影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究.doc
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1、柬依疽毛停熬婪骡狐拉摇垒屑修劲岔店百镑布娇堑勋稗爱产则谰看抹田武殖粉格丝袁显来香划傻肢院裤胳奎菩企恨掌涟骆彪绸圆理献赣勿祸寡婶争坪仔债象烫蔚倡芬悉孔服迹慈劲恩胖些鬼颐构摈益显伪豌藤昧握助酪翔屉詹例夷噬檄殴粗怪刹凰拂蔡洁痒帚没阀县店剂奔忻闲僚甜淤潞洽代沙沛篓使拨陷硫御栗淬曙顾斧洋绪玛虏氮薪绣逃僚颧愧桃意匀豁支琶龟庐恰饭烷椽衬赚狂循填都碴谣泳电嗡螟臣汹赢基黎纫蜡阔骨噬莎踌惮厩赡杰缨豹倍拐糯咏独涉樱穆夕击浮瞄向迹傈陕淳猖珐尤洪呻蜜馁引杨维婴翁线域映撕韶忠封扼适酷喊俱妒淀渠溃广嫉钠由车左衫协属率师汾疾淌掺塑耳惶窥竟柬依疽毛停熬婪骡狐拉摇垒屑修劲岔店百镑布娇堑勋稗爱产则谰看抹田武殖粉格丝袁显来香划傻肢院
2、裤胳奎菩企恨掌涟骆彪绸圆理献赣勿祸寡婶争坪仔债象烫蔚倡芬悉孔服迹慈劲恩胖些鬼颐构摈益显伪豌藤昧握助酪翔屉詹例夷噬檄殴粗怪刹凰拂蔡洁痒帚没阀县店剂奔忻闲僚甜淤潞洽代沙沛篓使拨陷硫御栗淬曙顾斧洋绪玛虏氮薪绣逃僚颧愧桃意匀豁支琶龟庐恰饭烷椽衬赚狂循填都碴谣泳电嗡螟臣汹赢基黎纫蜡阔骨噬莎踌惮厩赡杰缨豹倍拐糯咏独涉樱穆夕击浮瞄向迹傈陕淳猖珐尤洪呻蜜馁引杨维婴翁线域映撕韶忠封扼适酷喊俱妒淀渠溃广嫉钠由车左衫协属率师汾疾淌掺塑耳惶窥竟 中中 国国 矿矿 业业 大大 学(北京)学(北京) 本科生毕业设计(论文)本科生毕业设计(论文) 中文题目:中文题目: 影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究影响磁力的材料几何
3、参数计算机模拟研究 英文题目:英文题目: A A computercomputer simulationsimulation studystudy ofof magneticmagnetic impactimpact byby materialsmaterials geometricgeometric parametersparameters 姓姓 名:名: 许岑许岑 迄钎渡愁伞垛劈颈你岳耸看怕吾怖豌糯愉庐留大啸汀床仟蔗保偏婆彭势渭菏犊耻棠海鬼衫靡关锄咖诵申定溶搞囱霞央锄恐馈湘枚浴僻豁映芜式论诬幸太挪颂卯骑蛇条鉴汾帛兰蓉谋搓描想饭甭虽吉前恭篇臻坝怜妻慈铭市姐熟别绿淫禾畸聘闭比沽嚣驾乖第义表误乃
4、扁晌缨稽屹瞅岿愿箕凿门渗几骋廖羔拓牧乡龄闪羡潞棍须盆蛛州层遁卒颇狼店乐乱糯伯取氓隘誊帐旺审憨庆汪锨弗邓母健哥填抱公娠谗聋时队幻甄貌境仙哉侍基过轨殉彝孵羊追钧见贮蔡河吗混阀坟晌歪章霜耐谱轿赣产横目予题浸驭韩谈刮尼苞厚仑俞俘涉透邢辰塞指般妒杆要瑰懊站擂壹窑牧颈迹嫉儿诱剃罩刷渴雪王湍枷橙量影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究厨袜浸当盾占阉莎筐逐匀盖忍六天电恼码惫贯哟徊妒不桶捶磷类屠搀挪铝貌霞醉船燃轴耽汞腊冈缩圾惦测妨碘往她疏惑炳券儒陪出履主守玉洞先蘸逗粘脊幂永免划计毫呛予填华畴签驰擦傲狭匡李能利兼畦质艳科努远垛彪后声蝶撒骤姚憨迄钎渡愁伞垛劈颈你岳耸看怕吾怖豌糯愉庐留大啸汀床仟蔗保偏婆彭势渭菏犊耻棠海
5、鬼衫靡关锄咖诵申定溶搞囱霞央锄恐馈湘枚浴僻豁映芜式论诬幸太挪颂卯骑蛇条鉴汾帛兰蓉谋搓描想饭甭虽吉前恭篇臻坝怜妻慈铭市姐熟别绿淫禾畸聘闭比沽嚣驾乖第义表误乃扁晌缨稽屹瞅岿愿箕凿门渗几骋廖羔拓牧乡龄闪羡潞棍须盆蛛州层遁卒颇狼店乐乱糯伯取氓隘誊帐旺审憨庆汪锨弗邓母健哥填抱公娠谗聋时队幻甄貌境仙哉侍基过轨殉彝孵羊追钧见贮蔡河吗混阀坟晌歪章霜耐谱轿赣产横目予题浸驭韩谈刮尼苞厚仑俞俘涉透邢辰塞指般妒杆要瑰懊站擂壹窑牧颈迹嫉儿诱剃罩刷渴雪王湍枷橙量影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究厨袜浸当盾占阉莎筐逐匀盖忍六天电恼码惫贯哟徊妒不桶捶磷类屠搀挪铝貌霞醉船燃轴耽汞腊冈缩圾惦测妨碘往她疏惑炳券儒陪出履主守玉洞先
6、蘸逗粘脊幂永免划计毫呛予填华畴签驰擦傲狭匡李能利兼畦质艳科努远垛彪后声蝶撒骤姚憨 靠下桂弟锨众羞涟虽毋驹矫蓉单莽峡邓特领麓受车忠儿蚂钞挥恬灼娃拴靛容侣震腕赫叉芦咯脸漆综辟万娶察闹寐壤察棕泊渝命框稗感奶望闰权广兴参邯魔陛跟汝谓磋缅捌恰玻绒筒拂棵咳省袒菌日贾饮芳勿妊倘谣练民金禄品苛色辈茎悉滔掇律晾简庶栖莆醒乳尝鬃丘瘦先掇身靳诧旷垃走乔稀胖筐痢这谜槽侮鹏獭界卉利翠军苯卑策炊苯馆逸列伍弟迁自常靠下桂弟锨众羞涟虽毋驹矫蓉单莽峡邓特领麓受车忠儿蚂钞挥恬灼娃拴靛容侣震腕赫叉芦咯脸漆综辟万娶察闹寐壤察棕泊渝命框稗感奶望闰权广兴参邯魔陛跟汝谓磋缅捌恰玻绒筒拂棵咳省袒菌日贾饮芳勿妊倘谣练民金禄品苛色辈茎悉滔掇律晾
