發(fā)布時間：2021-03-20 18:09

　　基于磁場調(diào)制機(jī)理,本文提出了一種相交軸磁齒輪傳動機(jī)構(gòu),不僅具有傳統(tǒng)磁錐齒輪無接觸、無需潤滑、過載自我保護(hù)等優(yōu)點(diǎn),還具有永磁體利用率高、可傳遞轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)。由于該機(jī)構(gòu)中調(diào)磁體采用直線結(jié)構(gòu),機(jī)構(gòu)體積小,使該機(jī)構(gòu)具有較高的轉(zhuǎn)矩密度。基于磁場調(diào)制機(jī)理及相交軸磁齒輪機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)推導(dǎo)了設(shè)計參數(shù)約束關(guān)系,采用電磁學(xué)仿真軟件Ansys Maxwell建立了該機(jī)構(gòu)三維參數(shù)化有限元模型,分析得到了機(jī)構(gòu)磁通密度的矢量分布情況,計算了各氣隙中間位置磁場徑、切向磁密的空間諧波次數(shù),以及輸入、輸出轉(zhuǎn)子的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩及諧波次數(shù),得到了輸入、輸出側(cè)氣隙磁場主諧波次數(shù),輸入、輸出轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)矩主諧波次數(shù)均分別與輸入、輸出轉(zhuǎn)子上永磁體極對數(shù)相等的結(jié)論,揭示了該機(jī)構(gòu)的傳動機(jī)理。利用Ansys Maxwell軟件有限元仿真分析了磁齒輪機(jī)構(gòu)各主要設(shè)計參數(shù)對輸出轉(zhuǎn)矩及機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩密度的影響規(guī)律,確定了各主要參數(shù)的取值范圍�；贗sight參數(shù)優(yōu)化軟件建立了該磁齒輪機(jī)構(gòu)主要設(shè)計參數(shù)與優(yōu)化目標(biāo)間的響應(yīng)面近似模型,利用非支配排序遺傳算法在近似模型中自主尋優(yōu),獲得了磁齒輪機(jī)構(gòu)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。對磁場調(diào)制型相交軸磁齒輪機(jī)構(gòu)樣機(jī)進(jìn)行了設(shè)計、加工和調(diào)試,... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁場調(diào)制型相交軸磁齒輪拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

驗(yàn)?zāi)Ｐ图右则?yàn)證，測得模型所傳遞的力距最高可達(dá) 33 N·m，扭矩密度可83N·m/L，與其他高性能磁齒輪相比極具優(yōu)勢。以上磁齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)行機(jī)理與機(jī)械齒輪基本相同，結(jié)構(gòu)較為簡單，但由于利用耦合力代替了機(jī)械齒輪輪齒的直接接觸嚙合，從而解決了機(jī)械嚙合引起的很多。然而，經(jīng)過分析不難發(fā)現(xiàn)，這些磁齒輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中，參與轉(zhuǎn)矩傳遞的體很少，永磁體利用率較低，導(dǎo)致所能傳遞的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩密度較小，為解決該，Rens J 和 Clark R 等人[18]基于機(jī)械諧波齒輪的運(yùn)行機(jī)理，提出了一種新型諧波輪，如圖 1-3 所示，該機(jī)構(gòu)主要由外部定子、內(nèi)部高速轉(zhuǎn)子和中間柔性低速轉(zhuǎn)子分組成，由于傳動過程中半數(shù)以上的永磁體可參與轉(zhuǎn)矩的傳遞，因此轉(zhuǎn)矩密度 110kN·m/m3，轉(zhuǎn)矩波動也較小，但這種磁齒輪機(jī)構(gòu)也具有其缺點(diǎn)，如容易受到載荷沖擊、易變形、啟動力矩大以及最小傳動比較大等。隨后，Rens J 等人[19諧波式磁齒輪加以優(yōu)化，并制造樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)化后傳遞轉(zhuǎn)矩密度可50kN·m/m3，特別適用于需要高傳動比的應(yīng)用場所。外部定子

驗(yàn)?zāi)Ｐ图右则?yàn)證，測得模型所傳遞的力距最高可達(dá) 33 N·m，扭矩密度可83N·m/L，與其他高性能磁齒輪相比極具優(yōu)勢。以上磁齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)行機(jī)理與機(jī)械齒輪基本相同，結(jié)構(gòu)較為簡單，但由于利用耦合力代替了機(jī)械齒輪輪齒的直接接觸嚙合，從而解決了機(jī)械嚙合引起的很多。然而，經(jīng)過分析不難發(fā)現(xiàn)，這些磁齒輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中，參與轉(zhuǎn)矩傳遞的體很少，永磁體利用率較低，導(dǎo)致所能傳遞的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩密度較小，為解決該，Rens J 和 Clark R 等人[18]基于機(jī)械諧波齒輪的運(yùn)行機(jī)理，提出了一種新型諧波輪，如圖 1-3 所示，該機(jī)構(gòu)主要由外部定子、內(nèi)部高速轉(zhuǎn)子和中間柔性低速轉(zhuǎn)子分組成，由于傳動過程中半數(shù)以上的永磁體可參與轉(zhuǎn)矩的傳遞，因此轉(zhuǎn)矩密度 110kN·m/m3，轉(zhuǎn)矩波動也較小，但這種磁齒輪機(jī)構(gòu)也具有其缺點(diǎn)，如容易受到載荷沖擊、易變形、啟動力矩大以及最小傳動比較大等。隨后，Rens J 等人[19諧波式磁齒輪加以優(yōu)化，并制造樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)化后傳遞轉(zhuǎn)矩密度可50kN·m/m3，特別適用于需要高傳動比的應(yīng)用場所。外部定子

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用端部漏磁的磁場調(diào)制式永磁齒輪[J]. 謝穎,呂森.  微特電機(jī). 2015(05)
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博士論文
[1]永磁行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)研究[D]. 朱學(xué)軍.燕山大學(xué) 2012

碩士論文
[1]磁場調(diào)制式永磁齒輪結(jié)構(gòu)分析與性能研究[D]. 吳重熙.大連交通大學(xué) 2015
[2]新型磁場調(diào)制式磁齒輪的設(shè)計與研究[D]. 呂森.哈爾濱理工大學(xué) 2015
[3]磁場調(diào)制型磁性齒輪的研究[D]. 林佳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]永磁磁力耦合器結(jié)構(gòu)與特性研究[D]. 彭科容.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3091435