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一种基于梯形泄漏通道模型的O型圈密封系统性能分析及优化方法研究

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致谢

摘要

1.1 引言

1.2 国内外相关技术的研究现状

1.2.1 O形圈静密封性能分析研究现状

1.2.2 密封端面泄漏通道建模研究现状

1.2.3 静密封结构优化设计研究现状

1.3 研究意义与组织框架

1.4 本章小结

第2章 基于梯形泄漏通道的O型圈密封系统泄漏率计算

2.1 引言

2.2 密封系统泄漏机理及微观接触类型分析

2.3 O型圈密封系统梯形泄漏通道建模

2.3.1 服从高斯分布的粗糙表面轮廓模拟

2.3.2 基于微观几何形貌分析的梯形泄漏通道构建

2.4 O型圈密封系统泄漏率计算及参数获取

2.4.1 梯形泄漏通道泄漏率计算方法

2.4.2 密封部位接触宽度的确定

2.4.3 粗糙峰嵌入密封圈深度的确定

2.5 液压阀片O型圈泄漏率计算实例

2.6 本章小结

第3章 基于改进灰色关联的O型圈密封系统密封性能影响因子分析

3.1 引言

3.2 不同因子对O型圈系统密封性能的影响分析

3.2.1 粗糙度对密封性能的影响-

3.2.2 压缩率对密封性能的影响

3.2.3 O型圈线径对密封性能的影响

3.2.4 橡胶材料硬度对密封性能的影响

3.2.5 密封槽底部圆角对密封性能的影响

3.3 密封性能影响因子改进灰色关联分析方法

3.3.1 BK复合型改进灰色关联分析

3.3.2 不同因子的BK复合型关联度计算实例

3.4 本章小结

第4章 基于RBF-NSGAII的O型圈密封系统多目标优化设计

4.1 引言

4.2 O型圈密封系统优化设计模型的建立

4.3 基于代理模型的O型圈密封系统多目标智能优化

4.3.1 基于RBF的O型圈密封系统多参数代理模型构建

4.3.2 基于NSGAII的O型圈密封系统多目标优化求解

4.4 O型圈密封系统优化前后结果对比分析

4.5 本章小结

第5章 液压阀片O型圈密封结构设计软件系统开发及应用

5.1 引言

5.2.1 液压阀片O型圈密封结构设计软件系统体系架构

5.2.2 液压阀片O型圈密封结构设计软件系统功能模块

5.3 液压阀片O型圈密封结构设计软件系统介绍

5.3.1 系统登录界面和操作界面介绍

5.3.2 系统数值模拟模块介绍

5.3.3 系统优化设计模块介绍

5.3.4 系统结果分析模块介绍

5.4 片式负载敏感多路液压阀的密封结构设计应用实例

5.5 本章小结

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

作者简介

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摘要

静密封失效问题在液压密封系统中普遍存在,严重时会给用户带来较大的经济损失。O型圈密封作为一种最常见的静密封方式,对其密封性能的研究已成为密封系统设计领域的一个重点研究问题。本文针对O型圈密封系统的泄漏问题,构建了基于梯形泄漏通道的泄漏率计算模型,提出了密封性能影响因子的BK复合型改进灰色关联分析方法,实现了基于RBF-NSGAⅡ的O型圈密封性能优化设计,开发了液压阀片O型圈密封结构设计软件系统,并将本文研究内容应用于片式负载敏感多路液压阀密封系统设计中,验证了所开发软件系统的可行性和实用性。
  第一章介绍了论文的研究背景,综述了国内外学者在O型圈静密封性能分析、密封端面泄漏通道建模、静密封结构优化设计等方面的研究现状,分析了现有方法存在的不足,提出了本文的研究意义与组织框架。
  第二章模拟了服从高斯分布的金属粗糙表面轮廓,构建了基于梯形泄漏通道的O型圈密封系统泄漏率计算模型,提出了O型圈密封系统在宏观和微观形貌下粗糙峰高、接触部位内外径等参数的获取方法,并应用于液压阀O型圈密封系统泄漏率计算中。
  第三章研究了O型圈压缩率、表面粗糙度等参数对O型圈密封系统密封性能的影响,提出了引入权重因子的BK复合型改进灰色关联分析方法,计算了不同因子的关联度并进行排序。
  第四章构建了O型圈密封系统的优化设计模型,并通过径向基函数建立了多参数代理模型,应用NSGAⅡ遗传算法实现了O型圈密封系统多目标优化求解,得到Pareto解集,通过实例验证了所提出优化方法的有效性。
  第五章结合实际项目需求,开发了液压阀片O型圈密封结构设计软件系统,详细设计了软件系统的界面组成、操作步骤和数据传递方式,并以片式负载灵敏多路液压阀中O型圈系统的密封结构设计为例,验证了所开发软件系统的可行性和实用性。
  第六章总结了全文的研究内容,并对论文存在的不足以及后续工作进行了展望。

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