本文關(guān)鍵詞：電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊系統(tǒng)多場協(xié)同分析

  更多相關(guān)文章： 直線沖擊機(jī)構(gòu) 檢測 電磁場 ANSYS Maxwell 摩擦力

【摘要】：電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊錘是一種基于氣墊原理的既沖擊又旋轉(zhuǎn)的手持式氣動(dòng)沖擊機(jī)械,交變沖擊系統(tǒng)是改善該類氣動(dòng)沖擊錘沖擊輸出特性與提高撞擊能的關(guān)鍵。然而,國內(nèi)外對(duì)電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析和交變沖擊特性的檢測方面的研究仍較少。基于此,本課題從動(dòng)力學(xué)和電磁學(xué)角度對(duì)交變沖擊系統(tǒng)的交變沖擊特性做了較系統(tǒng)的研究,主要有以下幾個(gè)方面的研究內(nèi)容:首先,從空氣動(dòng)力學(xué)、牛頓力學(xué)角度分析了電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊系統(tǒng)沖擊活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并對(duì)其進(jìn)行受力分析,主要包括沖擊活塞兩側(cè)受到的壓差力和O型密封圈往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)沖擊活塞所受到的摩擦力。在此基礎(chǔ)上分析密封圈的摩擦機(jī)理,并建立其力學(xué)模型,得出O型圈摩擦力對(duì)撞擊能輸出的影響。其次,基于電磁感應(yīng)原理在原有直線交變沖擊機(jī)構(gòu)上進(jìn)行磁電式速度傳感裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并基于電磁學(xué)理論對(duì)其進(jìn)行磁路設(shè)計(jì),完成了磁路的磁導(dǎo)計(jì)算、永磁體工作點(diǎn)的確定和工作氣隙的設(shè)計(jì)。再次,從電磁場有限元分析理論出發(fā),在ANSYS Maxwell軟件中針對(duì)基于電磁感應(yīng)法的直線沖擊機(jī)構(gòu)檢測系統(tǒng)進(jìn)行二維瞬態(tài)電磁場分析,重點(diǎn)分析了交變沖擊過程中檢測系統(tǒng)的磁場分布情況,以及氣缸材料、繞組線圈位置和線圈匝數(shù)等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)線圈繞組感應(yīng)電動(dòng)勢的影響,并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊系統(tǒng)的輸出特性。最后,通過試驗(yàn),將電磁場仿真計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了電磁場磁路模型和仿真模型的正確性,且證實(shí)了采用磁電式速度傳感器進(jìn)行交變沖擊特性檢測方案的可行性。研究結(jié)果表明,電磁場仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相吻合,驗(yàn)證了仿真模型的正確性。直線沖擊機(jī)構(gòu)檢測系統(tǒng)中氣缸材料、繞組線圈位置、線圈匝數(shù)等參數(shù)影響線圈繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小,且O型密封圈摩擦力會(huì)對(duì)撞擊能輸出產(chǎn)生階段性影響。研究結(jié)論為優(yōu)化電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊系統(tǒng)的交變沖擊特性提供了一定的參考與指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：直線沖擊機(jī)構(gòu) 檢測 電磁場 ANSYS Maxwell 摩擦力
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH138
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 概述10
• 1.2 研究背景與意義10-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 國內(nèi)外沖擊錘研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 國內(nèi)外沖擊特性檢測方法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第二章 電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析17-31
• 2.1 概述17
• 2.2 電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊錘結(jié)構(gòu)特點(diǎn)17-20
• 2.2.1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)17-18
• 2.2.2 齒輪減速機(jī)構(gòu)18
• 2.2.3 動(dòng)力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)18-19
• 2.2.4 氣動(dòng)交變沖擊機(jī)構(gòu)19
• 2.2.5 其它裝置19-20
• 2.3 電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析20-24
• 2.3.1 電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊錘工作原理20-21
• 2.3.2 氣動(dòng)交變沖擊系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析21-24
• 2.4 O型密封圈摩擦力模型24-27
• 2.4.1 干摩擦工況下的摩擦機(jī)理24-25
• 2.4.2 脂潤滑工況下的摩擦機(jī)理25
• 2.4.3 O型密封圈摩擦力模型25-27
• 2.5 O型密封圈摩擦力對(duì)交變沖擊性能的影響27-30
• 2.5.1 電驅(qū)氣動(dòng)交變沖擊系統(tǒng)AMESim數(shù)值模型27-28
• 2.5.2 O型密封圈摩擦力AMESim數(shù)值仿真結(jié)果28-29
• 2.5.3 O型密封圈摩擦力對(duì)撞擊能的影響29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 直線沖擊機(jī)構(gòu)磁電式速度傳感器設(shè)計(jì)31-42
• 3.1 交變沖擊特性檢測方法概述31
• 3.2 磁電式速度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-34
• 3.2.1 工作原理31-32
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)類別32-33
• 3.2.3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-34
• 3.3 鐵磁材料的磁化規(guī)律34-36
• 3.4 永磁體材料及其穩(wěn)定性設(shè)計(jì)36-37
• 3.4.1 永磁體材料的選擇36
• 3.4.2 磁性材料的穩(wěn)定性36-37
• 3.5 直線沖擊機(jī)構(gòu)檢測系統(tǒng)磁路設(shè)計(jì)37-41
• 3.5.1 磁路結(jié)構(gòu)37-38
• 3.5.2 工作磁路中的磁導(dǎo)計(jì)算38-39
• 3.5.3 工作點(diǎn)的確定39-40
• 3.5.4 工作氣隙的設(shè)計(jì)40-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 直線沖擊機(jī)構(gòu)檢測系統(tǒng)瞬態(tài)電磁場分析42-65
• 4.1 概述42
• 4.2 電磁場有限元法基本理論42-47
• 4.2.1 Maxwell方程組42-43
• 4.2.2 變分原理43-45
• 4.2.3 ANSYS Maxwell電磁場分析軟件45-46
• 4.2.4 電磁場求解邊界條件46-47
• 4.3 直線沖擊機(jī)構(gòu)檢測系統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)勢計(jì)算原理47
• 4.4 直線沖擊機(jī)構(gòu)檢測系統(tǒng)電磁力計(jì)算原理47-50
• 4.5 直線沖擊機(jī)構(gòu)檢測系統(tǒng)二維瞬態(tài)電磁場分析50-55
• 4.5.1 幾何模型的建立51-52
• 4.5.2 材料定義及分配52-53
• 4.5.3 激勵(lì)源與邊界條件的定義及加載53
• 4.5.4 網(wǎng)格剖分53-54
• 4.5.5 運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)設(shè)置54-55
• 4.5.6 求解選項(xiàng)參數(shù)設(shè)定及求解55
• 4.6 檢測系統(tǒng)仿真模型標(biāo)定55-58
• 4.7 有限元計(jì)算結(jié)果分析58-63
• 4.8 本章小結(jié)63-65
• 第五章 直線沖擊機(jī)構(gòu)檢測系統(tǒng)影響分析65-76
• 5.1 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)直線沖擊機(jī)構(gòu)檢測系統(tǒng)磁場的影響65-72
• 5.1.1 氣缸材料65-68
• 5.1.2 線圈繞組位置68-70
• 5.1.3 線圈繞組匝數(shù)70-72
• 5.2 樣機(jī)有限元求解和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比72-75
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)方案72
• 5.2.2 試驗(yàn)平臺(tái)72-73
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)73
• 5.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真分析結(jié)果對(duì)比73-75
• 5.3 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論與展望76-78
• 研究結(jié)論76-77
• 工作展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果83-84
• 致謝84-85
• 附件85

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：601060