封圈来保证，在实际使用过程中密封圈密封效果的好坏直接影响着转轴的工作，所以密封圈在液压机构中起着十分重要的作用。该文从实际情况出发，首先在 SolidWorks 软件中建立旋转机构的三维造型，然后根据分析对象和内容对模型进行合理简化，选择了3种应用工况，通过 ANSYS 软件模拟分析得出了对应工况下的密封圈受力情况，并评估了密封圈的危险区域，为密封圈的优化设计和安全使用提供参考和依据。%In the hydraulic unit,the seal between the rotating shaft unit and rotating sleeve unit generally is realized by rectangular sealing ring,and the seal effect directly affects the working status of the rotating shaft,so rectangular sealing ring plays an important role in the hydraulic unit.Based on the actual situation,firstly 3D-model of rotating unit was built with SolidWorks software,and then the model was predigested reasonably according to the analysis object and content.The stress cloud of the rectangular sealing ring was simulated by ANSYA software under three pressure conditions,and the dangerous zone was gained.This study can provide reference and basis for the optimized design and safe use of rectangular sealing rings. 【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2015(000)012 【总页数】4页(P889-891,907)

液压密封件选型指导

液压密封件选型指导一、绪论工程机械配件管理中，如何正确选配液压密封件是保证工程机械液压系统正常工作的重要环节。工作实践经验表明，通过分析液压系统对密封件的要求，掌握液压密封件的技术性能、密封机理、使用特性，并根据要求合理选用密封件，是确保液压系统机械性能的有效方法。在液压密封件管理过程中，普遍存在对液压密封件相关知识掌握不足、,缺乏对液压系统认识等问题。因此在密封件的发放及使用过程中，常常出现密封件选用不当、替代品使用不合理、型号错误等，造成液压系统丧失密封作用的不良后果。二、分析液压系统，明确对密封件的特性要求 2.1液压系统分析要正确选用液压密封件，通过液压系统分析，明确液压系统的工作要求是关键。以液压缸工作系统为例，第一道密封称为系统主密封，主密封承受系统压力。第二道密封称为系统副密封，在正常工作情况下：副密封不承受压力或只承受很低的压力，其低压密封性能应比较优秀，能挡住通过系统主密封的油膜，保证外泄漏为零；另外即使润滑不好，摩擦磨损仍必须保持很低。系统主密封的润滑性能应该比较好，应该能允许一定厚度的油膜通过，保证在高压工况下仍有较低的摩擦磨损；系统主密封还应具有较强的回油能力，带出的油膜能在活塞杆回程时被重新泵回系统内部，维持动态平衡，防止系统形成背压。密封系统主密封和副密封通过其分工，即主密封在比较理想的润滑状态下将系统的压力降下来，副密封在低压或无压力的状况下实现对外部的零泄漏，同时实现低摩擦、低磨损。密封系统实现低摩擦和零泄漏，关键在于选择恰当的元件作主密封和副密封相配合。如果是随意把两个元件串联起来组成密封系统，起不到预期的效果，并有“副作用”---- 即背压的形成，性能可能还不如使用单个密封件。 2.2 明确密封件的特性要求主密封承受系统高压，应具有下列特性：(1)耐高压，密封件的材料应该有高的机械强度。(2)低摩擦磨损，密封件的材料应该有较低的摩擦系数和较高的耐磨性，密封件的设计保证它在较好的润滑工况下工作。(3)回油能力强，保证带出的油膜在回程时能带回系统内部，实现动态平衡，防止背压的形成。(4)泄压功能，即密封件有单向阀的功能，在系统压力较低或降为零时，万一已经形成的背压能马上降下来，防止困油现象的出现。

