本文關(guān)鍵詞：同步器齒套感應(yīng)加熱仿真分析及其電源設(shè)計(jì)

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【摘要】：雖然同步器齒套等薄壁零件的感應(yīng)加熱壓力淬火處理工藝應(yīng)用非常廣泛,但對(duì)感應(yīng)加熱器及其電源的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與技術(shù)的系統(tǒng)研究成果尚鮮見(jiàn)。目前對(duì)感應(yīng)加熱器及其電源的設(shè)計(jì),如感應(yīng)加熱器結(jié)構(gòu)、不同形態(tài)的零件所需的感應(yīng)加熱參數(shù)計(jì)算、電源結(jié)構(gòu)等等,往往基于經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行設(shè)計(jì),難于發(fā)揮感應(yīng)加熱的優(yōu)勢(shì)。為此,本文針對(duì)贛州某汽車零部件制造公司的同步器齒套表面淬火工藝要求,對(duì)齒套感應(yīng)加熱過(guò)程的影響及其變化進(jìn)行了數(shù)值仿真分析,優(yōu)化感應(yīng)加熱模式、電源參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、感應(yīng)加熱模式對(duì)比,構(gòu)建齒套加熱能耗模型等,在此基礎(chǔ)上,對(duì)齒套感應(yīng)加熱電源優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文首先以電磁熱耦合理論為基礎(chǔ),分析了感應(yīng)加熱基本原理,選擇了適合感應(yīng)加熱過(guò)程的數(shù)值模擬方法,建立了同步器齒套在優(yōu)化加熱模式下的有限元三維模型,對(duì)齒套溫度分布規(guī)律及能源效率方面進(jìn)行了數(shù)值模擬分析研究,為優(yōu)化的感應(yīng)加熱模式設(shè)計(jì)的可行性提供了依據(jù)。其次,通過(guò)優(yōu)化后感應(yīng)加熱模式進(jìn)行變量參數(shù)化數(shù)值仿真,分析了電流頻率和電流強(qiáng)度大小對(duì)齒套加熱溫度和加熱效率的影響,并對(duì)具體電源參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)傳統(tǒng)加熱模式和優(yōu)化加熱模式進(jìn)行感應(yīng)加熱過(guò)程數(shù)值模擬比較,通過(guò)齒套軸向和徑向切片進(jìn)行了溫度云圖分布、齒套溫度分布規(guī)律、內(nèi)花鍵齒加熱以及能源效率進(jìn)行對(duì)比分析,表明優(yōu)化后的感應(yīng)加熱模式更能保證齒套內(nèi)外層受熱均勻、齒頂和齒槽溫差較小,加熱時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),保證了齒套表面淬火要求及高效節(jié)能。最后,針對(duì)優(yōu)化電源參數(shù),對(duì)感應(yīng)加熱電源進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),從主電路、硬件電路以及軟件控制方案進(jìn)行了合理分析設(shè)計(jì),并通過(guò)MATLAB/simulink模塊搭建了感應(yīng)加熱電源仿真模型,仿真得到了不同電流頻率下的最大輸出功率和負(fù)載電流大小,通過(guò)與有限元優(yōu)化電源參數(shù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了優(yōu)化參數(shù)的正確性以及電源設(shè)計(jì)可行性。
【關(guān)鍵詞】：感應(yīng)加熱 同步器齒套 感應(yīng)加熱器 數(shù)值仿真 感應(yīng)加熱電源
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U463.212.41;TG156.3;TN86
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 感應(yīng)加熱技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展概況11-12
• 1.3 感應(yīng)加熱技術(shù)的數(shù)值仿真研究概況12-14
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 第二章 感應(yīng)加熱原理及其過(guò)程仿真方法16-23
• 2.1 電磁熱耦合理論16-18
• 2.1.1 電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型16-17
• 2.1.2 溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.2 感應(yīng)加熱的基本原理18-20
• 2.2.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象18-19
• 2.2.2 趨膚效應(yīng)19
• 2.2.3 鄰近效應(yīng)19-20
• 2.2.4 環(huán)狀效應(yīng)20
• 2.3 感應(yīng)加熱過(guò)程計(jì)算仿真方法20-22
• 2.3.1 FLUX有限元軟件功能20-21
• 2.3.2 FLUX磁熱耦合仿真方法21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 同步器齒套感應(yīng)加熱過(guò)程仿真分析23-38
• 3.1 齒套感應(yīng)加熱器結(jié)構(gòu)分析23-24
• 3.1.1 單圈感應(yīng)加熱器23
• 3.1.2 內(nèi)外圈感應(yīng)加熱器23-24
• 3.2 本章仿真的目的24
• 3.3 感應(yīng)加熱仿真步驟24-32
• 3.3.1 模型建立24-26
• 3.3.2 材料物理屬性26-30
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分30-31
• 3.3.4 邊界條件31-32
• 3.3.5 計(jì)算參數(shù)設(shè)置32
• 3.4 仿真結(jié)果及分析32-37
• 3.4.1 溫度分布云圖32-33
• 3.4.2 溫度變化規(guī)律分析33-35
• 3.4.3 加熱功率和效率變化規(guī)律分析35-36
• 3.4.4 相對(duì)磁導(dǎo)率和功率密度變化規(guī)律分析36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 同步器齒套感應(yīng)加熱的影響因素分析38-52
• 4.1 影響齒套感應(yīng)加熱的電源參數(shù)分析及設(shè)計(jì)38-46
• 4.1.1 電源參數(shù)影響分析38-39
• 4.1.2 電流頻率參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)39-43
• 4.1.3 電流強(qiáng)度參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)43-46
• 4.2 不同感應(yīng)加熱模式的仿真對(duì)比分析46-51
• 4.2.1 模型對(duì)比分析46-47
• 4.2.2 溫度分布云圖對(duì)比分析47-48
• 4.2.3 溫度隨時(shí)間變化規(guī)律分析48-50
• 4.2.4 內(nèi)花鍵齒加熱對(duì)比分析50-51
• 4.2.5 能源效率對(duì)比分析51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第五章 感應(yīng)加熱電源設(shè)計(jì)52-72
• 5.1 感應(yīng)加熱電源框架結(jié)構(gòu)52
• 5.2 主電路的設(shè)計(jì)52-59
• 5.2.1 主電路的選擇52-54
• 5.2.2 主電路設(shè)計(jì)方案54
• 5.2.3 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)54-59
• 5.3 外圍電路設(shè)計(jì)59-64
• 5.3.1 采樣電路59-60
• 5.3.2 IGBT驅(qū)動(dòng)電路60-62
• 5.3.3 IGBT緩沖電路62
• 5.3.4 保護(hù)電路62-64
• 5.4 軟件控制方案設(shè)計(jì)64-68
• 5.4.1 主程序設(shè)計(jì)64-65
• 5.4.2 功率控制設(shè)計(jì)65-67
• 5.4.3 頻率跟蹤控制設(shè)計(jì)67-68
• 5.4.4 故障保護(hù)設(shè)計(jì)68
• 5.5 MATLAB/Simlink系統(tǒng)仿真分析68-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-78
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果78-79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：948212