双调制式轴向永磁齿轮电动机气隙磁场与转矩计算

针对轴向永磁齿轮电动机(Axial Magnetic Gear Motor,AMGM)整体尺寸偏大导致的转矩密度偏低(≤70 kN·m/m^(3))等缺陷,提出了一种双调制式轴向永磁齿轮电动机(Dual-modulation Axial Magnetic Gear Motor,DAMGM)。采用高速侧及低速侧两个调磁环对DAMGM低速转子进行调制,且两个调磁环中的非导磁部分均为永磁体,有效提高了低速转子的输出转矩;另外,与现有AMGM相比,将驱动电动机置于DAMGM高速永磁转子内部,减小了整体轴向尺寸,大幅提高了低速转子的转矩密度(150 kN·m/m^(3))。针对现有3D有限元计算时间长、计算机资源浪费严重等问题,给出一种基于圆柱坐标系的DAMGM三维分析方法。根据调磁环的3种边界条件,建立了调制后DAMGM气隙磁场及电磁转矩的数理模型,不仅计算结果准确(与3D有限元相比,平均计算误差≤5%),而且计算时间短(仅为3D有限元的1/10),便于DAMGM不同参数结构的分析、比较与优化。

接触面尺寸公差对航空齿轮泵性能阈值的影响

接触面加工误差是影响航空齿轮泵性能的敏感因素,有必要研究接触面尺寸公差对航空齿轮泵外特性的影响规律。选取泵体内部3种主要接触面(泵腔内表面、齿顶面和齿面),分别建立存在尺寸公差的实际模型,并与无公差的理想模型进行对比。利用RNG k-ε湍流模型三维瞬态流场数值模拟,推导出基于公差的径向泄漏量数学模型,揭示不同接触面公差对泵外特性的影响规律。研究表明:接触面公差降低了容积效率,缓解了流量脉动与压力脉动,使得相邻腔室间压力梯度下降;其中齿面公差对泵的流量、压力特性最为敏感。齿面公差的存在使得容积效率、瞬时流量算术平均偏差及瞬时压力算术平均偏差分别下降4.7%、31.8%和39.3%。此外,齿面公差有效缓解困油区压力和减少齿轮激励力,而齿顶与泵腔接触面公差对其影响不大。

三轴环板式永磁齿轮气隙磁场及转矩计算

利用标量磁位法获得了三轴环板式永磁齿轮(Triple-shaft Ring-plate Magnet Gear,TRMG)的气隙磁场数理模型,根据磁场叠加原理建立了内、外永磁圈间气隙磁场及其相应的电磁转矩模型;由于所有计算均基于TRMG的平面磁场建立,因此,所建模型与二维有限元结果间具有较高的准确度(误差≤5%);其计算速度远快于三维有限元法,且与二维及三维有限元分析具有较好的吻合度与趋势性,验证了所建模型的准确性,可适用于三轴以上的多轴环板式永磁齿轮的磁场分析与结构动力学计算。

转向器部件预留间隙问题研究

为解决某乘用车转向器各运动部件的装配预留间隙问题,分析转向器的结构和工作原理,对其关键部件建立计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)模型进行受力模拟,研究传动机构游隙、配合件径向偏差、浮动功能及浮动量需求,进一步建立公差尺寸链,计算并分析封闭环目标极值公差。此外,提出一种产线上100%在线检测方法,以保证在产品实际生产装配过程中,将封闭环目标极值公差控制在0.1mm。

基于输出转矩的同轴式磁齿轮设计

同轴式磁齿轮以极高的转矩密度成为机械齿轮的最佳替代。针对同轴式磁齿轮产业化过程中缺乏设计理论的现状,本文提出了基于输出转矩的磁齿轮设计公式。首先,依据输出转矩随各主要设计参数的环比增长率变化规律确定了不同尺寸系列磁齿轮的最佳尺寸值;其次,明确了最大磁能积、调磁环内径平方等与输出转矩间的线性变化关系;最后,通过分析输出转矩随调磁环内径平方变化的斜率、截距受永磁体极对数的影响规律,得到了基于永磁体最大磁能积、气隙系数、气隙长度、漏磁系数、调磁环内径和外磁环永磁体极对数的磁齿轮设计公式。三维有限元仿真算例表明该公式误差不大于5%,三种不同尺寸系列的样机转矩试验也表明该公式计算误差具有较高的精度。基于输出转矩的设计理论可极大地缩短磁齿轮设计周期。

An Exact Analytical Method for Magnetic Field Computation and Electromagnetic Torque in a Concentric Magnetic Gear