6-卡箍橡胶密封圈选型设计报告及力学性能试验报告

灌浆卡箍力学实验及分析研究系列报告（六）：卡箍橡胶密封圈设计报告及力学性能试验报告哈尔滨工程大学黑龙江省重点实验室水下作业技术与装备实验室王茁孙立波

目录卡箍橡胶密封圈选型设计报告及力学性能试验报告 (1) 0、引言 (1) 1、密封圈材料分析及选择 (1) 1.1、密封圈材料的性能分析 (1) 1.2、密封圈材料的选择 (4) 2、O型密封圈的分析 (5) 2.1、灌浆卡箍中O型密封圈有限元分析计算模型 (5) 2.1.1、橡胶材料有限元分析及本构模型 (6) 2.1.2、O型密封圈有限元分析模型 (6) 2.2、O型密封圈失效模式与失效判据 (7) 2.2.1、最大应力 (7) 2.2.2、最大接触应力 (7) 2.2.3、剪应力 (7) 2.3、计算结果与数据分析 (8) 2.3.1、预紧状态时108mm ×2mm规格O型密封圈变形及 Von Mises 应力分布 (8) 2.3.2、不同水压时O型密封圈变形及 Von Mises 应力分布 (9) 2.3.3、预紧状态时108mm × 2.6mm规格O型密封圈变形及 Von Mises 应力分布 (11) 2.3.4、不同水压时O型密封圈变形及 Von Mises 应力分布 (12) 2.3.5、不同压缩率时O型密封圈最大 Von Mises 应力、最大接触压力与水压的关系 (14) 2.4、结论 (14) 3、卡箍密封实验分析及密封圈的选择 (15) 3.1、卡箍密封实验 (15) 3.1.1、实验目的 (15) 3.1.2、实验装置 (15) 3.1.3、实验步骤 (15) 3.1.4、小的直管卡箍密封实验结果分析 (16) 3.1.5、小的K管卡箍密封试验结果分析 (17) 3.1.6、小的直管径向加填料密封的实验结果分析 (18)

第四节_液压缸的结构及连接关系

第四节液压缸结构及连接关系1.缸盖、缸底与缸筒的连接（图4-1-9）图4-4-1 有活塞杆穿行其间的密封端盖组件叫缸盖；无活塞杆穿过的缸盖叫缸底。拉杆式结构简单、工艺性好、缸筒加工方便，但端盖的重量和体积较大，拉杆受力后会拉伸变形，影响密封效果，适用于中低压液压缸。焊接式将端盖直接焊接在缸筒上，强度高，制造简单，但容易引起焊接变形，焊接热的影响区材料性能有所下降，因而焊口距离缸筒内壁工作面不应小于20㎜，另外焊接式维修时需破坏缸盖才行。螺纹连接螺纹连接分为内螺纹连接和外螺纹连接两种形式。这种结构外形美观，、结构紧凑、连接可靠、体积小、重量轻。但螺纹与缸筒要求同心，这种结构多为小型液压缸。外卡键连接卡键由两个半环卡键组成，固定可以用卡键帽。这种连接结构紧凑，连接强度好，拆装亦较方便。但是缸筒端部开出的卡键槽对缸壁的强度有所削弱内卡键连接内卡键连接的卡键一般由三瓣组成，第三瓣的切口平面必须与轴线平行，否则卡健装不进去。这种连接的优点同外卡键连接，但装拆不便。法兰连接缸筒的端部设计有法兰，用螺栓将其与端盖连接起来。法兰与缸筒有整体式的也有焊接式的，整体式多为铸件或锻件缸筒，加工余量较大，浪费材料；焊接式的多为缸质缸筒，将无缝钢管与法兰焊接在一起。阀兰连接结构简单、连接可靠、装拆方便。但是外形尺寸和重量较大。弹性挡圈式弹性挡圈式有弹性卡圈和钢丝弹性卡圈两种形式。由于他们都是标准件，因此使用方便。但这种连接的承载能力不强，拆装不方便，尤其是缸丝，必须用专用工具。一般用于低压油缸。 2.活塞与活塞杆的连接活塞与活塞杆的连接结构有多种形式，如图4-4-2a所示，为螺纹连接，活塞可用锁紧螺母紧固在活塞的连接部位，优点是连接稳固、可靠，或塞与活塞杆之间无轴向公差要求，缺点是螺纹加工和装配较麻烦。图4-4-2b为卡键连接，这种连接方式结构简单、拆装方便、连接强度较高并且活塞借助径相间隙常有少量浮动，使活塞在缸筒中运动时不易被卡滞，但活塞和活塞杆之间有轴向公差，该轴向间隙图会造成活塞对活塞杆的不必要的轴向窜动。焊接连接，这种结构较为简单，施工工艺方便，轴向尺寸紧凑，但不易拆换，而且对活塞内、外径、活塞杆内、外径四个表面的同轴度要求较高。 3.密封装置

