基于ANSYS气动钉枪枪针组件的分析设计研究

摘要

气动钉枪工作时，枪针组件直接承受冲击，气动钉枪的失效往往从枪针组件的断裂开始，因此，气动钉枪的使用寿命主要由枪针组件的强度和抗失效能力决定。由此可见，气动钉枪研发的一项重点就是分析影响枪针组件失效的关键参数，在此基础上对枪针组件的结构进行改进，从而达到其工作需求。本文的研究对象是国内某企业生产的某型号气动钉枪枪针组件，通过ANSYS有限元软件对枪针组件进行结构静力学分析，然后在此基础上，对原有的枪针组件进行改进，在进行分析计算，设计出更符合气动钉枪工作需求的枪针组件。主要的研究工作如下:
　　 (1)分析气动钉枪的内部结构及其工作原理，通过对气动钉枪打钉进程阶段进行受力分析，简化其打钉时的受力状况。
　　 (2)利用Pro/E建立枪针组件的三维模型，导入到ANSYSWorkbench中，进行枪针组件强度分析，通过分析发现，枪针片圆销孔处的等效应力最大，且这区域容易出现断裂，与实际状况相符合。
　　 (3)利用ANSYSWorkbench软件对枪针组件关键失效参数进行分析，发现枪针组件最大等效应力区仍然出现在枪针片的圆销孔处，同时也得到了枪针组件各部件之间的合理配合尺寸，且符合强度要求。可以通过合理分配枪针组件各部件之间的配合量，从而使枪针组件达到工作要求。
　　 (4)通过对枪针组件关键失效参数的分析，确定了枪针组件的改进方向，然后对原有的枪针组件进行改进，降低了集中应力，改善了接触面的状况，得到一种新的枪针组件结构。应用ANSYSWorkbench软件对改进后的枪针组件进行了强度分析，满足设计要求，并且其最大等效应力区域的应力值远小于原有枪针组件的设计，有效的提高了其使用寿命。还讨论了改进型枪针组件接触面间配合尺寸，得到了一个合理过盈量。
　　 通过对气动钉枪枪针组件进行结构静力分析和研究，得到了一个枪针组件的改进设计方案，满足设计要求，为枪针组件的设计提供参考，同时也为今后气动钉枪的设计提供了实用而有效的分析方法和手段。

目录

摘要

CONTENTS

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 气动工具发展现状

1．3 有限元法概述

1．4 有限元软件ANSYS概述

1．5 本文的研究意义和主要内容

第二章 气动钉枪结构及其工作原理

2．1 气动钉枪的类型

2．2 气动钉枪的结构分析

2．3 气动钉枪的工作原理

2．4 气动钉枪工作过程简化

2．5 本章小结

第三章 枪针组件的结构静力分析

3．1 枪针组件的有限元模型

3．2 枪针组件的单元类型和材料属性

3．3 设置接触选项

3．4 枪针组件的网格划分

3．5 施加简化载荷和条件约束

3．6 求解以及结果分析

3．7 本章小结

第四章 气动钉枪枪针组件的接触分析

4．1 ANSYS中的接触分析概述

4．1．1 接触的分类

4．1．2 接触协调

4．1．3 接触刚度

4．1．4 接触单元

4．1．5 目标面与接触面

4．2 枪针组件的接触方案分析

4．2．1 Ⅰ面的接触分析

4．2．2 Ⅱ面的接触分析

4．2．3 Ⅲ面的接触分析

4．3 本章小结

第五章 枪针组件的改进设计

5．1 结构改进方法

5．2 改进设计方案

5．3 新枪针组件的静强度分析

5．3．1 建立有限元模型

5．3．2 确定材料属性与接触类型

5．3．3 施加载荷与约束

5．3．4 求解及结果分析

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

声明

致谢