本文關(guān)鍵詞：混合式永磁聯(lián)軸器設(shè)計(jì)及傳動(dòng)特性研究

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【摘要】：聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件。隨著近幾年Nd-Fe-B材料得到了廣泛的應(yīng)用,磁力聯(lián)軸器也得到了空前的發(fā)展,尤其是在礦山機(jī)械,風(fēng)力傳動(dòng)以及危險(xiǎn)介質(zhì)傳動(dòng)的場(chǎng)合�；旌鲜接来怕�(lián)軸器是基于傳統(tǒng)的軸向盤式永磁聯(lián)軸器和徑向永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種新型永磁聯(lián)軸器,能夠有效的解決盤式永磁聯(lián)軸器的軸向不穩(wěn)定性和減小安裝成本,以及解決徑向永磁聯(lián)軸器的徑向不穩(wěn)定性。能夠廣泛應(yīng)用到擾性傳動(dòng)、隔離振動(dòng)和磁懸浮傳遞場(chǎng)合,具有一般磁力聯(lián)軸器不可代替的優(yōu)點(diǎn)。本文首先闡述了混合式永磁聯(lián)軸器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立傳遞轉(zhuǎn)矩計(jì)算數(shù)學(xué)模型,基于磁荷庫(kù)倫定理推導(dǎo)混合式永磁聯(lián)軸器的傳遞轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式。由于混合式永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的特殊性,直接利用推導(dǎo)的公式計(jì)算傳遞轉(zhuǎn)矩過程復(fù)雜,誤差累積,精度偏低。本文提出了一個(gè)簡(jiǎn)化的傳遞轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式,通過MATLAB對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)擬合,修正計(jì)算公式。基于maxwell ansoftI對(duì)混合式永磁聯(lián)軸器的傳動(dòng)特性進(jìn)行分析,可知混合式永磁聯(lián)軸器最佳的磁極對(duì)數(shù)m=12。傳遞轉(zhuǎn)矩隨著內(nèi)、外永磁轉(zhuǎn)子之間的角度變化呈正弦函數(shù)變化,且當(dāng)角度差為π/m時(shí),混合式永磁聯(lián)軸器的傳遞轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值。傳遞轉(zhuǎn)矩隨永磁體厚度的增加呈先增加,后逐漸趨于平穩(wěn)值。傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨著軸向氣隙和徑向氣隙的增加呈下降趨勢(shì)。當(dāng)徑向安裝誤差2mm以內(nèi),傳遞轉(zhuǎn)矩仍然能夠保持在傳遞轉(zhuǎn)矩理想值的98.14%；當(dāng)軸向安裝誤差在2mm以內(nèi),傳遞轉(zhuǎn)矩基本能夠保持在理論值的99.9%以上,所以混合式永磁聯(lián)軸器具有易安裝拆卸的特點(diǎn)。外永磁體單側(cè)受到的軸向附加力最大值隨著磁極對(duì)數(shù)的增加呈下降的趨勢(shì),對(duì)于8極的混合式永磁聯(lián)軸器的軸向力可達(dá)70+190 sinθN.m,軸向力隨著內(nèi)、外永磁體的角度差也呈正弦變化。利用正交試驗(yàn)法分析混合式永磁聯(lián)軸器的各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩公式計(jì)算誤差的影響程度,分析轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式最佳的使用范圍：內(nèi)永磁體軸向厚度12mmA20mm;內(nèi)永磁體徑向厚度10mm≤B≤16mm;外永磁體軸向厚度12mm≤C≤18mm;外永磁體徑向厚度10mm≤B≤18mm;磁極對(duì)數(shù)12≤D≤16；外永磁體外徑100mm≤F≤140mm。最后,利用修正的轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式和邊界條件對(duì)混合式永磁聯(lián)軸器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)一款最大傳遞轉(zhuǎn)矩為50N.m的混合永磁聯(lián)軸器進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使之成為一款能夠用于實(shí)際生產(chǎn)的樣機(jī)。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)混合式永磁聯(lián)軸器進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)傳動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)試,驗(yàn)證了改進(jìn)公式的準(zhǔn)確性以及渦流計(jì)算公式的適用性。
【關(guān)鍵詞】：混合式永磁聯(lián)軸器 數(shù)學(xué)模型 傳遞轉(zhuǎn)矩 正交試驗(yàn) 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH133.4
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 符號(hào)說明16-17
• 第一章 緒論17-24
• 1.1 引言17
• 1.2 磁力聯(lián)軸器的分類17-19