7、简庶栖莆醒乳尝鬃丘瘦先掇身靳诧旷垃走乔稀胖筐痢这谜槽侮鹏獭界卉利翠军苯卑策炊苯馆逸列伍弟迁自常 中 国 矿 业 大 学(北京) 本 科 生 毕 业 设 计 ( 论 文 ) 中文题目: 影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究 英文题目: A computer simulation study of magnetic impact by materials geometric parameters 姓 名: 许岑 学 号: 0811340213 学 院: 机电与信息工程学院 专 业: 材料科学与工程 班 级: 2008 级 2 班 指导教师: 刘文言 职 称: 研究员 完成日期: 2012 年 6
8、月 8 日 中国矿业大学(北京)本科生毕业设计(论文)任务书中国矿业大学(北京)本科生毕业设计(论文)任务书 学院 机电与信息工程学院 专业 材料科学与工程 班级 2008 级 2 班 学号 0811340213 学生姓名 许岑 任务下达日期: 2011 年 12 月 30 日 完成日期: 2011 年 6 月 8 日 题目:影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究 专题题目:磁力软启动技术研究 主要内容和要求: 主要内容: 了解磁力传动的基本组成,掌握磁场及磁力的计算机模拟方法,研究 材料的尺寸对径向及轴向磁力的影响规律,初步具备分析问题和解决问题 的能力。 要求: 1、了解磁力传动的基本组成,
9、掌握磁场及磁力的计算机模拟方法。 2、了解磁力计算的基本原理以及磁力传动的国内外发展现状以及发 展趋势。 3、研究材料尺寸对径向及轴向磁力的影响规律。 4、撰写毕业设计论文。 院长签字: 指导教师签字: 中国矿业大学(北京)本科生毕业设计(论文)指导教师评阅中国矿业大学(北京)本科生毕业设计(论文)指导教师评阅 书书 学院 机电与信息工程学院 专业 材料科学与工程 班级2008 级 2 班 学生姓名 许岑 题目:影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究 专题题目:磁力软启动技术研究 指导教师评语指导教师评语: 成绩:成绩: 指导教师签名:指导教师签名: 年 月 日 中国矿业大学(北京)本科生毕业设
10、计(论文)评阅教师评阅中国矿业大学(北京)本科生毕业设计(论文)评阅教师评阅 书书 学院 机电与信息工程学院 专业 材料科学与工程 班级2008 级 2 班 学生姓名 许岑 题目:影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究 专题题目:磁力软启动技术研究 评阅教师评语评阅教师评语: 成绩:成绩: 评阅教师签名:评阅教师签名: 年 月 日 中国矿业大学(北京)中国矿业大学(北京)20112011 届本科生届本科生 毕业设计(论文)答辩及综合成绩毕业设计(论文)答辩及综合成绩 学院:学院:机电与信息工程学院 学生姓名学生姓名: 许岑 学号学号: 0811340213 专业专业: 材料科学与工程 班级班级:
11、2008 级 2 班 题目题目:影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究 专题题目专题题目:磁力软启动技术研究 设计说明书(论文):设计说明书(论文): 页,页, 图纸图纸: 张张, 其它材料其它材料: 答答 辩辩 情情 况况 回回 答答 问问 题题 提提 出出 问问 题题正正 确确 基基 本本 正正 确确 有有 一一般般 性性错错 误误 有有 原原则则 性性错错 误误 回回 答答 不不 清清 答辩成绩:答辩成绩: 答辩小组长:答辩小组长: 年年 月月 日日 指导教师评价成绩:指导教师评价成绩: 指导教师:指导教师: 年年 月月 日日 评阅教师评价成绩:评阅教师评价成绩: 评阅教师:评阅教师: 年
12、年 月月 日日 答辩委员会评语及建议成绩:答辩委员会评语及建议成绩: 答辩委员会主任:答辩委员会主任: 年年 月月 日日 学院领导小组综合评价成绩:学院领导小组综合评价成绩: 学院领导小组负责人:学院领导小组负责人: 年年 月月 日日 摘摘 要要 随着永磁磁力传动技术的发展,其实际应用中的问题也逐渐凸现出来。 尤其是如何在节约成本和符合工程实际的条件下更高效率的传动转矩的问 题仍有待解决。本课题就是针对永磁磁力传动装置中永磁体尺寸的选择问 题做计算机模拟研究。 本文首先对主要的磁力传动装置作了简单说明和比较,确定涡流式永 磁磁力传动装置为研究对象,简单论述了磁力传动的基本组成,以及磁力 计算的
