真空坐便器是新型室内真空排污系统的重要部件,密封圈是保证真空坐便器正常运行的关键零件。本文以真空坐便器中的密封圈为研究对象,针对影响密封圈密封性能的关键因素进行研究,对影响密封圈密封性能的关键因素如真空度、摩擦系数、配合公差等进行了数值模拟分析,利用模拟的结果在MATLAB中进行数据插值拟合获得最优的设计参数、最后用最优参数生产样品,设计实验验证密封圈的密封性能是否合格,其主要的工作内容如下:首先比较常用密封圈材料性能特征,选择合适的丁腈橡胶材料作为密封圈的制作材料,用丁腈橡胶材料制作橡胶试样,对橡胶试样进行单轴拉伸实验获得材料的应力应变数据,将实验数据绘制成应力应变图与4种常用的本构模型应力应变曲线图进行对比,发现Mooeny-Rivlin本构模型与实验数据最接近,选择Mooeny-Rivlin本构模型进行数值模拟。其次对整个模型进行必要的简化,运用三维绘图软件Solidworks生成装配图后导入到有限元软件ANSYS中,先进行有限元模型的前处理,再用Mooeny-Rivlin本构模型与控制变量方法分别进行数值模拟各种影响因素对接触面应力大小的影响:仿真结果表明,真空度对接触面应力的影响较小,从1.03Mpa到1.56Mpa,大于1.3 Mpa才可以达到密封性能要求;摩擦系数对接触面应力影响从小到大再减小,最佳的摩擦系数是0.25;配合公差对接触面应力的影响先随公差的增加而增大,最佳的配合公差是0.23mm,此后的接触应力无明显的变化,利用模拟所得的数据结果在MATLAB的强大数据处理功能下得到最佳的设计参数是摩擦系数为0.26、配合公差为0.22mm。最后利用所得到的最优设计参数进行产品的开模生产样品,在合作公司提供的实验平台下进行物理实验,将所设计的密封圈用于真空室内排污系统,在30分钟内隔5分钟测量、记录真空系统内的真空度,实验数据表明30分钟内气体泄露率低于5%,符合真空排水系统的验收标准。所设计的真空密封圈符合密封要求,通过此方法可减少生产的成本和缩短设计周期,对相关密封圈的设计具有指导意义,促进相关的真空设备国产化,为节能减排社会的发展贡献一份力量。