磁力可开关的永磁轮设计与优化

为解决爬壁机器人的永磁轮吸附力无法改变、作业完成后很难从壁面取下的问题,设计了一种磁力可开关的永磁轮。采用Maxwell软件对永磁轮的吸附单元进行了参数化优化设计,使得爬壁机器人的永磁轮能以较小的质量提供400 N左右的吸力,并能关闭磁力以便工作人员将爬壁机器人从壁面分离。

直线感应电机次级结构对电磁力影响仿真分析

直线感应电机可以将电能直接转换成直线运动的机械能。它具有广阔的应用和发展前景。论文对比较常用的低速扁平单边型直线感应电机展开分析,基于ANSOFT二维瞬态场改变电机的次级导电部分结构对初级受电磁力进行计算,定性作出这些参数对电机电磁力影响的结论。仿真结果表明,次级导电部分厚度对初级受推力影响明显,距初级距离对初级受推力影响很小。当次级导电部分被与初级等宽、两端导通的铜条取代时,单根铜条面积越大,两根铜条间隙越小,产生推力越大而平稳。该结论为后续研究打下坚实基础。

一种基于磁力吸附的焊缝打磨爬壁机器人设计

设计一种新型的船体爬壁机器人,用来对大型轮船侧壁的焊缝进行打磨,改变了依靠人力打磨作业的方式,不仅提高了工作效率,而且大大降低了安全事故的发生。该机器人包括行走机构、吸附机构和焊缝打磨执行机构。针对爬壁机器人在不同的极限工况下,建立静力学模型,分析爬壁机器人出现滑移失效、横向倾覆失效、纵向倾覆失效、脱离失效时的极限磁吸附力。使用Ansys Electronics Desktop-Maxwell对永磁体进行仿真和结构优化,使之满足所需的磁吸附力。搭建出样机后,对机器人进行性能测试、磁吸附力测试和焊缝打磨测试。结果表明:该机器人不仅焊缝打磨效果好,而且工作性能稳定。

磁力爬柱机器人磁吸附力分析与仿真研究

为解决磁力吸附爬柱机器人圆柱壁面安全吸附问题,将48块(2 cm×4 cm×1 cm)永磁铁分为9+10+10+10+9、8+9+14+9+8、4+10+20+10+4这3种布局方式,通过Ansoft软件对这3种布局方式每次在相同工作间隙下进行磁力分析,确定最佳布局方式与工作间隙。建立永磁铁块三维模型并考虑圆柱壁面的真实几何形状,完成磁铁块的弧形布局,磁铁块的布局弧形曲率与圆柱壁面曲率相等。充分考虑磁吸附力的方向垂直永磁铁的表面,采用对每块永磁铁分别建立相对坐标系的方法,完成66组仿真实验,并最终确定最佳布局方式为4+10+20+10+4型横排布局和理想工作间隙为2 mm,该结果可用于指导磁力吸附爬柱机器人的制作。

基于Ansys Maxwell的非接触式磁力驱动机构的仿真优化研究

磁力驱动机构是一种新型的非接触式传动机构,根据磁力驱动的工作原理,利用Solidworks和ANSYS Maxwell软件对两种非接触式磁力驱动机构进行三维建模和磁力特性仿真,得出的磁感应强度云图验证了仿真设置的准确性,绘出了输出磁转矩随时间变化的周期曲线,比较了两种机构输出磁转矩的性能差异,其中方案一的最大磁转矩为1.25Nm,方案二的最大磁转矩为1.6Nm,方案二最大磁转矩相比方案一增大28%,但方案二永磁体体积相比方案一增大50%,此数据可为非接触式磁力驱动机构后续的优化设计提供参考。