• 1.3 本課題研究的背景和意義19-20
• 1.4 國(guó)內(nèi)、外永磁聯(lián)軸器研究現(xiàn)狀與發(fā)展?fàn)顩r20-22
• 1.4.1 國(guó)外關(guān)于永磁聯(lián)軸器傳動(dòng)特性的研究20-21
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)關(guān)于永磁聯(lián)軸器傳動(dòng)特性的研究21-22
• 1.5 本課題研究的內(nèi)容22-24
• 第二章 混合式永磁聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩特性分析24-61
• 2.1 混合式永磁聯(lián)軸器材料選擇24-26
• 2.1.1 永磁材料的選擇24-25
• 2.1.2 軟磁材料的選取25-26
• 2.2 二維磁場(chǎng)分析26-31
• 2.2.1 Maxwell Ansoft二維靜磁場(chǎng)分析原理26-27
• 2.2.2 二維靜磁場(chǎng)的分析27-31
• 2.3 三維磁場(chǎng)的仿真分析31-36
• 2.3.1 Ansoft Maxwell三維維靜磁場(chǎng)分析原理31
• 2.3.2 Ansoft Maxwell三維瞬態(tài)場(chǎng)分析原理31-33
• 2.3.3 三維磁場(chǎng)分布33-36
• 2.4 混合式永磁聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算36-46
• 2.4.1 轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法36-40
• 2.4.2 磁荷庫(kù)倫定理下的轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式修正40-44
• 2.4.3 改進(jìn)轉(zhuǎn)矩公式的驗(yàn)證44-46
• 2.5 混合式永磁聯(lián)軸器各參數(shù)對(duì)傳遞轉(zhuǎn)矩的影響46-58
• 2.5.1 內(nèi)、外轉(zhuǎn)子永磁體角度差與傳遞轉(zhuǎn)矩的關(guān)系46-48
• 2.5.2 磁極對(duì)數(shù)與傳遞轉(zhuǎn)矩的關(guān)系48-50
• 2.5.3 永磁體非磁化方向厚度與傳遞轉(zhuǎn)矩的關(guān)系50-52
• 2.5.4 空氣氣隙與傳遞轉(zhuǎn)矩的關(guān)系52-54
• 2.5.5 外轉(zhuǎn)子、端蓋的材料對(duì)磁力聯(lián)軸器的傳遞轉(zhuǎn)矩的影響54-55
• 2.5.6 內(nèi)、外轉(zhuǎn)子安裝誤差對(duì)傳遞轉(zhuǎn)矩的影響55-58
• 2.6 外永磁體軸向力分析58-59
• 2.7 本章小結(jié)59-61
• 第三章 各因素對(duì)傳遞轉(zhuǎn)矩影響的正交試驗(yàn)分析61-67
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)61-62
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析62-65
• 3.2.1 各因素對(duì)傳遞轉(zhuǎn)矩的影響分析62-64
• 3.2.2 改進(jìn)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式的適用范圍分析64-65
• 3.3 本章小結(jié)65-67
• 第四章 混合式永磁聯(lián)軸器設(shè)計(jì)67-77
• 4.1 混合式永磁聯(lián)軸器的參數(shù)化設(shè)計(jì)67-68
• 4.2 永磁體安裝方式的選擇和安全校核68-72
• 4.2.1 永磁體安裝方式為膠粘時(shí)的安全校核68-71
• 4.2.2 永磁體安裝方式為螺釘時(shí)的安全校核71-72
• 4.3 混合式磁力聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)72-74
• 4.4 主軸的形變及強(qiáng)度校核74-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 第五章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證77-83
• 5.1 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)77-78
• 5.2 混合式永磁聯(lián)軸器靜態(tài)性能測(cè)試78-80
• 5.2.1 靜態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置78-79
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析79-80
• 5.3 混合式永磁聯(lián)軸器動(dòng)態(tài)性能測(cè)試80-81
• 5.3.1 動(dòng)態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置80-81
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析81
• 5.4 本章小結(jié)81-83
• 第六章 結(jié)論與展望83-86
• 6.1 全文總結(jié)83-84
• 6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)84
• 6.3 展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況90

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