交叉轴式磁性齿轮特性仿真分析

发布时间：2021-07-10 03:36

　　交叉轴式磁性齿轮在工业和航天领域中都有较好的应用前景,与机械齿轮相比,其优势在于,通过一级传动就可以实现输出端与输入端的90°空间交错。为了提高交叉轴式磁性齿轮应用可行性,在其结构及工作原理的基础上,建立交叉轴式磁性齿轮的有限元模型,采用瞬态磁场进行仿真分析,得出齿轮啮合间隙、磁极数、磁环厚度、齿轮大小、螺旋角、宽径比6种参数对磁性齿轮最大传动转矩的影响规律,获得交叉轴式磁性齿轮的优化结构及其磁感应强度云图。结果表明,利用仿真可获得交叉轴式磁性齿轮合理的结构和工作特性,可获得到较大的转矩与较好的磁感应分布情况。仿真结果能够对交叉轴式磁性齿轮结构设计与工作特性分析提供参考,从而大大缩短其设计与开发周期。 

【文章来源】：机械传动. 2020,44(05)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

交叉轴式磁性齿轮结构模型

磁性齿轮的设计利用了磁极的性质：同性相斥，异性相吸，靠磁场耦合传递转矩[7]。齿轮传动比为磁极数之比[8]，传动原理示意图如图2所示[9]6-8。磁极相间排列形成磁环，静止时，两齿轮的N极与S极靠在一起。此时，两磁性齿轮需要进行径向固定，保证啮合间隙，以免齿轮吸在一起而无法转动，划伤表面。当其中一个齿轮转动时，两齿轮的磁场相互耦合产生磁作用力，通过磁力的作用带动另一齿轮转动。若从动轮无载启动，则启动力矩只需克服从动轮的惯量即可启动；若从动轮带有负载，须当从动轮所受力矩等于负载力矩时，从动轮才能处于临界旋转状态。此时，主动轮转过的角度即为启动角[10]。

选取四面体网格对模型进行网格剖分，通过网格无关性检测，确定网格数量为10 000个，主动轮转速为300 m/s，计算时间为0.5 s，步长为0.001 s。表1所示为建模各项参数，图3与图4分别为有限元模型与网格剖分图。图4 交叉轴式磁性齿轮有限元模型网格剖分

【参考文献】：
期刊论文
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[4]磁齿轮拓扑分析及其应用综述[J]. 宁文飞,包广清,王金荣.  机械传动. 2012(02)
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[6]基于有限元分析的交叉轴永磁齿轮传动的研究与分析[J]. 魏衍侠,孙涛,王萌.  机电一体化. 2009 (03)
[7]永磁齿轮的研究及其在磁性联轴器上的应用[J]. 李福伟.  机电一体化. 2008(07)

硕士论文
[1]具有阻尼绕组的磁性齿轮优化设计与分析[D]. 侯晨晨.兰州理工大学 2017
[2]基于有限元分析的磁性齿轮模拟仿真及实验研究[D]. 李福伟.天津大学 2009



本文编号：3275106