电动冲击扳手冲击机构运动学分析和仿真试验研究

摘要

电动冲击扳手是高效率的螺栓拧紧工具。因其重量轻、体积小、操作方便快捷、安全可靠等特点，成为各种场合不可缺少、无可取代的专用工具。电动冲击扳手越来越普及，人们对电动扳手依赖程度越来越高，随之也暴露出产品本身的许多不足及缺点，比如工作时输出动力不够，拆卸和拧紧螺栓的效率很低，工具使用一段时间后易损坏等。因此众多制造厂家都想方设法研发和制造一款性能优良的产品来解决这些问题，从而抢占更多的市场份额。但据调查目前国内电动扳手的设计大多采用参考以往机型，重复制作样机的传统设计方法，既费时，成本又高，性能也达不到预期要求。
　　冲击机构是冲击扳手的关键部件，也是影响其性能的重要因素。本文以冲击机构为研究对象，基于虚拟样机技术，利用运动学和动力学理论计算、仿真分析和试验研究相结合的方法，优化冲击结构，提高产品性能。本文的主要研究内容如下：
　　首先对冲击机构创建理论模型，利用机械运动学和动力学研究方法建立并求解动力学方程。通过数学方法获得冲击机构运动学和动力学规律，以及优化产品性能的初步方案。然后对冲击机构进行三维建模，并导入动力学仿真平台进行动态仿真，通过仿真结果验证理论分析的正确性。另外，针对扳手容易损坏的缺点，利用有限元寿命分析软件对关键零部件做失效分析，得到提高产品寿命的方法。最后通过正交试验方法对实验数据进行科学分析，得出优化方案并检验方案的正确性。

目录

第一章 绪论

1.1课题的研究意义

1.2电动冲击扳手及其冲击机构介绍

1.2.1电动冲击扳手

1.2.2电动冲击扳手冲击机构

1.3 机械系统动态仿真技术介绍

1.3.1机械系统动态仿真技术概述

1.3.2传统开发流程和虚拟产品开发流程的比较

1.3.3机械系统动态仿真分析步骤

1.4虚拟样机技术国内外应用现状

1.5 课题主要研究内容

第二章 冲击机构运动学和动力学分析

2.1动力学模型的建立

2.1.1动力学模型假设

2.1.2冲击机构运动阶段分析

2.2 冲击机构微分方程

2.2.1微分方程的建立和求解

2.2.2特殊时刻点微分方程分析

2.3机构合理性判断条件

2.4 本章小结

第三章 冲击机构仿真模型设计

3.1三维模型设计

3.2 模型预处理

3.3 本章小结

第四章 冲击机构动力学仿真

4.1仿真平台介绍

4.2 仿真前处理

4.3 动态仿真

4.3.1不同主轴转速下的仿真计算

4.3.2不同弹簧刚度和预压缩量下的仿真计算

4.3.3不同冲击块质量属性下的仿真计算

4.4 本章小结

第五章 关键零部件失效分析

5.1疲劳的基本概念

5.1.1疲劳的定义

5.1.2疲劳设计方法

5.2 耐久性分析

5.2.1 疲劳分析主要参数

5.2.2 疲劳分析流程

5.2.3 静力学分析

5.2.4 寿命分析

5.3 本章小结

第六章 试验研究

6.1试验方法和目的

6.2试验设备

6.3正交试验设计及分析

6.3.1 试验因素的确定

6.3.2 试验结果

6.3.3 综合平衡分析方法

6.3.4 试验结果分析

6.4 优化方案验证

6.5 本章小结

第七章 总结和展望

7.1总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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