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6-3（方案一：冲击块应力云图）6-4（方案二：冲击块应力云图） 从图6-3查看，方案一中冲击块的最大应力是399.8MPa，对比初始方案，冲击块的最大应力值下降了28.3%；从图6-4查看，方案二中冲击块的最大应力值是475MPa，对比方案一最大应力增加了18.8%，但仍然比初始方案的最大应力小14.8%。 6-5（方案一：冲击块接触力时间历程图） 6-6（方案二：冲击块接触力时间历程图） 从图6-5查看，方案一冲击块和扳轴冲击时的最大受力F=26150N，由图6-1发生冲击时冲击机构的几何关系可以算出R冲=10.12mm，推算出方案一的CAE模拟输出扭距M=26150*10.12*2/1000=529.2N.m；对比原始方案，经方案一优化后，气扳机输出扭距增加了6.26%。 从图6-6查看，查出冲击块和扳轴冲击时的最大受力F=30150N；由于内腔没有变化，R冲不变，可推算出方案二的CAE模拟输出扭距是M=30150N*10.12*2/1000=610N.m；比参考样机的输出扭距低5.8%。 7.实验和结果对比 按照方案一和方案二，分别加工符合热处理要求的，材料是20CrMnTi的冲击块各2只；，用同一台参考样机，只是更换不同方案的冲击块，其余零件保持不变，在动态扭距测试仪上测试输出扭距峰值，每个方案的气扳机测试10次；结合前期已经测试过的参考样机和原始方案的气扳机的测试结果，对比如下表五。 （表五） 12345678910平均CAE模拟 输出扭距 参考样机666686647637662642675632615618648 原始方案485542538495472502520478455489498498 方案一518542532578592552512558585572554529 方案二652632612635618675655638615672640610 从实验结果数据分析，实际测得的动态输出扭距与CAE中模拟输出的扭距呈明显相关性，误差5%左右，考虑到实际测试时的气压波动误差，经过有限元优化设计的冲击块方案二能够满足设计要求。 8.总结与展望 本文用一个模拟的恒定转速施加到冲击机构模型上，通过试运算使模拟转速产生的力学效果与实际施加负载产生的效果接近，结合动态扭距测试仪的运用，能够有效地帮助对气扳机的冲击块进行优化设计，本文中的CAE分析方法，可以推广到对其它的旋转类气动工具如对气钻/气动角磨机/气动棘轮扳手等进行优化设计。 参考文献： [1]风扳机的扭距控制，天水风动工具研究所技术情报组 [2]王瑁成有限单元法清华大学出版社2003。 [3]胡远志，曾必强，谢书港基于LS-DYNA和Hyperworks的汽车安全仿真与分析清华大学出版社2011 [4]姜建平摆动式冲击机构的运动分析《凿岩机械与风动工具》1987年04期 |
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