准确计算磁力齿轮电磁转矩是设计、分析磁力齿轮的关键,采用二维全局解析法计算同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。计算了内外两层气隙磁场和内外转子电磁转矩,将气隙磁场波形和内外转子电磁转矩波形分别与二维有限元法计算波形作比较,结果吻合,证明了方法的正确性和有效性。

Research on Torque-Angle Characteristic of Large Gap Magnetic Drive System

The principle and design method of the large gap magnetic drive system is studied in this work. The calculation model of the torque-angle characteristic in the large gap magnetic drive system driven by traveling wave magnetic field is established. The calculation model is computed by using MATLAB software, and the pattern of the system’s torque-angle characteristic is obtained by analyzing study results. These results indicate that: torque-angle characteristic and the driving torque of the system can be adjusted by changing the electric current of coil, the magnetization of permanent magnetic gear, the inner diameter of permanent magnetic gear, the coupling distance between electromagnet and permanent magnetic gear, the outer diameter of permanent magnetic gear, and the axial length of permanent magnetic gear.

船载天线伺服系统双电机振动问题研究

船载卫通站双电机消隙系统存在结构复杂、消隙运转振动故障影响因子多的情况。在分析卫通天线双电机消隙系统信号走向、控制系统结构的基础上,列出故障树明确各影响因子间关系。提出基于电流分析的双电机消隙系统传动链故障检测方法,辅助双电机消隙系统传动链进行健康诊断、故障预警。某故障案例验证了该方法的有效性,可为伺服系统其他类似故障排查、健康诊断提供参考。

一种齿杆单动变直径脱粒滚筒的设计与试验

传统的联合收获机在收获过程中,因为水稻长势的不同导致喂入情况有较大的浮动,工作性能不稳定、脱粒装置适应性差,工作性能难以达到最佳状态,且低适应性的脱粒装置难以应对水稻的大规模集约化种植和品种的迅猛更新带来的新挑战。针对传统脱粒装置的局限性,研制了一种齿杆单动可变直径的脱粒滚筒,使脱粒装置既能调节脱粒齿杆的伸长量来调整脱粒间隙,又可以改善水稻物料在脱粒装置的输送效果,提升联合收割机脱粒装置的工作性能。同时,加工装配样机并进行伸长量调节准确性试验,结果表明:设计的齿杆单动变直径脱粒滚筒伸长量调节准确性达到100%,且调节灵活、方便,符合设计要求。

磁力齿轮永磁同步电机齿槽转矩分析

针对磁力齿轮永磁同步电机转矩波动较大的问题,分析影响齿槽转矩的因素,提出了永磁体和调磁块的合理配置能有效抑制齿槽转矩的方法。首先,简述所设计电机的工作原理并给定初始参数。其次,采用解析法得出空载气隙磁密分布,并通过有限元仿真验证理论分析的正确性。最后,参考传统永磁电机削弱齿槽转矩方法,设计两种传动方案,研究永磁体极数和调磁块数的最小公倍数对齿槽转矩周期数的影响,表明增大最小公倍数可有效降低两个转子齿槽转矩幅值。

摆线泵转子端面间隙对泄露量和拖拽扭矩的影响研究

针对一齿差摆线齿轮泵端面间隙对泄露量和扭矩影响的问题,研究设计转子端面间隙的方法;分析计算装配不同端面间隙转子对油泵流量和拖拽扭矩影响。用Pumplinx软件、通用公式进行计算分析,得出了泄露量与端面间隙的具体关系,对拖拽扭矩与端面间隙的关系进行计算,得出了端面间隙与拖拽扭矩的关系,所总结的影响因素及变化规律可为设计内、外转子和油泵壳体的尺寸及公差提供依据。

籽粒粒径、碾搓行程和齿盘间隙与破壳效果相关性的研究

以油菜籽为试验材料 ,进行了小粒径农作物籽粒的碾搓法破壳试验。通过以籽粒粒径、碾搓行程和破壳装置动、定齿盘间隙为研究对象的三因素三水平重复试验 ,得出了此三者与破壳效果间的线性回归方程 。

基于间隙浮动的行星齿轮传动系统静力学均载分析

分析了行星轮系行星轮间载荷分配不均衡的原因,总结了当量啮合误差公式,建立了包含间隙浮动均载等因素的行星轮系平衡方程组,给出了针对该方程组的特殊求解策略,并计算了某船用行星齿轮传动系统载荷不均载系数。