基于有限元分析的液压缸优化设计

基于有限元分析的液压缸优化设计引言：液压系统在现代工程中扮演着重要的角色，其中液压缸作为液压系统的核心元件之一，被广泛应用于各个领域。液压缸的设计优化是提高系统效率和可靠性的关键环节之一。本文将探讨基于有限元分析的液压缸优化设计方法，旨在提高其工作性能和使用寿命。 1. 液压缸工作原理液压缸是将液压能转化为机械能的装置，通常由缸筒、活塞和活塞杆组成。液压油通过控制阀进入液压缸的两端，推动活塞和活塞杆产生线性运动。 2. 液压缸设计参数液压缸设计的关键参数包括缸径、缸程、工作压力、活塞杆直径等。这些参数的合理选择对液压缸的性能至关重要。 3. 有限元分析在液压缸设计中的应用有限元分析是一种工程设计常用的计算方法，通过将结构分割成有限个小单元，在每个小单元上建立近似方程，然后通过求解方程组得到结构的应力、应变和位移等物理量。在液压缸设计中，有限元分析可以用于评估结构的强度、刚度和疲劳寿命等重要指标。 4. 优化设计目标液压缸的设计优化目标是提高其工作效率、减少能耗和延长使用寿命。通过有限元分析，可以对液压缸各个部件进行结构优化，以实现这些目标。 5. 液压缸缸筒设计优化

液压缸缸筒的设计优化主要包括减少重量和提高刚度两个方面。通过有限元分析，可以确定更合理的材料和结构参数，减少结构的应力集中和变形。 6. 液压缸密封件设计优化液压缸的密封件对其密封性能和工作寿命有着重要影响。通过有限元分析，可以评估密封件的接触压力、温度分布和变形情况，以优化密封设计。 7. 液压缸活塞杆设计优化液压缸活塞杆承受着很大的弯曲和拉压力，其设计的合理性直接影响液压缸的使用寿命。有限元分析可以评估活塞杆的强度和刚度，优化其设计以提高液压缸的可靠性。 8. 液压缸循环寿命预测通过有限元分析，可以预测液压缸的循环寿命，以评估其可靠性。根据结构的应力水平和载荷循环数，可以采取合适的方法进行寿命预测和结构改进。结论：基于有限元分析的液压缸优化设计方法可以有效地提高其工作性能和使用寿命。通过对液压缸各个部件的结构优化，可以减少能耗、提高效率和延长寿命。然而，在实际应用中，设计者还需要综合考虑其他因素，如成本、制造工艺和可维护性等，以实现最佳设计方案。希望本文对液压缸的优化设计提供一定的理论和实践指导。

基于有限元的液压系统分析与优化研究

基于有限元的液压系统分析与优化研究液压系统是一种常用的控制系统，在工业、农业、建筑、交通等领域中广泛应用。液压系统具有自动化程度高、可靠性强、传动能力大、响应速度快等优点，被广泛应用于各种设备和机器的操纵、控制和传递动力等领域。在实现液压系统的优化设计和性能增强方面，有限元分析技术的应用得到了越来越广泛的关注。液压系统的分析和设计过程中，需要考虑系统的结构和传动特性，以及流体的运动和力学特性等诸多因素。由于系统结构复杂，流体动态特性难以直接观察，因此需要利用数学模型进行分析和设计。在模型的构建过程中，有限元法是一种较为常用的工具，可以对液压系统各个部件进行分析，并继续优化设计。有限元法是一种数值分析方法，通过将连续体离散化为有限数量的单元，进而将连续体的问题转化为局部单元之间的问题。在液压系统中，有限元法可以用于研究液体在管路中流动的模式和特性。具体来说，液压系统的有限元分析可以根据系统的工作条件，建立模型并进行求解，然后根据计算结果对系统进行评价并进一步优化。液压系统的有限元分析中，需要建立各个单元的数学模型，分析单元中的力学特性、运动特性以及流体力学特性等。首先需要建立系统的几何模型，确定系统中各个部件的位置、尺寸和相互关系。然后需要建立相应的物理模型，包括动力学方程、物理参数和边界条件等。在建立模型的过程中，需要注意模型的合理性和准确性，尽可能地反映实际系统的特性和运动规律。在建立模型后，需要对模型进行求解，得到系统在不同工况下的响应和性能信息。针对不同的问题，可能需要进行不同的求解方法和分析手段。比如，对于液压系统的流动问题，可以采用计算流体力学（CFD）方法进行求解，进而得到流体的速度、压力、温度等信息。对于液压系统的动力传递问题，可以采用多体动力学（MD）方法进行求解，进而得到转矩、功率、速度等信息。通过求解得到的信息，可以对液压系统的性能进行评价和优化。

