simulink高速碰撞实验台驱动器设计(4)
2.1 气体绝热方程
气体体积随活塞位移的变化过程可看作是气体在绝热情况下发生的变化，气体的绝热方程为：
(2.1)
的值取决于不同气体的性质，表2.1列出了不同气体在室温下的 的取值。因为氮气的化学性质稳定，来源广泛且易于储存，因此是常用的动力源。在20°时，氮气的 =1.402。
表2.1 不同气体在室温下的 取值
气体 值
空气 1.400
1.402
1.397
1.314
2.2 绝热条件下气体的做功方程
假设高压气体在绝热条件下膨胀做功，根据绝热方程，气压随活塞位移的变化而发生变化。活塞运动的每一位置相对应不同的气体压力，根据积分方程可以得到整个活塞运动过程中气体压力的做功。当活塞工作长度确定以后，可以得到高压气体绝热条件下的做功方程：
(2.2)
(2.3)
( =1.4)
= (2.4)
--缸体活塞的工作位移。 --气压缸初始压力。 --内腔压力随位移的变化。
--气压缸初始容积。 --气压缸工作行程内末端容积。 --活塞工作面积。
--气压缸活塞工作长度。
由公式(2.4)可以得到气压做功 与初压 ，气压缸初始容积 ，气压缸末端体积 有关，较大的初始体积可以提供更好的加速效果，且加速行程变化小。气压缸为标准件，参考机械设计手册，选取缸体内径D=80mm。在确定了气压缸的基本外形尺寸即 确定后，活塞在有效的工作长度内所做的功取决于初始压力 ，通过调节 的值可以实现对质量块速度的调节。
2.3 驱动装置结构设计
驱动装置的工作原理是依靠高压气体通过活塞及活塞杆作用于质量块，使其在极短的时间内获得一个需要的速度值，驱动装置主要由后端盖，进气阀，活塞，活塞杆，活塞复位弹簧，缓冲块，缓冲块复位弹簧，前盖等部件组成。其简化二文模型如图2.1。
图2.1 驱动装置简化二文结构图
气压驱动装置驱动工作原理简单，实验开始之前，闭锁卡锁装置，通过进气阀往高压腔内输入一定量的高压气体，驱动装置进入待发状态。打开卡锁装置，活塞杆在高压气体的作用下，推动质量块在较短的时间内达到一个速度值。在运动末端，活塞与缓冲装置发生反复碰撞，损耗其中的大部分动能，避免了高速运动的活塞杆与缸体的直接碰撞。最终运动体与前盖凸起部位碰撞，运动结束。
在整个驱动装置结构设计中，首先根据气压做功方程确定满足设计要求的驱动装置的尺寸，在Proe三文建模软件中画出各个部件的三文结构图。各个零部件根据其在运动过程中的独立作用，确定在总体装配结构中的位置，并将所有部件装配。在整个驱动装置结构设计中将简明介绍缓冲装置、进气阀、缓冲液液体注射装置、卡锁装置。
上一篇：脉冲发动机组设计+文献综述