毕业设计（论文）-斯特圈密封性能影响因素分析精选.doc

目录 目录 1 第1章 研究任务简介 1 第2章 CAD建模 2 2.1 软件的选择（介绍） 2 2.2 建模过程 2 第3章 CAE分析 4 3.1 软件的选择（介绍） 4 3.2 建模过程 4 3.2.1 计算模型简化说明 4 3.2.2边界条件 7 3.3模拟结果分析与处理 9 3.3.1安装状态下的受力情况 9 3.3.2压缩率对接触压力的影响 11 3.3.3液体压力对接触压力的影响 13 第4章 结论 17 第5章参考文献 18 第1章 研究任务简介 本课题研究在静止状态下的O型圈的压缩率和液体压力对斯特圈密封性能的影响。斯特圈是两种同轴密封件之一，主要有挡圈和O型圈组成[1-2]。挡圈所用的材料主要是PTFE聚四氟乙烯，俗称塑料王，具有耐磨，耐热，动静摩擦系数极低的特点[3-4]。因挡圈的截面形状不同，斯特圈可以分为不同种类[1,5-7]。 O型圈多采用标准件，所用的材料多为NBR丁腈橡胶，俗称橡胶王。斯特圈在安装的时候把O型圈和挡圈利用专门的工具装在液压缸的沟槽中。挡圈对O型圈进行预压缩，而O型圈则因变形而产生回弹力，使挡圈也压缩[8-10]。在流体进来之后，液压力作用在挡圈和O型圈上，使O型圈压向沟槽一侧，挡圈压向活塞杆。此时O型圈与液压缸和挡圈形成接触面，阻止液体流出。挡圈和活塞杆之间也形成接触面。 通过分析在不同压缩率和不同液体压力下的矩形圈和活塞之间的接触压力，来判断密封是否可行可靠[10-12]。研究这两个因素对密封性能的影响，将对我们如何在生产生活中，在不同的工况下，选用合适安全的斯特圈有重要的指导意义。 第2章 CAD建模 2.1 软件的选择（介绍） 本项目主要求解接触压力的大小，斯特圈是一种标准件，可以进行查表得到一种斯特圈的尺寸，还有相应沟槽的尺寸，对其进行建模分析。同时，因为挡圈的材料是PTFE（聚四氟乙烯），O型圈的材料是NBR（丁睛橡胶），这样的话就有了材料非线性这个因素[8,13]。因此，可以考虑运用非线性静态静力分析，这样就可以达到我们的目标。 也考虑到我们项目的实用性，或者使这个项目产生更大的实际效益，可以把模型做成纯参数化的。同时保持CAD模型和FEM有限元模型，SIM仿真模型相关联，可以随时改变原来CAD模型参数为另一组斯特圈[14-16]。如此，在CAE环境中可以自动更新网格再次求解分析得到结果。这将会是极好的。 结合本人所擅长的软件类型，我优先考虑NX。对我而言，这个软件的纯数化参建模一向是很好用的。所以很符合这个项目的需要。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。 2.2 建模过程 图 1 图 2 图 1就是我们的CAD模型的二维装配示意图，尺寸的来源是GB/T15242.1—1994。 图 2就是我们的模型的三维装配图，为方便大家观察，并且是一个轴对称图形，本人已将其剖切。 因为这个模型比较简单，所以对于其实如何建模的就不再叙述。 第3章 CAE分析 3.1 软件的选择（介绍） 为了做到CAD还有CAE的无缝结合以及即使交互，并且考虑到本次有限元求解的内容比较简单，所以就选择了NX11.0.1自带的有限元模块NX Nastran。 Nastran，即NASA 结构分析系统，是1966年美国国家航空航天局(NASA)为了满足当时航空航天工业对结构分析的迫切需求，主持开发大型应用有限元程序的招标，有多家软件开发商中标并参与了结构分析求解器的开发过程。1969年NASA推出了其第一个Nastran版本, 称为COSMIC Nastran。COSMIC Nastran 是放在public domain上的公开发售版本， Nastran和COSMIC是NASA的注册商标。 NX Nastran 是一个通用有限元分析计算机程序，该程序可用于处理各种工程问题。NX Nastran 主要使用 FORTRAN 语言编写，该程序经过优化，运行效率高，并可在各种不同的计算机和操作系统上生成一致的结果。 本次有限元分析，通过调用NX Nastran结构分析模块，建立SOL 106非线性静态—全约束解算方案来得倒接触压力的大小还有分布情况。 3.2 建模过程 3.2.1 计算模型简化说明 打开NX软件，完成上面的装配的内各个零件的零件图建模。将每个零件单独保存在同一个文件夹下面。在NX里面新建文件为装配体，将文件保存在之前的零件模型所在的文件夹里面。依次添加零件，完成装配体。 在原来建模的环境中，保持并确立各个零件与世界坐标系的位置关系。添加零件的时候，零件的定位方式为绝对坐标系，这