基于气动驱动的多级伸缩杆系统设计

针对伸缩杆机构中电气、液压和机械传动的缺点,以及气动式伸缩杆不能广泛应用于大型结构中的问题,设计了一种基于气动驱动的多级伸缩杆系统。建立了这一系统的数学模型和等效实体模型,应用MATLAB和计算流体动力学软件对伸缩杆的展开过程进行数值模拟和仿真分析,并与试验结果进行对比。同时推导出伸缩杆的最大变形数学公式,应用MATLAB和ANSYS软件对最大变形进行理论计算和仿真分析,并与试验结果进行对比。此外,还应用ANSYS软件分析了随机振动时伸缩杆的应力和变形,并进行结构优化。通过研究得出结论:放气时间的理论值、数值模拟值及测试值相差很小,介于0.2~0.3 s之间;车速越快,路面环境越恶劣,伸缩杆的变形及应力就越大;结构优化后伸缩杆质量减轻了12%,变形与最大应力均有所减小。