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机电集成章动活齿传动装置设计与分析

机电集成章动活齿传动装置设计与分析

作     者:李丹 

作者单位:大连交通大学 

学位级别:硕士

导师姓名:王广欣

授予年度:2015年

学科分类:08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题:机电集成 章动传动 永磁驱动 有限元分析 控制系统 

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。

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