现代制造业中,高压气、流体从相对静止的管路进到旋转体部件的过程都会选择旋转接头作为气、流体介质输送接头装置。本文对一非接触式密封旋转接头进行结构设计及优化。研究分析顺序分别是旋转接头的芯轴结构设计、密封件的选择、轴承的选定、旋转接头动力学建模及仿真、芯轴的静、动力学分析等。具体工作如下:(1)通过对传统旋转接头的结构进行分析并改进。建立本文的旋转接头的结构和设定的工况要求。设计芯轴本身结构的同时对密封装置进行了设计和计算,采用O型圈和格莱圈组合作为浮环和壳体间的密封件。对芯轴的材料进行选择,并选用40Cr作为芯轴材料。介绍了静压轴承和调心滚子轴承的理论和技术背景,创新地采用了可在高速转动下配合芯轴的调心滚子轴承,利用其调心性能,使芯轴寿命更加长久;并让静压轴承作为支撑,让芯轴更加稳定,从而让旋转接头运转时也更加稳定,起到延长其使用寿命的作用。(2)对设计的旋转接头进行动力学数学建模。再利用MATLAB软件对这个动力学方程组求解。从而得到转子、浮环运动轨迹和相对位移;不同间隙下转子和浮环的轴心轨迹和相对位移;转子、浮环运动幅值随转速变化规律,转子、浮环运动幅值随着密封圈刚度变化规律。明确了在选择时候,应该找间隙比较小,这样可以控制转子的运动幅值和介质的泄漏量,还能知道旋转接头在需要选择密封件的时候,考虑适合刚度的、量体裁衣的密封圈来进行选择。这些都对本文的旋转接头设计和优化以及关键参数的设计的确定具有指向作用。(3)利用ANSYS Workbench对旋转接头的芯轴做静力学分析,通过先对静力学基础理论的分析,再对旋转芯轴的三维模型的建立,材料参数的添加、网格的划分等求得旋转接头芯轴的最大变形位移、等效最大应力、等效最大应变等和它们的云图。并依据得到的分析结构,可以对原来设计的尺寸进行优化,最后得到芯轴的静刚度,这样对产品强度的提高、刚度的增大以及寿命的延长具有很大的指导意义。(4)对旋转接头的芯轴做了模态分析和谐响应分析。分别在静力学分析的基础上(同样要对三维模型进行材料的添加和网格的划分)对芯轴进行了自振频率的求解,得到其固有频率和振型,改善芯轴的结构,并让芯轴避开可能造成的共振的情况,继而算出芯轴的临界转速。在通过芯轴频率一定范围做谐响应分析,得到在这个频率之间的动态响应和云图,这样对旋转接头的整体变形做了计算。以上的工作最终确定了旋转接头芯轴的尺寸,验证了芯轴的可靠性,提高了芯轴的寿命并且达到最初设计时的要求。