内包骨架双唇口油封模具设计及有限元分析——毕业论文

摘要本文从橡胶模具的发展入手，明确了橡胶注射模具逐渐发展为橡胶产品的主流制作方法。本文提出了利用CAD/CAE双计算机辅助方式设计并优化橡胶注射模，并结合实际橡胶注射模具作出设计，实现了内包骨架双唇口油封件的模具设计与产品性能分析。利用大型有限元分析软件——ANSYS，对油封作出静态分析，通过分析获得封应变应力情况结合结构参数选用，完善油封造型。从油封的加工工艺出发，确定油封主要结构参数，并对主要工作部分作出重点解析，并结合橡胶模具的设计制作，借助三维建模软件Pro/E进行装配图及主要零部件图的设计。电机端盖压铸模具设计主要包括分型面、浇注系统、成形零件、辅助零件、结构零件等的设计，及成形零件工作尺寸等的计算。同时，利用模流分析软件Moldflow对塑件成形过程进行分析，得出充型过程中的充填模拟、压力场模拟以及在充填过程中出现的缺陷，分析成形规律，进而为之前设计的注射压力、注射温度、模具预热温度等相关参数对作相应调整，找出各项参数的最佳。关键词：油封；ANSYS；橡胶注射模；模流分析

Abstract Starting from the development of rubber mold, this paper defines the main manufacturing method of rubber injection mold gradually developed into rubber products. This paper proposes the use of CAD/CAE computer aided design and optimization of double rubber injection mold, and according to actual design of rubber injection mold, the mold design and product performance analysis of skeleton oil seal lips mouth inside the package. The static analysis of the oil seal is carried out by using the finite element analysis software ANSYS, and the seal strain and stress are obtained by analysis. The oil seal shape is improved with the selection of the structural parameters. Starting from the process of oil seal, determine the main structure parameters of oil seal, and make the key analysis of the main working part, combined with the production of rubber mold design, design for assembly and major parts of the map with 3D modeling software Pro/E. The die design of the end cover of the motor mainly includes the design of parting surface, gating system, forming parts, auxiliary parts, structural parts, and the calculation of forming parts, working dimensions and so on. At the same time, the software Moldflow to analyze the plastic forming process by mold flow analysis, the simulation of filling in the filling process of the pressure field and in filling in the process of forming defects, analysis of law, which is designed before the injection pressure,mold temperature and other related parameters to adjust, find out the parameters of the best. Keywords: oil seal;ANSYS; rubber injection mold; die flow analysis

液压缸防尘圈密封性能有限元分析及试验研究

液压缸防尘圈密封性能有限元分析及试验研究冯世泽;范春伟;何刘宇【摘要】针对液压缸常用防尘圈的类型和应用现状进行分析总结.利用Mooney-Rivlin理论建立组合防尘圈和聚氨酯类防尘圈的有限元模型,分析防尘圈压缩后的变形情况及应力分布情况.分别在沙尘、泥沙、低温环境等工况对各类防尘圈的防尘效果进行试验研究,通过试验分解检查油缸内各元件状态,得出两种防尘圈在不同工况下的防尘效果试验数据,试验结果与有限元分析结果一致,对后续油缸设计过程中的防尘圈选型设计具有指导意义.%The commonly used scrapers on Hydraulic Cylinders are analyzed and summarized.Finite Element Model of Combined Scrapers and the PU Scrapers are constructed by the Mooney-Rivlin theory,then the stress and deformation of these Wipers are analyzed.Dustproof Effects of these scrapers are tested under dust,low temperature environment,which are got by analyzing the components of the cylinders.The test gives the same results as the simulation,which can direct the selection of scrapers in hydraulic cylinder design. 【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2017(000)007 【总页数】6页(P114-119) 【关键词】液压缸;防尘圈;沙尘环境;低温环境;有限元分析【作者】冯世泽;范春伟;何刘宇

