磁流变液控差动行星传动机理与设计研究

论文摘要

本文研究的是一种磁流变液控差动行星传动装置,该装置可通过控制磁流变液的粘度来控制差动行星传动装置的传动比,从而实现对传动装置输出转速和转矩的无级调节。该装置可以实现软启动、智能调节转速和转矩,并且具有过载保护功能。论文首先根据磁流变控制装置和差动行星传动装置的特点确定了磁流变液控差动行星传动装置的总体方案。根据总体方案,并在前人设计的基础上,设计了差动行星传动装置的结构和磁流变控制装置的初始结构。在此基础上,通过对磁流变控制装置输出特性的理论分析,建立了反应磁流变控制装置主要参数与输出扭矩关系的数学模型,并运用有限元法对数学模型进行分析求解,得到磁流变液在电场激励下的磁场分布规律和输出扭矩与结构参数之间的关系。论文在运用Ansys软件对磁流变控制装置模型进行初步分析的基础上,运用软件中的零阶算法对磁流变控制装置的结构参数进行了优化设计,优化后的磁流变控制装置不仅能传递较大的载荷,而且具有较小的体积和质量。在分析和结构优化的基础上,设计了磁流变液控行星传动装置的具体结构。论文最后对磁流变液控差动行星传动装置的无级变速控制方式进行了初步探讨和研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 现有传动装置的优缺点
• 1.2 磁流变液与电流变液的研究与发展
• 1.2.1 磁流变液与电流变液特性及其性能
• 1.2.2 磁流变液相关器件的研究与发展
• 1.3 论文的主要研究内容
• 2 磁流变液控差动行星传动装置总体设
• 2.1 磁流变液的流变机理,传动机理及选用
• 2.1.1 磁流变液的流变机理
• 2.1.2 磁流变液的传动机理
• 2.1.3 磁流变液的选取
• 2.2 磁流变控制装置的方案设计
• 2.2.1 磁流变控制装置的结构类型
• 2.3 差动行星传动装置设计
• 2.3.1 差动行星传动装置特点及应用
• 2.3.2 差动行星传动装置方案的选择
• 2.4 磁流变液控差动行星传动装置总体设计
• 3 差动行星传动装置的设计
• 3.1 差动行星传动装置的参数设计
• 3.1.1 差动行星齿轮传动装置的传动比与齿数的确定
• 3.1.2 差动行星齿轮传动装置的中心距与模数
• 3.1.3 差动行星齿轮传动装置的几何尺寸
• 3.2 差动行星齿轮传动装置的强度校核
• 3.2.1 简单差动行星轮系的强度校核
• 3.2.2 普通行星齿轮轮系的强度校核
• 3.3 差动行星齿轮传动装置的结构设计
• 3.3.1 行星传动装置的均载机构设计
• 3.3.2 差动行星传动装置的结构设计
• 4 磁流变控制装置的初始设计
• 4.1 磁流变控制装置的理论依据
• 4.2 线圈的选择和放置方式
• 4.2.1 线圈线的选择
• 4.2.2 线圈的放置方式
• 4.3 各类部件材料的选择
• 4.4 磁流变控制装置的初始结构参数设计
• 4.4.1 单盘式磁流变控制装置的初始参数设计
• 4.4.2 三盘式磁流变控制装置的初始参数设计
• 5 磁流变控制装置的有限元仿真及优化
• 5.1 有限元模型的建立
• 5.1.1 模型的材料属性和所使用的单元
• 5.1.2 建立有限元模型
• 5.2 各类结构参数对磁流变控制装置的性能的影响
• 5.2.1 初始有限元模型的求解
• 5.2.2 壳体厚度对磁流变控制装置的影响研究
• 5.2.3 磁流变沟槽厚度对磁流变控制装置的影响
• 5.3 Ansys优化模块简介
• 5.3.1 零阶优化
• 5.3.2 一阶优化
• 5.4 磁流变控制装置的优化
• 5.4.1 单盘式磁流变控制装置的结构参数优化
• 5.4.2 三盘式磁流变控制装置的优化
• 5.4.3 磁流变控制装置的结构参数
• 5.5 磁流变液控行星差动传动装置的总体结构
• 6 磁流变液控差动行星传动装置的无级变速控制方法研究
• 6.1 磁流变液控行星差动传动装置调速机理
• 6.1.1 主从盘片转速差与零磁场粘度对磁流变控制装置传动性能的影响
• 6.1.2 调速机理
• 6.2 磁流变控制装置模拟控制调速系统原理方案设计
• 6.3 基于单片机的磁流变控制装置PMW直流控制系统设计
• 6.3.1 PWM技术简介
• 6.3.2 PWM直流控制系统设计
• 7 总结与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献