基于有限元分析的磁性齿轮模拟仿真及实验研究

论文摘要

本文以一种可实现非接触式空间交错轴系传动的磁性齿轮为研究对象,系统研究其磁场强度、力特性等材料属性,以及与之有关的性能检测实验。获得有益的结论如下:1.利用ANSYS商用软件对磁性齿轮进行有限元分析,研究了磁极数对传动扭矩的影响规律,以及两磁性齿轮间隙与磁场力的关系,分析了磁性齿轮最大承载力的最佳位置。2.通过分析磁性材料属性选择出磁性齿轮材料,规划出工艺制作过程。在此基础上,设计出模具和充磁装置结构,并对所设计的磁性齿轮磁场强度和均匀度进行实验测试。3.对磁性齿轮传动实验装置进行设计,并对其性能进行实验测试。结果表明所研制的磁性齿轮的性能数据达到国外同类产品的水平,且磁性齿轮能成功实现空间交错轴系的传动。上述成果不仅对新型齿轮的制造奠定了良好的基础,而且还对由该类型齿轮作为核心零件的传动设备的设计开辟了一条新思路,在工业应用中应具有着广阔的前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外发展概况
• 1.2.1 国外发展概况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.3 课题的主要研究内容
• 第二章 磁性齿轮理论及材料选择
• 2.1 引言
• 2.2 磁性齿轮相关理论
• 2.2.1 磁性齿轮工作原理
• 2.2.2 磁性齿轮的传动类型及结构形式
• 2.3 磁性材料
• 2.3.1 磁化曲线与磁滞回线
• 2.3.2 磁性齿轮材料的选择
• 2.4 本章小结
• 第三章 磁性齿轮的结构设计及三维建模
• 3.1 三维建模CAD
• 3.2 磁性齿轮的三维设计
• 3.3 磁性齿轮的三维建模
• 3.4 本章小结
• 第四章 磁性齿轮传动的数值计算方法
• 4.1 磁场数值解计算方法
• 4.1.1 磁场数值解计算方法概述
• 4.2 磁场数值解计算的传统方法
• 4.2.1 有限差分法
• 4.2.2 积分方程法（矩阵法）
• 4.2.3 有限元法
• 4.2.4 ANSYS电磁场分析
• 4.3 磁场数值分析的任务和内容
• 4.4 本章小结
• 第五章 磁性齿轮传动的有限元分析
• 5.1 磁性齿轮传动的参数
• 5.2 磁性齿轮传动的有限元分析
• 5.2.1 三维物理模型的建立
• 5.2.2 有限元分析单元类型
• 5.2.3 材料属性的定义和网格划分
• 5.2.4 加载求解和后处理
• 第六章 实验测试装置方案设计及实验分析
• 6.1 引言
• 6.2 实验测试装置总体方案设计
• 6.3 实验装置零部件设计和选择
• 6.3.1 电机选择
• 6.3.2 加载部件结构的设计
• 6.3.3 传感器部件选择
• 6.3.4 磁性齿轮连接传动机构的设计
• 6.3.5 实验装置的控制设计
• 6.4 实验数据
• 6.4.1 磁性齿轮间间隙与扭矩值的关系
• 6.4.2 磁性齿轮不同转速下的扭矩值变化
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