有限元分析及应用

有限元分析及应用介绍有限元分析，简称FEA（Finite Element Analysis），是一种数值计算方法，用于预测结构的力学行为。它可以将结构离散为有限个小单元，在每个小单元内进行力学计算，并通过求解得到整个结构的应力和位移分布。有限元分析常用于工程领域中，如结构分析、热传导分析、流体流动分析等。原理有限元分析的基本原理可以概括为以下几个步骤： 1.离散化：将结构或物体离散为有限个小单元。常见的小单元形状有三角形、四边形等，在三维问题中可以使用四面体、六面体等。 2.建立数学模型：在每个小单元内，根据结构的物理特性和力学行为建立数学模型。模型中包括了材料的弹性模量、泊松比等参数，以及加载条件、约束条件等。 3.组装和求解：将所有小单元的数学模型组装成一个整体的数学模型，然后利用求解算法进行求解。常见的求解算法有直接法、迭代法等。 4.后处理：得到结构的应力和位移分布后，可以进行各种后处理操作，如绘制位移云图、应力云图等，以帮助工程师分析结构的强度和刚度性能。

应用有限元分析在工程领域有着广泛的应用。下面介绍几个常见的应用案例：结构分析有限元分析可以用于结构分析，以评估结构的刚度和强度。在设计建筑、桥梁、航空器等工程项目时，工程师可以使用有限元分析来模拟结构的力学行为，预测结构在不同加载条件下的变形和应力分布，以优化结构设计。热传导分析有限元分析也可以用于热传导分析，在工程项目中评估热传导或热辐射过程。例如，在电子设备的散热设计中，可以使用有限元分析来预测电子元件的温度分布，优化散热设计，确保电子元件的正常工作。流体流动分析在流体力学研究中，有限元分析可以用于模拟流体的运动和流动行为。例如，在船舶设计中，可以使用有限元分析来模拟船体受到波浪作用时的变形和应力分布，验证船体的可靠性和安全性。优缺点有限元分析具有以下优点： •可以模拟复杂结构和物理现象，提供准确的结果。 •可以优化结构设计，减少设计成本和时间。

基于有限元分析的结构设计与可靠性优化研究

基于有限元分析的结构设计与可靠性优化研究现代工程设计中，在设计一款产品或建造一座建筑物时，结构设计的可行性和可靠性是其中最重要的要素之一。有限元分析（FEA）是一项适用于各种工程领域的计算方法，它可以通过离散化区域并将其转化为有限个元来计算结构的性质。这种技术可以帮助设计师和工程师设计更加复杂而可靠的结构。本文将讨论基于有限元分析的结构设计和可靠性优化。 1. FEA的基本原理有限元分析是一种数值方法，它将连续体分成有限数量的元素和节点。在这种方法中，元素可以是三角形、四边形或各种形状的多边形。连续的物体模型被划分成这些离散化的元素，每个元素都有自己的材料属性和几何属性。解析器将这些元素的属性计算出来，以获得整个模型的特性。为了进行有限元分析，必须遵循以下步骤：（1）建立模型：建立一个三维物体模型，并将其分解成各种元素。（2）网格划分：使用结构网格将模型划分成有限数量的元素。（3）材料属性：指定每种元素的材料属性，如弹性模量和泊松比等。（4）约束条件：在节点处设置约束条件来模拟真实的情况，如禁止运动、运动方向、受力方向等。（5）加载条件：在节点处设置加载条件来模拟外来力的作用，如重力、载荷等。（6）求解：计算出每个元素中的物理量，并将结果汇总到整个模型中。

2. FEA在结构设计中的作用结构设计是制造新产品或建造新建筑时最重要的步骤之一。因为一个好的结构设计可以确保产品或建筑物在使用过程中具有足够的强度和稳定性，这从而可以达到产品或建筑的预期寿命，为客户提供更好的体验。有限元分析可以为设计师和工程师提供更准确的数据和模型，以便更好地了解哪些元素需要进行加强或调整，来确保产品或建筑的结构可行性和可靠性。例如，在汽车制造中，有限元分析可以帮助设计师和工程师确定车身的强度、抗冲击能力和振动性能等特性。在建筑设计中，FEA可以用于模拟不同承重限制下的各种场景。例如，工作室可能希望进行模拟，以确定如何使高层建筑的地震性能最佳。FEA还可用于确定建筑可以承受多大的载荷。此外，FEA还可以用于设计污水处理和风力发电场等基础设施的基础。 3. FEA的优化技术 FEA不仅可以用于结构设计的初步预测，还可以通过优化技术来进一步提高结构的性能和可靠性。以下是一些常见的FEA优化技术：（1）拓扑优化：这一技术可用于帮助设计师和工程师优化产品或建筑的形状。在拓扑优化中，模型被分解成各种元素，以确定最佳形状，可以将弱点降至最低程度，并提高整个结构的可靠性。（2）形状优化：除了拓扑优化外，形状优化可帮助设计师和工程师改进产品或建筑的具体形状。例如，在设计飞机机翼时，可以使用形状优化技术来确定最佳翼形的设计。（3）参数化优化：这就是将参数考虑到设计过程中，让参数值自动调整的设计方法。该方法使用各种算法，为每个参数找到最优解。参数可以是模型的任何属性，如长度、宽度或厚度等。

