随着世界经济水平不断提高,科技水平不断进步,涂装工业朝着机械化、自动化、连续化的方向迅速发展,原始的手工喷涂已经远远不能满足现代工业的发展。高压无气喷涂机具有生产效率高、喷涂速度快、操作时漆雾少、涂层质量好等特点,在造船、集装箱、钢结构、建筑内外墙、大型管道等行业中得到广泛应用。本文以国家自然科学基金基于专利知识挖掘的产品创新设计方法研究(编号:50675197)及国家高技术研究发展计划(863计划)项目基于潜特征模型的全生命周期建模方法及其求解技术研究(编号:2008AA04Z114)为依托,研究市场上应用较广泛的气动式高压无气喷涂机,其关键部件主要是两个,一为气动泵,它为柱塞泵提供动力,其关键部件是气动换向装置;二为柱塞泵,它实现涂料的汲取和释放功能,对于柱塞泵应用的关键在于减弱其脉动性。主要研究内容如下:1.对现有气动式高压无气喷涂机产品进行了功能结构分析,针对气动泵换向和涂料脉动性能存在的问题,基于专利创新方法提出了结构改进方案,包括换向装置的结构改进与针对减弱涂料脉动性的结构改进。2.换向装置改进设计1)分析目前两种主流配气换向装置,针对换气阀式换向装置存在换向阀和先导阀的加工精度要求高、难度大、成本高、阀芯容易磨损等缺点,换向滑块式换向装置存在噪音大的缺点。本文在现有换向滑块式换向装置的基础上做了结构改进,换向杆与换向滑块之间采用楔形面配合,换向滑块的移动方向由原先的上下移动改成前后移动。在换向滑块背后设置复位弹簧,通过换向杆与复位弹簧的共同作用实现换向滑块的前后移动,从而实现换向。改进结构具有工作可靠、结构简单、换向噪音低等优点。2)对改进结构中的换向弹簧、支撑弹簧、复位弹簧、换向杆、换向滑块、活塞杆、换气阀座等相应结构作了详细的结构设计,尤其是换向弹簧、支撑弹簧及复位弹簧的配合设计。3)对改进的换向装置进行基于ADAMS的动力学仿真分析。首先在Pro/E环境下建立改进结构的三维模型,并在Pro/E与ADAMS的接口程序中添加约束副,在ADAMS中采用接触力定义存在碰撞的零件之间的约束,建立弹簧模型,最后施加作用力,进行仿真试验,根据分析结果对结构参数进行修正。3.关于减弱柱塞泵脉动性影响的改进1)在柱塞泵之后增加蓄能器,作为能量存储与转换装置,蓄能器在油漆动能高于设计值时将动能转换为势能存储,在低于设计值时将势能转换为动能输出,减弱油漆的流量脉动及压力脉动。根据柱塞泵的运动规律对蓄能器的有效容积、充气压力等参数进行了详细的设计。2)在FLUENT的配套建模软件GAMBIT中建立改进前后的仿真模型,划分好网格之后导入FLUENT之中进行仿真试验,通过在出口截面中点设置监视器观察出口流量变化。4.试验验证搭建试验平台,平台具有检测瞬时流量及压力的功能,并能根据检测得到的数据在上位机中自动绘制曲线图。分别对改进前后的结构在试验平台上进行试验,对比原有结构与改进结构的流量、压力变化曲线图来验证方案的可行性。