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基于虚拟样机的小型隔膜真空泵动态特性分析

[导读]通过UG 和ADAMS 相结合,建立隔膜真空泵的虚拟样机模型,对隔膜真空泵进行运动学和动力学仿真计算,快速准确的得到隔膜真空泵的各项技术参数,为隔膜真空泵的设计提供有效的理论基础和方法,为进一步开发和优化隔膜真空泵提供了依据。

 将CAE 技术应用到现代工业生产的过程中,是将科学技术转化为生产力的一种表现形式。在各种CAE 技术中,虚拟样机( Virtual Prototype) 技术是计算机辅助工程的一个分支,它是人们开发新产品时,在概念设计阶段,通过学科理论和计算机语言,对设计阶段的产品进行虚拟性能测试,达到提高设计性能、降低设计成本减少产品开发时间的目的。隔膜真空泵,是近年来发展比较迅速的抽真空设备。它以产品占用空间小、设计先进、工作效率高、耐腐蚀性高和使用寿命长等特点而深受用户欢迎。隔膜真空泵主要应用于医疗医药产品分析、精细化工、生化制药、食品检验、公安刑侦技术等领域,是为其精密色谱仪器配套的产品,也是实验室必备的装备之一。本文以CAD 软件建立隔膜真空泵三维模型,用机械动力学仿真软件ADAMS 建立隔膜真空泵的虚拟样机模型,并对模型进行动力学和运动学方面的仿真分析。

   真空隔膜泵的结构和工作原理隔膜真空泵的结构和原理。隔膜真空泵的工作原理: 主驱动为电机的圆周运动,通过曲柄滑块机构转化成内部的隔膜做往复式直线运动,从而压缩、拉伸泵腔内的空气形成真空,在抽气口处与外界大气压产生压力差,在压力差的作用下,将气体吸入泵腔,再从排气口排出,达到抽真空的目的。隔膜真空泵无需任何工作介质,不产生任何污染,并且在气体交换仓内有过滤材料,从而保证空气的洁净度; 由于生产过程中采用新技术和新材料,它具有移动方便,工作流畅,从而能保证有理想的真空度和较高的排气量; 无摩擦的膜片运动,膜片无摩擦,对膜片无损耗; 采用特殊处理的膜片,工作寿命长,连续工作能达3 600 h,通过合理的设计和严谨的结构布局,使隔膜真空泵整体的运行更稳定、可靠,从而保证真正的高效率和低成本运行。为更好的进行动态分析,本文通过利用三维软件UG 建立三维模型,转换格式后导入仿真软件ADAMS /view,通过ADAMS /view 交互式图形界面和丰富的仿真单元库,建立几何模型的仿真模型。

  从力和位移的仿真分析结果可以看出,仿真结果精度较高,并推导出流量公式,可以为隔膜真空泵的进一步研发和设计提供参数化理论依据。使虚拟样机技术引入到产品设计之中,进行联合设计开发,能更好的提高产品设计效率,缩短开发周期,降低研发成本。








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