以閥門氣動執(zhí)行器為研究對象，運用三維設計軟件Pro/E構建實體模型，并實現(xiàn)虛擬裝配。利用Pro/E和ADAMS的接口軟件Mech/Pro，將模型導入到ADAMS/View下并建立完整的虛擬樣機模型，對模型進行動力學仿真分析。利用ADAMS/View的設計研究功能，對機構進行優(yōu)化設計，得到了使閥門氣動執(zhí)行器運動較為平穩(wěn)的活塞桿尺寸參數。

　　閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調節(jié)、導流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。閥門氣動執(zhí)行器是利用壓縮空氣驅動閥門啟閉的裝置。氣動執(zhí)行器作為閥門的配套驅動及控制部分在國民經濟各個部門中有著廣泛的應用，同樣在工業(yè)自動化生產中占有及其重要的地位。目前國內閥門技術水平與國外發(fā)達國家相比還有差距，中小型閥門企業(yè)在產品設計上依靠模仿國外同類產品，缺乏具有自主知識產權的核心技術。通過對閥門氣動執(zhí)行器的正向設計希望能夠為國內閥門行業(yè)添磚加瓦，為閥門企業(yè)提供一些幫助。

1、氣動執(zhí)行器的實體建模

1.1、建立零件實體模型

　　針對某型閥門氣動執(zhí)行器產品，利用Pro/ENGINEER軟件建立實體模型，圖1為氣動執(zhí)行器部分零件圖。

圖1 氣動執(zhí)行器部分零件圖

1.2、虛擬裝配

　　總裝配體如圖2所示，使用全局干涉檢查工具，對裝配干涉進行檢查，確保模型裝配正確。

圖2 執(zhí)行器總裝配體

1.3、定義剛體和添加約束

　　裝配完成后，通過ADAMS與Pro/ENGINEER的無縫接口軟件Mech/Pro定義剛體和添加部分約束副。

2、氣動執(zhí)行器的仿真分析

2.1、模型導入與施加載荷

　　在ADAMS/View中導入模型如圖3所示。

圖3 氣動執(zhí)行器運動機構

　　閥門氣動執(zhí)行器主要施加的外力包括氣體推動活塞的驅動力和閥門閥桿的反作用力矩。在施加力時，我們需要選取力作用的構件、作用點、力的大小和方向。

2.1.1、驅動力的創(chuàng)建

　　本文所研究的氣動執(zhí)行器氣源壓力4.0×10⁵Pa，活塞直徑140mm，活塞桿直徑32mm。

　　根據雙活塞雙作用串聯(lián)式氣缸的活塞推力計算公式

　　其中，D為活塞直徑，d為活塞桿直徑，ps為氣源壓力，η1為考慮摩擦阻力影響引入的系數。

　　計算得到所需添加的推動活塞的驅動力為10189N。

2.1.2、添加阻力矩

　　閥門閥桿的反作用扭矩方程為

　　其中F為驅動力，η2為傳動效率，L為撥叉偏心距，α為撥叉轉角。在撥叉軸上添加阻力矩，方向與旋轉方向相反。

2.2、驗證模型

　　氣動執(zhí)行器模型檢驗正確，自由度為1，ADAMS將采用動力學分析方法。