YX形密封圈工程项目主要参与方的项目管理

YX形密封圈工程项目主要参与方的项目管理 xx（集团）有限公司

一、项目概述（一）项目基本情况 1、项目名称：YX形密封圈工程项目 2、承办单位名称：xx（集团）有限公司 3、项目性质：扩建 4、项目建设地点：xxx（以选址意见书为准） 5、项目联系人：范xx （二）主办单位基本情况经过多年的发展，公司拥有雄厚的技术实力，丰富的生产经营管理经验和可靠的产品质量保证体系，综合实力进一步增强。公司将继续提升供应链构建与管理、新技术新工艺新材料应用研发。集团成立至今，始终坚持以人为本、质量第一、自主创新、持续改进，以技术领先求发展的方针。公司将依法合规作为新形势下实现高质量发展的基本保障，坚持合规是底线、合规高于经济利益的理念，确立了合规管理的战略定位，进一步明确了全面合规管理责任。公司不断强化重大决策、重大事项的合规论证审查，加强合规风险防控，确保依法管理、合规经营。严格贯彻落实国家法律法规和政府监管要求，重点领域合规管理不断强

化，各部门分工负责、齐抓共管、协同联动的大合规管理格局逐步建立，广大员工合规意识普遍增强，合规文化氛围更加浓厚。公司依据《公司法》等法律法规、规范性文件及《公司章程》的有关规定，制定并由股东大会审议通过了《董事会议事规则》，《董事会议事规则》对董事会的职权、召集、提案、出席、议事、表决、决议及会议记录等进行了规范。当前，国内外经济发展形势依然错综复杂。从国际看，世界经济深度调整、复苏乏力，外部环境的不稳定不确定因素增加，中小企业外贸形势依然严峻，出口增长放缓。从国内看，发展阶段的转变使经济发展进入新常态，经济增速从高速增长转向中高速增长，经济增长方式从规模速度型粗放增长转向质量效率型集约增长，经济增长动力从物质要素投入为主转向创新驱动为主。新常态对经济发展带来新挑战，企业遇到的困难和问题尤为突出。面对国际国内经济发展新环境，公司依然面临着较大的经营压力，资本、土地等要素成本持续维持高位。公司发展面临挑战的同时，也面临着重大机遇。随着改革的深化，新型工业化、城镇化、信息化、农业现代化的推进，以及“大众创业、万众创新”、《中国制造2025》、“互联网+”、“一带一路”等重大战略举措的加速实施，企业发展基本面向好的势头更加巩固。公司将把握国内外发展形势，利用好国际国内两个市场、两种资源，抓住发

有限元分析在工程结构优化中的应用研究

有限元分析在工程结构优化中的应用研究简介：工程结构的优化设计是现代工程领域中的核心问题之一。在传统设计方法中，需要进行大量的试验和实际测试来确定最佳设计方案，这样不仅费时费力，还无法保证最终设计结果的准确性。有限元分析作为一种数字仿真技术，为工程结构优化提供了一种高效、精确和可靠的方法。本文将探讨有限元分析在工程结构优化中的应用及其研究进展。一、有限元分析的基本原理有限元分析是基于数值计算方法的一种结构分析技术。其基本原理是将复杂的结构分割成有限数量的单元，通过求解单元的力学行为来推导整个结构的力学行为。有限元分析基于强大的计算能力，可以模拟各种力的作用下，结构的变形和应力分布情况。通过有限元分析，工程师可以对结构进行优化设计、评估其性能，并预测其在各种工况下的响应。二、有限元分析的应用领域 1. 结构强度分析有限元分析可用于评估结构的强度和刚度，帮助设计师选择合适的材料和几何形状，以满足设计要求。通过有限元分析，可以确定结构在各种载荷条件下的变形和应力分布，进而优化结构的设计。 2. 结构振动分析振动问题在工程中具有重要意义，如航空航天工程中的飞行器结构振动、建筑工程中的地震响应等。有限元分析可以帮助工程师预测结构的固有频率和振型，并

