气动钉枪的数学建模与仿真研究

摘要

为研究气动钉枪内部动态特性,运用变质量气体热力学理论建立了气动钉枪工作过程的数学模型,模型以气缸壁及枪体所围成的容积作为控制容积,应用了热力学第一定律和牛顿第二运动定律.在该模型基础上,分析了气动钉枪内部参数的相互作用,建立了动态特性微分方程组.利用四阶定步长龙格-库塔方法求解方程,得出了气动钉枪内部各腔室压力以及冲击活塞速度、位移随时间的变化情况,并对曲线的变化趋势进行了理论分析.仿真结果表明,气动钉枪活塞的冲击运动具有一个速度峰值,通过仿真计算可以设计出合理的结构,以获得最大冲击功.