机电集成章动活齿传动装置设计与分析

发布时间：2017-04-24 02:05

  本文关键词：机电集成章动活齿传动装置设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文在章动活齿传动的基础上,给出一种新的章动传动结构,与永磁驱动相结合,形成机电集成章动活齿传动装置,此装置不仅避免了章动活齿传动中倾斜轴段的加工,而且转臂轴承放置在章动盘外侧,这样可以显著提高转臂轴承寿命,具有结构紧凑、传动比范围大、承载能力强等特点。本文针对机电集成章动活齿传动装置,主要完成如下的研究内容:分析机电集成章动活齿传动装置的结构以及工作原理,确定整体结构设计流程并完成了三维模型的建立。根据要求选择合适的定转子类型,用磁路法对驱动系统进行电磁设计,由于计算的繁琐性,开发出驱动系统的设计软件以提高效率。用Ansoft软件对参数进行建模仿真和优化,得出最优的结果,完成机电集成章动活齿传动装置永磁驱动系统设计。基于传热学理论,进行机电集成章动活齿传动装置热传递参数的理论计算;采用ABAQUS软件进行装置的温度场有限元分析,得出额定负载下,装置的整体温度和各个部件稳态温度场的分布情况;并对加装冷却系统工况进行了仿真分析,得出冷却后的温度场分布情况,为装置的结构设计提供参考依据。根据机电集成章动活齿传动装置控制性能要求的特点,提出了控制系统设计方案,采用双闭环控制策略;利用Matlab软件的Simulink模块建立了控制系统的仿真模型,并进行仿真计算,得到了运行状态的特性曲线,其仿真结果与理论计算相符,验证提出的控制方法的合理性和可行性;最后给出了以DSP为基础的硬件系统,并采用无位置传感器对永磁体位置进行检测。
【关键词】：机电集成 章动传动 永磁驱动 有限元分析 控制系统
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题背景及其意义10
• 1.2 国内外发展现状10-13
• 1.2.1 章动传动10-11
• 1.2.2 活齿传动11
• 1.2.3 章动活齿传动11-12
• 1.2.4 永磁驱动及材料发展12
• 1.2.5 机电集成章动活齿传动12-13
• 1.3 论文主要研究内容13
• 本章小结13-14
• 第二章 方案设计及三维建模14-21
• 2.1 章动活齿传动机构设计14-15
• 2.2 永磁驱动部分的设计15-16
• 2.3 机电集成章动活齿传动装置16-18
• 2.3.1 结构及工作原理17-18
• 2.4 机电集成章动活齿传动装置模型建立18-20
• 本章小结20-21
• 第三章 永磁驱动结构设计21-37
• 3.1 驱动系统设计方法21-22
• 3.1.1 磁路法21
• 3.1.2 有限元法21-22
• 3.2 结构设计22-26
• 3.2.1 定子设计22-24
• 3.2.2 电负荷选取24
• 3.2.3 转子设计24-25
• 3.2.4 电路计算25-26
• 3.3 驱动系统设计软件开发26-30
• 3.3.1 软件使用说明26-29
• 3.3.2 实例29-30
• 3.4 基于RMxprt的建模仿真30-37
• 3.4.1 驱动系统模型建立30-34
• 3.4.2 参数优化34-37
• 本章小结37
• 第四章 有限元分析37-57
• 4.1 发热热源37-39
• 4.1.1 铁心损耗38
• 4.1.2 绕组内损耗38-39
• 4.1.3 机械损耗39
• 4.2 温升理论计算39
• 4.3 传热的基本方式39-41
• 4.3.1 热传导40
• 4.3.2 对流换热40
• 4.3.3 辐射换热40-41
• 4.4 热传递的参数计算41-43
• 4.4.1 导热系数41-42
• 4.4.2 散热系数42-43
• 4.5 基于ABAQUS温度场的有限元计算与分析43-45
• 4.6 仿真与结果分析45-56
• 4.6.1 冷却系统49-53
• 4.6.2 有冷却与无冷却温度场对比53-56
• 本章小结56-57
• 第五章 控制系统设计仿真与硬件设计57-69
• 5.1 控制系统设计与仿真57-65
• 5.1.1 控制方案57
• 5.1.2 双闭环调速57-58
• 5.1.3 PID调速原理58-59
• 5.1.4 基于Matlab/Simulink的仿真59
• 5.1.5 驱动系统数学模型59-60
• 5.1.6 机电集成章动活齿传动装置驱动系统仿真模型60-63
• 5.1.7 仿真分析63-65
• 5.2 控制系统硬件65-67
• 5.2.1 系统主电路66
• 5.2.2 驱动电路66
• 5.2.3 DSP微处理控制66-67
• 5.3 无位置传感器检测法67-68
• 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文72-73
• 致谢73-74

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