本文關鍵詞：機電集成磁齒輪機構傳動機理及參數(shù)優(yōu)化

  更多相關文章： 磁齒輪 機電集成 傳動機理 優(yōu)化設計 轉矩特性

【摘要】：本文提出了一種機電集成磁齒輪傳動機構,不僅具有傳統(tǒng)磁齒輪無接觸、無摩擦、無需潤滑、清潔環(huán)保、過載保護等優(yōu)點,而且集傳動、驅動、控制于一體,具有傳動比大,轉矩密度高的優(yōu)點,可以以較低的轉速輸出較大的轉矩。機電集成磁齒輪機構傳動機理�；跈C電集成磁齒輪機構的工作機理,采用解析法建立了該機構四層氣隙中間位置處氣隙磁密數(shù)學模型,同時利用麥克斯韋應力張量法推導了其靜態(tài)轉矩,并采用MATLAB得出了該機構氣隙磁密曲線、內(nèi)轉子、外調(diào)磁環(huán)、外定子的靜態(tài)轉矩特性,得到了主要構件上的靜態(tài)轉矩隨相對運動角度呈正弦變化規(guī)律的結論。機電集成磁齒輪機構有限元仿真�；陔姶艌龌纠碚�,利用電磁仿真軟件Ansoft Maxwell建立了2D參數(shù)化模型,進行有限元電磁仿真計算,得出了該機構中磁場分布情況,四層氣隙徑向、切向磁密及其空間諧波數(shù),內(nèi)轉子、外調(diào)磁環(huán)、外定子靜態(tài)轉矩,在驗證該機構工作機理的同時分析了主要結構設計參數(shù)對內(nèi)轉子、外定子轉矩特性和轉矩密度的影響規(guī)律,得到了主要參數(shù)的設計范圍。機電集成磁齒輪機構的單目標多參數(shù)優(yōu)化。基于非線性優(yōu)化設計理論,建立了機電集成磁齒輪機構第一、第二級優(yōu)化目標函數(shù)以及約束條件,利用MATLAB非線性參數(shù)優(yōu)化對其進行了多參數(shù)結構優(yōu)化求解,得出了各結構優(yōu)化參數(shù)值。同時基于MATLAB/GUI,開發(fā)了機電集成磁齒輪機構第一級結構參數(shù)優(yōu)化的GUI界面軟件。完成了機電集成磁齒輪機構樣機的設計、加工、調(diào)試,搭建了機電集成磁齒輪轉矩特性試驗平臺,驗證了機電集成磁齒輪樣機的傳動機理以及性能,并對其進行結構改進。
【關鍵詞】：磁齒輪 機電集成 傳動機理 優(yōu)化設計 轉矩特性
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題來源及背景10-12
• 1.2 傳統(tǒng)磁齒輪結構設計12-14
• 1.3 磁場調(diào)制型磁齒輪研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 磁場調(diào)制型磁齒輪機構的發(fā)展14-17
• 1.3.2 磁場調(diào)制型磁齒輪結構優(yōu)化17-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 機電集成磁齒輪機構傳動機理19-41
• 2.1 工作原理19-21
• 2.1.1 拓撲結構19-20
• 2.1.2 約束關系20
• 2.1.3 傳動比20-21
• 2.1.4 內(nèi)轉子轉速21
• 2.2 機電集成磁齒輪轉矩特性分析21-40
• 2.2.1 第一級傳動部分磁場分析22-32
• 2.2.2 第二級傳動部分磁場分析32-38
• 2.2.3 機電集成磁齒輪機構靜態(tài)轉矩38-40
• 2.3 本章小結40-41
• 第3章 機電集成磁齒輪機構有限元仿真41-62
• 3.1 機電集成磁齒輪機構有限元法41-50
• 3.1.1 電磁場有限元分析的基本理論41
• 3.1.2 Ansoft Maxwell幾何模型41
• 3.1.3 材料參數(shù)41-42
• 3.1.4 網(wǎng)格剖分42-43
• 3.1.5 邊界條件43
• 3.1.6 分析參數(shù)設定43-44
• 3.1.7 磁力線分布44-45
• 3.1.8 徑向和切向磁通密度分布45-46
• 3.1.9 空間諧波次數(shù)分析46-47
• 3.1.10 靜態(tài)轉矩47-50
• 3.1.11 穩(wěn)定工作50
• 3.2 機電集成磁齒輪各設計參數(shù)對靜態(tài)轉矩特性的影響50-51
• 3.3 第一級各設計參數(shù)對內(nèi)轉子轉矩特性影響51-55
• 3.3.1 單相線圈繞組對內(nèi)轉子轉矩特性的影響51-52
• 3.3.2 第一層氣隙厚度對內(nèi)轉子轉矩特性的影響52
• 3.3.3 第二層氣隙厚度對內(nèi)轉子轉矩特性的影響52-53
• 3.3.4 內(nèi)調(diào)磁環(huán)厚度對內(nèi)轉子轉矩特性的影響53-54
• 3.3.5 內(nèi)轉子背鐵內(nèi)表面永磁體厚度對內(nèi)轉子轉矩特性的影響54
• 3.3.6 內(nèi)轉子背鐵厚度對內(nèi)轉子轉矩特性的影響54-55
• 3.4 第二級各設計參數(shù)對轉矩特性的影響規(guī)律55-61
• 3.4.1 內(nèi)轉子背鐵厚度對外定子轉矩特性的影響55-56
• 3.4.2 外定子背鐵厚度對外定子轉矩特性的影響56-57
• 3.4.3 第三層氣隙厚度對外定子轉矩特性的影響57
• 3.4.4 第四層氣隙厚度對外定子轉矩特性的影響57-58
• 3.4.5 外調(diào)磁環(huán)厚度對外定子轉矩特性的影響58-59
• 3.4.6 內(nèi)轉子背鐵外表面永磁體厚度對外定子轉矩特性的影響59
• 3.4.7 外定子背鐵內(nèi)表面永磁體厚度對外定子轉矩特性的影響59-61
• 3.5 本章小結61-62
• 第4章 機電集成磁齒輪機構多參數(shù)結構優(yōu)化設計62-72
• 4.1 內(nèi)定子外徑62-63
• 4.2 第一、第二級傳動比63-64
• 4.3 結構參數(shù)靈敏度分析64-65
• 4.4 第一級結構參數(shù)優(yōu)化65-67
• 4.4.1 第一級優(yōu)化目標函數(shù)65
• 4.4.2 第一級約束條件65-67
• 4.4.3 第一級結構參數(shù)優(yōu)化求解67
• 4.5 第二級結構參數(shù)優(yōu)化67-70
• 4.5.1 第二級優(yōu)化目標函數(shù)67-68
• 4.5.2 第二級約束條件68-69
• 4.5.3 第二級結構參數(shù)優(yōu)化求解69-70
• 4.6 基于MATLAB/GUI的機電集成磁齒輪機構界面設計70-71
• 4.7 本章小結71-72
• 第5章 機電集成磁齒輪機構樣機研制與試驗72-78
• 5.1 機電集成磁齒輪機構樣機結構參數(shù)72
• 5.2 機電集成磁齒輪機構樣機72-73
• 5.3 機電集成磁齒輪機構實驗73-75
• 5.3.1 實驗系統(tǒng)組成74
• 5.3.2 實驗元件74
• 5.3.3 實驗設備安裝74-75
• 5.4 靜態(tài)轉矩實驗與分析75-76
• 5.5 結構改進76-77
• 5.6 本章小結77-78
• 結論78-79
• 參考文獻79-83
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果83-84
• 致謝84

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本文編號：1012848