大型球罐壁面除漆机器人设计与实验研究

为解决大型球罐压力容器表面三层高强度环氧漆打磨问题,设计了一款大型球罐壁面除漆机器人,并对其开展了实验研究。机器人主要包括爬壁吸附系统和自适应打磨系统。通过对海尔贝克阵列永磁体研究,仿真分析履带结构永磁体吸附力与工作间隙的关系,研发了一款吸附稳定、越障性能优越的爬壁吸附系统;针对弧形壁面打磨情况,设计了一款基于电流反馈的自适应打磨系统,并分析金属丝打磨辊力学模型,研发多样金属丝打磨辊。对机器人进行测试,打磨效果良好,机器人可以对环氧漆打磨并露出金属光泽,且是人工打磨效率的3~10倍。该研究为球罐高强度环氧漆打磨提供了新打磨工具,保证了打磨质量,提高了打磨效率。

多履带爬壁机器人结构设计与优化

近年来,爬壁机器人愈发成为行业的研究热点。针对爬壁机器人在吸附壁面运动时的安全性和可靠性问题,设计出一种多履带爬壁机器人,其特点在于能够在不同弧度的金属壁面进行工作运动,同时具有一定的越障功能。在多种不同工作状态下,对爬壁机器人进行静力学分析,求出机器人在保证可靠吸附时的极限吸附力,在此基础上使用Ansys Maxwell进行仿真比较,确定结构尺寸合适的永磁体及合适的吸附气隙,设计出合适的磁吸附机构,最终完成多履带爬壁机器人的整体设计。

汽车转向电动机振动模态的影响因素分析

转向电动机振动与噪声的大小影响了驾驶者操作舒适性和安全性。为了研究影响汽车转向电动机振动模态的因素,在ANSYS Workbench软件上建立了精确的电动机各个部位的三维模型,在ANSYS Maxwell软件上进行了电动机定子铁心的径向电磁力仿真,使用宁波工程学院提供的试验设备在半消声室中进行了声学试验,通过模态仿真找出定子齿槽尺寸和材料参数对电动机径向模态的影响规律。

具有壁面自适应能力的磁吸附爬壁机器人设计

为解决爬壁机器人在船舶货舱清洗过程中多壁面过渡的问题,该文设计了一种具有壁面自适应能力的磁吸附爬壁机器人,其包括磁吸附机构、自适应清洗机构和行走机构。该文首先通过建立机器人壁面过渡时的力学模型,得到机器人磁吸附力的分布特点,并据此设计出一种弧形磁吸附机构。然后利用ANSYS Maxwell 3D软件对该机构磁吸附力的分布进行优化,以满足壁面过渡的需要;此外,还在机器人前端设计了一种自适应清洗机构,通过对该机构的结构原理进行分析和实验,验证了清洗机构也具有壁面过渡能力。最后通过模拟船舶货舱壁面的实际特点,对机器人样机进行壁面过渡综合实验,完成了机器人舱底过渡行走实验和舱顶过渡行走实验,验证了该机器人的壁面自适应和舱内行走的能力。

飞行器用一次性电磁制动器的设计研究

由于空间限制,将某飞行器用舵机双输入行星减速器的电磁制动装置设计为一次性机械产品,并与常规电磁制动器进行了对比,用ANSYS进行电磁力仿真,对设计结果加以验证,结果表明,在达到相同性能要求的前提下,一次性电磁制动器的重量和体积相对常规的电磁制动器能有效减小,证明了在特殊场合中,一次性电磁制动器设计的有效性和一次性机械产品的实用性。

轮式水冷壁爬壁机器人磁吸附性能研究

火电站锅炉炉膛需要定期进行检修,传统的检修方式是搭建脚手架人工操作,十分危险,利用轮式水冷壁爬壁机器人来实现清理检修等工作可大大降低检修难度。水冷壁壁面是由钢管外径构成的不规则表面,采用永磁吸附装置进行吸附,为了保证水冷壁爬壁机器人在移动过程中的安全可靠,本文利用有限元方法,建立爬壁机器人磁力仿真模型,以磁吸附力的最小值作为载荷设计原则,通过优化磁性轮结构,降低爬壁机器人在水冷壁管不同位置时的磁力波动,提高水冷壁爬壁机器人的吸附安全系数。应用于火电站锅炉炉膛壁面检修工作,效果良好。