评估其对外界激励的响应。通过优化结构的材料和几何参数，可以降低振动干扰和振动噪声。 3. 热力学分析有限元分析还可以用于分析结构的温度分布、热应力和热传导等问题。在工程中，如锅炉、发动机等高温设备、电子器件等都需要进行热力学分析。利用有限元分析，可以预测结构在不同温度下的变形和损伤情况，并优化设计，以保证其稳定运行。三、有限元分析在工程结构优化中的应用 1. 参数优化有限元分析可以作为一个强大的工具，用于优化结构参数。通过改变结构的几何尺寸、材料特性和约束条件等参数，可以优化结构的性能，并满足特定的设计要求。例如，通过有限元分析，可以确定某一材料的最佳厚度，以提高结构的刚度和强度。 2. 拓扑优化有限元分析可以用于拓扑优化，即通过改变结构的连通性来优化其设计。拓扑优化通过增加或减少结构中的单元来改变结构的布局。通过有限元分析，可以评估不同拓扑优化方案的性能，从而找到最佳设计。 3. 材料优化有限元分析可以帮助工程师选择合适的材料和特性。通过建立不同材料的有限元模型，并进行仿真分析，可以比较不同材料在结构中的性能差异，从而选择最佳材料。四、有限元分析在工程结构优化中的研究进展

基于有限元分析方法的Y形圈性能优化设计

基于有限元分析方法的Y形圈性能优化设计黄乐;贾晓红;郭飞;索双富;范清【摘要】基于有限元分析方法对Y形圈的抗挤出性能和摩擦性能进行优化.分析Y 形圈在不同介质压力下的密封性能和抗挤出能力,提出对Y形圈进行根部倒角的方法以改善其根部在较高介质压力的抗挤出能力,并通过对不同倒角大小的抗挤出效果的分析,选择在标准沟槽下的合适倒角值;采用正交实验设计方法分析Y形圈各关键结构参数对其摩擦性能的影响,基于总径向力和最大接触压力这两个指标对结构参数水平进行优选,使优化的Y形圈结构具有较低摩擦力和较高接触压力,从而改善了Y形圈的摩擦性能. 【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2014(039)004 【总页数】6页(P83-88) 【关键词】Y形圈;结构优化;接触压力;摩擦性能【作者】黄乐;贾晓红;郭飞;索双富;范清【作者单位】广州机械科学研究院有限公司广东广州510700;清华大学摩擦学国家重点实验室北京100085;清华大学摩擦学国家重点实验室北京100085;清华大学摩擦学国家重点实验室北京100085;清华大学摩擦学国家重点实验室北京100085;广州机械科学研究院有限公司广东广州510700 【正文语种】中文【中图分类】TB42

Y形圈具有很好的耐压性和工作稳定性，因而在液压缸中得到广泛应用。由于液压缸的活塞杆与套筒之间存在间隙，所以Y形圈保持长期有效密封的必要条件之一是保证正常工作压力下密封圈不会发生间隙咬伤［1］，即保证密封圈受压时不会被挤入活塞杆与套筒之间的密封间隙。另外，Y形圈与密封界面之间是靠接触压力来实现密封的，Y形圈实现密封的另一必要条件是密封界面上的最大接触压力大于或等于密封介质压力［2］。但接触压力的存在必然会产生摩擦力，从密封性能的角度出发希望最大接触压力尽量大些，但从油缸效率的角度出发希望摩擦力越小越好。由于摩擦力的大小是由总径向力大小(接触压力在接触区的积分)决定的，而与局部接触压力无直接关系，所以可以通过分析不同结构参数组合对Y形圈接触压力的影响，并优选出使Y形圈接触压力分布更集中、使最大接触压力更大的结构参数，从而使Y形圈具有更好的密封、摩擦性能。本文作者通过有限元分析方法对原Y形圈结构进行分析，判断原结构能否满足以上2个密封条件，并对不满足条件的结构进行改进。同时，采用正交实验设计分析Y形圈各关键结构参数对其接触压力的影响，基于总径向力和最大接触压力这两个指标对结构参数水平进行优选，以期获得低摩擦高密封性能的新Y形圈结构。 1 有限元分析计算 1.1 几何模型典型Y形圈结构示意图如图1所示。选择的Y形圈规格为φ45 mm×53 mm×10 mm。由于Y形圈是轴对称的，且其安装在活塞杆与套筒之间的边界受力条件也具有轴对称性，因此Y形圈可简化为平面轴对称模型进行有限元分析［3］，这样可以节省计算机资源，提高计算速度。图1 典型Y形圈结构示意图Fig 1 Schematic diagram of Y-sealing ring 1.2 材料模型