摆线轮齿形最佳修正方式与修正量的确定方法

通过对修正摆线轮初始间隙的分析与比较 ,提出了一种获得最小初始间隙的正等距 +负移距 +转角的最佳修正方式 ,并对摆线轮修正量的合理选取 。

Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场全局解析法分析

针对Halbach阵列同心式磁力齿轮这种内外转子非接触传递的传动装置,运用全局解析法对磁力齿轮内外两层气隙磁场进行分析计算。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,各子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,并用计算了内外转子电磁转矩,将气隙磁场波形和内外转子电磁转矩波形分别与二维有限元法计算波形作比较,结果吻合,证明了方法的正确性和有效性。

调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算

针对有限元法(Finite element method,FEM)计算调制式永磁齿轮的气隙磁场及转矩时,计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长等缺点,采用'场'、'路'结合的分析方法,建立适于计算机建模的气隙磁场及转矩的数学解析模型。根据恒定磁场中的标量磁位理论,通过求解不同边界条件下的微分方程,获得调制式永磁齿轮中高速永磁圈在无调磁环状况下的气隙磁场数理模型;将引入调磁环后所产生的调制效应表示为等效磁路中的气隙磁导,进而获得调制函数,并以此建立高速永磁圈在有调磁环状况下的气隙磁场数理模型;再将低速永磁圈中的永磁体等效为电流模型,并根据电流在磁场中所受的洛仑兹力进行转矩建模。经算例计算表明,所建模型与FEM计算精度相当,但速度更快,且适于计算机程序化,易于实现调制式永磁齿轮的结构参数分析与优化。

偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场解析模型

偏心式谐波磁力齿轮利用转子偏心引起气隙磁导的变化,从而实现高速比变速和转矩传递。该文应用边界摄动法,建立了偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场二维解析模型。首先分别计算偏心转子和定子永磁体单独作用时的偏心气隙磁场,再根据叠加原理合成谐波齿轮气隙磁场。气隙磁通密度和电磁转矩的解析结果与有限元分析结果相比较,验证了解析模型的正确性和有效性。

一种高精度全天候太阳跟踪仪的设计

设计了一种高精度全天候太阳跟踪仪,解决了光电传感器在阴云天气无法准确跟踪太阳的困难。跟踪仪具有两种可以自动切换的跟踪方式:实时跟踪方式和程序跟踪方式。对程序跟踪进行了误差修正,实现了两种跟踪方式的平稳切换。选用两级减速传动机构:齿轮传动和蜗轮蜗杆传动,减速比达360:1。采用了消隙齿轮机构消除了齿轮啮合的空回误差,提高了传动的精度和平稳性。经实验验证,高精度全天候太阳跟踪仪的跟踪误差小于0.1°,从而提高了太阳能的利用率和太阳辐射测量数据的准确度。

考虑运动副间隙的齿轮传动效率试验研究

针对齿轮传动系统在空间与地面不同运行环境下的运动试验要求,设计了一种考虑运动副间隙的齿轮运动行为模拟试验平台,并采用工控机开发了一种齿轮行为模拟试验平台测控系统。该试验机的驱动力由伺服电动机提供;齿轮间隙调节系统由伺服电动机配合直线滑台完成;力矩加载方式采用磁粉制动器变载荷加载;重力模拟采用气动变载荷加载;制动器加载和气动加载部分均采用经典PID闭环控制,保证试验要求的加载性能。对系统齿轮副进行多次传动性能试验,证明该试验平台性能稳定,测控系统工作可靠。并且通过在不同加载及转速条件下对齿轮传动系统进行多次重复试验和数据分析来研究齿轮转速、齿轮间隙、负载转矩、模拟重力等因素对齿轮传动系统工作效率的影响。

42CrMo钢伞形齿轮轴窄间隙激光焊接接头组织与性能

螺旋伞形齿轮的整体制造存在很大困难，通常采用分体加工，然后进行焊接。针对重型机械用伞形齿轮轴的连接，研究了调质状态下42CrMo钢窄间隙激光填充焊丝焊接接头的金相组织和显微硬度，并对接头力学性能进行了分析。试验采用3500W Slab CO2激光器，填充焊丝为TGS-2CM。结果表明，在无预热和焊后热处理情况下，采用合适的激光焊接工艺参数可以避免裂纹、气孔等缺陷的产生；焊缝和热影响区的金相组织主要为细小的贝氏体组织，熔合区的显微硬度约为580HV0．2，热影响区中不存在明显的软化区；接头抗拉强度在980～1080MPa之间，与母材相当满足使用要求。