正交异性钢桥面板焊缝检测爬壁机器人永磁吸附关键技术研究

正交异性钢桥面板的焊缝开裂危害巨大,目前主要由人工通过超声波检测装置对焊缝进行检测,因此设计一种可以搭载超声波焊缝检测装置的爬壁机器人来实现对焊缝的检测。通过对壁面特性研究及各种方法的综合比较分析给出爬壁机器人的总体方案,结合方案将爬壁机器人在壁面上的吸附状态分为两种,对此进行力学分析得出对于吸附力的要求,最后通过Maxwell软件进行磁力仿真,对永磁轮的吸力进行验证,为机器人的磁轮设计和可靠行走提供理论依据。

带电磁锁定功能的弱发射环境后坐保险

针对反坦克导弹等弱发射环境弹药中引信后坐保险对超低续航过载环境难以识别的问题,提出适用于弱发射环境弹药引信带电磁锁定功能的后坐保险。该后坐保险利用了相对较大的短时发射过载和弹上电源,既可以保证平时的安全性,又可以实现预定的安全距离,使引信的设计避开了复杂的结构设计。在不增加体积的前提下,从原来的被动适应外界环境到主动选择可用的环境,拓展了后坐保险的应用范围。磁力学仿真计算和试验结果表明,该后坐保险可满足反坦克导弹、巡飞弹等超低发射/续航过载武器系统的使用要求。

风电塔筒爬壁机器人结构设计与分析

分析了国内外爬壁机器人的研究现状,结合机器人工作环境与需求,讨论了不同结构方案的优缺点,针对机器人运动灵活性、吸附稳定性、变曲率适应性等问题,设计了爬壁机器人的机械结构,利用SolidWorks软件建立爬壁机器人虚拟样机,并对其进行运动分析。研究了磁场的静态分布规律,利用Ansoft Maxwell软件对磁力进行了仿真,优化了永磁吸附模块参数。利用Ansys Workbench软件对机器人结构中关键零部件进行有限元分析,验证机器人结构设计的可靠性。

电力汽车电机电磁振动噪声研究

电机是电机系统的动力来源,它所产生的振动和噪声也直接影响着电机系统的系统功能,因此减小电机的振动噪声对电机整体性能提升很大。以8极48槽电动汽车的永磁电机为研究对象,对电力汽车的电磁噪声进行研究。首先用电磁场分析软件进行分析,得到在正弦电供电情况下汽车驱动电机气隙磁场中径向电磁力的阶数和频率特征;然后对电机外壳进行模态仿真,得到电机的模态响应以及固有频率特征;最后用声学仿真软件建立电机的声学网格,将电机中的电磁力和模态进行耦合。并且,对在一定工况下运转的电机进行声学测试,得到电机噪声的频率特性响应,发现与仿真结果相符。该电机噪声分析方法可以为分析不同类型的汽车电机噪声提供参考。

混合EMS磁悬浮系统的悬浮力分析

利用超导材料的零电阻,大载流特性,可解决常导电磁悬浮(EMS,Electromagnetic Suspension)系统中存在的线圈耗能严重,磁体易发热等问题。提出了一种“高温超导+常导”结构的混合EMS系统,其中,超导线圈置于U型铁芯中间,提供列车所需主要悬浮力,常导线圈置于U型铁芯两端,起调节控制作用。通过对该系统进行建模,并利用ANSYS Maxwell 2D仿真模块对其悬浮力进行分析,验证系统的性能与可靠性。结果表明,所提出的混合模型相较常导EMS模型悬浮性能具有较大提升,且常导线圈具有很好的调节控制效果,能够满足磁浮系统的高稳定性要求。