柴油机调速电磁执行器设计与测试研究

论文摘要

本文对柴油机电磁执行器进行了设计与研究,介绍了电磁执行器的结构、工作原理及设计特点,开发了电磁执行器设计平台,完成了电磁执行器电磁计算,建立了电磁执行器的数学模型,进行了动态特性的仿真研究,并利用电磁执行器测试台对执行器进行了实验测试。本文所做的研究工作主要有以下几个方面:本文通过分析电磁执行器的工作原理、基本组成,确定了电磁执行器需要设计的内容和方法,建立了电磁执行器结构设计的数字化开发平台,该平台通过对执行器实现参数化设计,自动建立执行器零部件的三维模型。利用有限元Ansoft软件对电磁执行器进行电磁设计,获得执行器的线圈匝数、线径等参数取值大小,并通过仿真分析,得到了执行器部分结构参数对电磁执行器静态特性的相互影响关系。利用电磁方程、电路方程、电磁力方程和运动方程建立了电磁执行器的数学模型,并利用MATLAB软件中的Simulink对电磁执行器模型进行仿真,得到了驱动电压、线圈匝数、电阻等各参数对电磁执行器响应时间的影响关系。设计开发了电磁执行器动、静态特性测试台,利用测试台、拉压传感器和高速信号采集设备对电磁执行器的动、静态性能进行检测,通过与MTU公司的电磁执行器性能的对比,验证了开发的电磁执行器性能满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章　绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 柴油机电子控制燃油喷射技术的发展概况
• 1.2.2 柴油机调速执行器的发展概况
• 1.2.3 电磁执行器的相关研究
• 1.3 课题背景
• 1.4 本文所做的工作
• 第2章　柴油机电磁执行器的数字化结构设计
• 2.1 柴油机电磁执行器的结构组成和工作原理
• 2.1.1 电磁执行器的结构组成及安装
• 2.1.2 电磁执行器的工作原理
• 2.2 电磁执行器的结构设计
• 2.2.1 电磁执行器的设计要求
• 2.2.2 电磁执行器的设计流程
• 2.2.3 电磁执行器的数字化设计平台的结构
• 2.2.4 零件尺寸间的耦合关系处理
• 2.2.5 零件库的开发
• 2.3 本章小结
• 第3章　柴油机电磁执行器的电磁设计
• 3.1 电磁执行器磁性材料的选择
• 3.2 电磁执行器的复位弹簧设计
• 3.2.1 执行器的复位弹簧设计基本原理
• 3.2.2 复位弹簧的设计
• 3.3 柴油机电磁执行器的电磁设计
• 3.3.1 电磁场求解的有限元方法及Maxwe112D简介
• 3.3.2 执行器模型建立
• 3.3.3 仿真分析
• 3.4 电磁执行器结构参数对静态特性的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章　柴油机电磁执行器的动态特性仿真
• 4.1 电磁执行器的建模原理
• 4.2 电磁执行器数学模型的基本方程
• 4.2.1 电磁场的基础
• 4.2.2 运动方程
• 4.2.3 电路方程
• 4.2.4 磁路方程
• 4.2.5 电磁力方程
• 4.3 电磁执行器的动态模型建立
• 4.4 参数改变对动态响应时间的影响
• 4.4.1 驱动电压对响应时间的影响
• 4.4.2 线圈匝数对响应时间的影响
• 4.4.3 电阻对响应时间的影响
• 4.4.4 质量对响应时间的影响
• 4.4.5 弹簧刚度对响应时间的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章　电磁执行器性能试验
• 5.1 传感器输出信号试验
• 5.2 执行器特性试验
• 5.2.1 动、静态特性的测量方法
• 5.2.2 静态特性测试
• 5.2.3 动态特性试验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历