發(fā)布時間：2020-11-21 03:32

　　 磁力齒輪是一種能夠通過磁耦合實現(xiàn)力和轉(zhuǎn)矩傳遞的傳動裝置,其具有無摩擦、無需潤滑、隔震和過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn),并能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸傳動。調(diào)磁極片作為高性能磁力齒輪結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部分,它的引入使得永磁體利用率得到很大提升,進(jìn)一步提高了磁力齒輪的轉(zhuǎn)矩密度和傳動效率。本文主要對以下幾個方面進(jìn)行了研究:(1)提出側(cè)邊正弦和側(cè)邊三角形調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)。首先介紹了磁力齒輪的結(jié)構(gòu)組成及其四種工作模式,對開槽率進(jìn)行了定義,并對側(cè)邊正弦和側(cè)邊三角形調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置;其次,引入調(diào)制函數(shù)概念,利用解析法分析磁力齒輪的調(diào)制原理,并運(yùn)用Matlab軟件對無調(diào)磁極片和有調(diào)磁極片兩種情況下徑向氣隙磁場的分布進(jìn)行計算。(2)進(jìn)行不同調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)時磁力齒輪傳動性能有限元模擬分析。利用Ansoft 2D有限元分析軟件對磁力齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子永磁體單獨(dú)勵磁且在有、無調(diào)磁極片兩種情況下的靜態(tài)磁場進(jìn)行分析,進(jìn)一步分析調(diào)磁極片對氣隙磁場的調(diào)制作用,并與理論計算進(jìn)行比較;利用有限元分析軟件分析側(cè)邊正弦和側(cè)邊三角形調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)參數(shù)與磁力齒輪靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的變化關(guān)系,并選出靜態(tài)轉(zhuǎn)矩性能好的側(cè)邊正弦調(diào)磁極片結(jié)構(gòu);然后通過Ansoft 2D和3D有限元分析軟件對應(yīng)用傳統(tǒng)扇形調(diào)磁極片、側(cè)邊正弦曲線幅值分別為2mm和-2mm的側(cè)邊正弦調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)磁力齒輪的傳動性能進(jìn)行模擬分析,得到幅值為2mm側(cè)邊正弦調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)能有效提高磁力齒輪傳動性能,從而確立最優(yōu)型調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)。(3)推導(dǎo)了高性能磁力齒輪齒槽轉(zhuǎn)矩理論公式。分析了產(chǎn)生磁力齒輪轉(zhuǎn)矩波動的原因,得出齒槽轉(zhuǎn)矩和諧波轉(zhuǎn)矩是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動的主要因素;同時分析了單個永磁體相對調(diào)磁極片位置變化一個周期時,齒槽轉(zhuǎn)矩形成的過程、調(diào)磁極片受到的切向力,獲得了齒槽轉(zhuǎn)矩波形的變化規(guī)律;通過對磁力齒輪齒槽轉(zhuǎn)矩的組成進(jìn)行分析,推導(dǎo)出三部分齒槽轉(zhuǎn)矩理論公式;應(yīng)用Ansoft 2D有限元分析軟件分別模擬分析了氣隙大小、調(diào)磁極片徑向厚度、開槽率和正弦曲線幅值對磁力齒輪齒槽轉(zhuǎn)矩的影響。(4)研制了調(diào)磁極塊數(shù)為22的側(cè)邊正弦和扇形兩種調(diào)磁裝置,并進(jìn)行兩種調(diào)磁裝置時的磁力齒輪傳動性能實驗研究。搭建磁力齒輪傳動實驗平臺,選用永磁體磁極對數(shù)分別為7和15的磁力齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子,應(yīng)用側(cè)邊正弦和扇形調(diào)磁裝置磁力齒輪搭建磁力齒輪實驗平臺進(jìn)行傳動性能研究,對磁力齒輪的空載損耗,以及在不同負(fù)載和輸入轉(zhuǎn)速下,應(yīng)用側(cè)邊正弦和扇形調(diào)磁極片磁力齒輪轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速進(jìn)行實驗測量,從而獲得該兩種不同調(diào)磁裝置下磁力齒輪轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及傳動效率的變化規(guī)律。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

高性能磁力齒輪新型調(diào)磁極片結(jié)構(gòu)設(shè)計與實驗研究在早期的磁力齒輪研究中，國內(nèi)外學(xué)者主要是根據(jù)機(jī)械式齒輪結(jié)構(gòu)提出類磁力齒輪結(jié)構(gòu)。磁力齒輪結(jié)構(gòu)中，依據(jù)其結(jié)構(gòu)中是否引入調(diào)磁裝置將磁力齒為傳統(tǒng)磁力齒輪和磁場調(diào)制型磁力齒輪兩大類：第一類是傳統(tǒng)磁力齒輪，即齒輪結(jié)構(gòu)與機(jī)械式齒輪類似，本質(zhì)上說就是用永磁體代替了機(jī)械齒輪中輪齒；第二類是磁場調(diào)制型磁力齒輪，又稱高性能磁力齒輪，其主要是在傳統(tǒng)磁輪機(jī)構(gòu)中引入了調(diào)磁裝置，通過調(diào)磁裝置對氣隙磁場的調(diào)制，使得磁場的利得到了很大的提升。上世紀(jì) 40 年代 H.T.Faus 在一篇關(guān)于磁力齒輪專利[6]中提出盤式磁力齒輪輪蝸桿式磁力齒輪，這兩種不同磁力齒輪結(jié)構(gòu)均都是基于機(jī)械式齒輪結(jié)構(gòu)拓來，如圖 1.1 所示。

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文輪結(jié)構(gòu)[9]，其在基體上排列設(shè)置漸開線形狀永磁體，該種磁力齒輪的傳動比為3:1，永磁體材料為第二代稀土永磁材料釤鈷，且其與徑向式磁力齒輪永磁體耦合區(qū)域不同，漸開線磁力齒輪機(jī)構(gòu)見圖 1.3(a)。在隨后的幾年里，S.Kikuchi 和K.Tsurumoto 分別在 1993 和 1994 年提出了蝸輪蝸桿[10]和蝸輪蝸桿磁力斜齒輪結(jié)構(gòu)[11]。圖 1.3(b)為蝸輪蝸桿磁力齒輪結(jié)構(gòu)，其傳動比為 33:1，能夠提供的最大轉(zhuǎn)矩為 11.5N·m，轉(zhuǎn)矩密度大約為 0.1kN·m/m3；圖 1.3(c)所示為蝸輪蝸桿磁力斜齒輪結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于將蝸桿替換成斜齒輪，傳動比為 1:0.575，轉(zhuǎn)矩密度為2.4kN·m/m3，轉(zhuǎn)矩密度大于蝸輪蝸桿磁力齒輪傳動轉(zhuǎn)矩密度。

[15]。為了達(dá)到對氣隙磁場調(diào)制的目的，諧波磁力齒輪永磁體之間的氣隙大小按照正弦波規(guī)律變化，典型的磁力諧波磁力齒輪結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。圖1.4(a)、(b)和(c)中分別是正弦波周期 Pw為 1、2 和 3 所對應(yīng)的磁力諧波齒輪結(jié)構(gòu)。圖 1.4(a)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2892460