结构优化有限元分析

结构优化有限元分析结构优化是指在满足设计约束条件的前提下，通过调整结构的几何形状、尺寸、材料等参数，以达到优化设计目标的一种设计方法。通过结构优化，可以提高结构的刚度、强度、稳定性、减少重量、节约材料、降低成本等。有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种计算机辅助工程分析方法，通过将复杂的结构分割成有限个简单的子结构（有限元），建立数学模型，在计算机上进行力学仿真分析来评估结构的性能。有限元分析可以用于结构的设计优化，通过分析不同参数对结构性能的影响，得出最佳设计方案。结构优化的有限元分析通常包括以下几个步骤： 1.建立结构有限元模型：根据实际结构几何形状和材料，利用专业的有限元软件建立结构的三维有限元模型。模型中包括结构的节点、单元类型和材料属性等信息。 2.设计优化目标和约束条件：根据设计要求和目标，确定结构的优化目标，如提高刚度、降低重量等。同时，根据结构的使用条件和限制，设置约束条件，如保证结构的稳定性、强度等。 3.建立优化算法：根据实际情况选择适合的优化算法。常见的优化算法有遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。根据设计要求和目标，确定优化算法的参数和设置。 4.分析和求解：利用有限元分析软件进行结构分析。根据约束条件和优化目标，对结构进行力学仿真分析，得到结构的刚度、强度、位移等性能指标。

5.结果评估和优化：根据分析结果，评估优化策略的有效性和可行性。如果优化结果满足设计要求和目标，可以进入下一步；如果不满足，需要对优化策略进行调整和优化，重新进行分析和求解，直到满足设计要求和目标。 6.优化结果的验证：通过制作样品或进行物理实验验证优化结果的可行性和有效性。根据实际测试结果，对优化模型进行修正和调整，使其更加符合实际情况。总的来说，结构优化有限元分析是一种结合了有限元分析和优化算法的设计方法，通过分析结构的力学特性，通过调整结构参数，得到最佳的设计方案。这种方法可以提高结构的安全性、经济性和可靠性，减少材料和能源的消耗，促进结构设计的创新和进步。

Y形气动密封圈摩擦力的试验研究

Y形气动密封圈摩擦力的试验研究∗ 迪力夏提·艾海提;索双富;吴长贵【摘要】The difference is quite large in deformation of the pneumatic Y type seal ring of pneumatic cylinder in two moving directions of outstroke and instroke,which also produces different friction.Frictions of a pneumatic Y type seal ring under two different air pressure direction,different speed and different moving direction were measured separately through a reciprocating seal test bench,and the influence of working condition on the seal ring friction was discussed. The results show that the friction on the outstroke is obviously higher than the instroke,and the friction is increased with the increasing of air pressure.The friction of Y seal is relatively high under the low speed,and with the increasing of moving speed,the friction is decreased very fast at first and then increased very slowly.By comparing the experimental data and finite element simulation results,the reliability of experimental results and feasibility of its method are verified. The friction coefficient used for finite element simulation of Y type sealing ring under different speed is calculated,and the basic data are provided for the study and design of the pneumatic seal.%气缸中气动往复Y 形密封圈在内外行程2种不同运动方向的变形差别比较大，产生的摩擦力也不一样。根据气缸功能的不同，气缸中Y形圈有2种不同的运动方向，即向着无压力侧方向运动和向着有压力侧方向运动。而Y形圈在2种不同的运动方向的变形差别比较大，产生的摩擦力也不一样。通过一种能分别测量气动往复Y形密封圈2个方向摩擦力的试验台，测量不同压力、不同速度、不同运动方向时Y形密封圈