本文關(guān)鍵詞：磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,主動(dòng)關(guān)節(jié)的應(yīng)用變得越來越廣泛。對(duì)現(xiàn)有主動(dòng)關(guān)節(jié)分析可知,驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)技術(shù)制約著其整體性能,基于此,本文開展對(duì)磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)的研究。磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)可以以“零傳動(dòng)”的方式直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)子,這就使得關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)及關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)大為簡化。磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)在多自由度運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中可以代替兩臺(tái)或多臺(tái)單自由度的電機(jī)驅(qū)動(dòng),使得傳動(dòng)鏈大大地縮短,體積和重量減小,從而提高了系統(tǒng)的效率、精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。由上可見,對(duì)磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)的研究無論是從應(yīng)用還是理論來講都具有廣泛的意義。磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)的研究,關(guān)鍵在于對(duì)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析及關(guān)節(jié)檢測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文基于已設(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),著重研究了關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。具體工作包括如下幾個(gè)部分：基于對(duì)磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)定、轉(zhuǎn)子間隙磁感應(yīng)強(qiáng)度的分析,運(yùn)用虛位移原理,建立磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)電磁驅(qū)動(dòng)本構(gòu)方程；利用Ansys軟件對(duì)感應(yīng)磁場(chǎng)進(jìn)行有限元分析,得出并驗(yàn)證了電磁懸浮力、電磁轉(zhuǎn)矩、磁通密度與空間位移參數(shù)與控制參數(shù)的變化關(guān)系。基于磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)分析,建立符合邊界條件的球坐標(biāo)系下的流體動(dòng)壓分布方程,并運(yùn)用有限差分法求解定轉(zhuǎn)子氣膜在穩(wěn)態(tài)時(shí)與動(dòng)態(tài)時(shí)的承載特性。分析了轉(zhuǎn)子在電磁場(chǎng)及流體場(chǎng)共同作用下的運(yùn)動(dòng)情況,分析了球形轉(zhuǎn)子在不平衡力矩作用下的進(jìn)動(dòng)與章動(dòng)。搭建磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并在現(xiàn)有的條件下對(duì)磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)驗(yàn)分析。
【關(guān)鍵詞】：磁懸浮 球形 主動(dòng)關(guān)節(jié) 本構(gòu)方程 運(yùn)動(dòng)分析
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH133
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 研究背景與意義8-9
• 1.2 項(xiàng)目的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 球形結(jié)構(gòu)電機(jī)國外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 球形結(jié)構(gòu)電機(jī)國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)的研究方向13-14
• 1.4 論文工作和內(nèi)容安排14-15
• 第二章 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)電磁機(jī)理研究15-28
• 2.1 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和工作原理15-16
• 2.1.1 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)介紹15-16
• 2.1.2 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)工作原理介紹16
• 2.2 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)電磁機(jī)理分析16-22
• 2.2.1 偏心位移下關(guān)節(jié)定、轉(zhuǎn)子間氣隙長度變化規(guī)律16-19
• 2.2.2 關(guān)節(jié)定、轉(zhuǎn)子間隙磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布規(guī)律19-20
• 2.2.3 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)的懸浮力與轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)學(xué)模型20-22
• 2.3 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)的有限元仿真及結(jié)果分析22-27
• 2.3.1 有限元分析模型22-23
• 2.3.2 關(guān)節(jié)定、轉(zhuǎn)間隙磁力線及磁感應(yīng)分布規(guī)律23-25
• 2.3.3 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)電磁懸浮力及力矩特性分析25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)定、轉(zhuǎn)子間隙氣膜分析28-52
• 3.1 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)定、轉(zhuǎn)子間隙流體物理模型28
• 3.2 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)氣隙變化規(guī)律28-29
• 3.3 關(guān)節(jié)氣膜動(dòng)力學(xué)方程及求解方法29-31
• 3.3.1 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)定、轉(zhuǎn)子間隙流體壓力分布方程29-30
• 3.3.2 差分法的基本原理30-31
• 3.4 關(guān)節(jié)氣膜靜態(tài)分析31-35
• 3.4.1 氣膜靜態(tài)動(dòng)力學(xué)方程離散化31-33
• 3.4.2 氣膜承載力及承載剛度分析33-34
• 3.4.3 氣膜干擾力矩分析34-35
• 3.5 關(guān)節(jié)氣膜動(dòng)態(tài)分析35-42
• 3.5.1 關(guān)節(jié)氣膜動(dòng)態(tài)方程35-38
• 3.5.2 關(guān)節(jié)氣膜動(dòng)態(tài)方程離散38-42
• 3.5.3 關(guān)節(jié)氣膜動(dòng)態(tài)剛度及動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)42
• 3.6 邊界條件42
• 3.7 求解及結(jié)果分析42-50
• 3.7.1 計(jì)算程序編制42-43
• 3.7.2 氣膜穩(wěn)態(tài)承載特性分析43-48
• 3.7.3 氣膜干擾分析48-50
• 3.8 氣膜動(dòng)態(tài)剛度及動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)50-51
• 3.9 本章小結(jié)51-52
• 第四章 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析52-61
• 4.1 角動(dòng)量定理52-53
• 4.2 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)子偏心運(yùn)動(dòng)分析53-54
• 4.3 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)繞定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分析54-59
• 4.3.1 繞定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型54-57
• 4.3.2 數(shù)學(xué)模型簡化57-58
• 4.3.3 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)進(jìn)動(dòng)分析58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第五章 磁懸浮球形主動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)61-67
• 5.1 檢測(cè)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)61-64
• 5.1.1 位姿檢測(cè)傳感器61-63
• 5.1.2 電流檢測(cè)的傳感器63-64
• 5.1.3 控制系統(tǒng)DSP芯片64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析64-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第六章 工作總結(jié)與展望67-69
• 6.1 全文工作總結(jié)67
• 6.2 今后研究工作展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文情況73-74

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本文編號(hào)：392512