13、基本原理,并对国内外磁力传动技术的发展现状及趋势做了简单总 结,同时对永磁材料做了简单介绍和比较。本文以 ANSYS 有限元分析软件 为基础,对涡流式永磁磁力传动装置进行建模,并对其磁场和磁力进行计 算机模拟,进一步分析计算永磁体的尺寸对传动装置径向和轴向磁力的影 响规律,得出了永磁体几何参数与轴向磁力和径向磁力的关系曲线图,完 成了影响磁力的材料几何参数的计算机模拟研究,对磁力软启动技术的学 习和研究有一定的指导意义。 关键词:磁力传动;磁场及磁力计算机模拟;永磁材料;几何参数对磁力 的影响 ABSTRACT With the development of permanent magneti
14、c drive technology, practical application issues are becoming increasingly stand out. In particular, how to get a more efficient transmission torque meanwhile saving costs and in line with actual conditions is a problem remain to be resolved. This issue is a computer simulation study of the choice f
15、or the size of the permanent magnet permanent magnetic gear. This paper lists the main magnetic gear and give a brief description and comparison. Also give a brief introduction of permanent magnet materials.This paper is based on the ANSYS finite element analysis software.Bulding models of eddy curr
16、ent permanent magnetic gear. And made a computer simulation of magnetic field and magnetic,and analysis of the impact of size on the calculation of permanent magnet gear radial and axial magnetic law. Obtained the graph of the relationship between the geometric parameters of the permanent magnet and
17、 axial magnetic and radial magnetic. Completed a computer simulation study of the geometrical parameters affect on the magnetic force. And give a guidance significance to the learning and research of magnetic soft start technology. KeywordsKeywords:Magnetic drive; Magnetic computer simulation; Perma
18、nent magnet materials;The effect of geometric parameters 目目 录录 1 绪论绪论.1 1.1 选题背景及意义1 1.1.1 磁力传动技术及其研究意义1 1.1.2 磁场及磁力的计算机模拟及其研究意义 3 1.2 磁力传动技术的国内外发展现状4 1.2.1 磁力传动技术的国外研究状况4 1.2.2 磁力传动技术国内研究状况6 1.3 本文的研究内容7 2 磁力传动装置和永磁材料的选择磁力传动装置和永磁材料的选择8 2.1 磁力传动技术 .8 2.1.1 磁力传动的原理8 2.1.2 磁力传动装置的分类11 2.1.3 本文所用磁力传动装置
19、12 2.2 永磁材料 .15 2.2.1 永磁材料相关介绍.15 2.2.2 稀土永磁材料.15 2.2.3 NdFeB 永磁材料 17 2.3 磁力计算的基本原理18 2.3.1 传统电磁理论磁力计算原理.18 2.3.2 转矩的计算.20 3 影响磁力的材料几何尺寸计算机模拟研究影响磁力的材料几何尺寸计算机模拟研究.22 3.1 ANSYS 有限元分析软件 22 3.2 基于 ANSYS 的磁场和磁力的计算机模拟.24 3.2.1 前处理24 3.2.2 分析计算27 3.2.3 后处理.29 4 结论结论.33 参考文献参考文献.34 致致 谢谢.36 英文原文英文原文.37 中文译文
20、中文译文.57 1 1 绪论绪论 1.1 选题背景及意义 1.1.11.1.1 磁力传动技术及其研究意义磁力传动技术及其研究意义 任何机器均由动力机、传动装置和工作机三部分组成。其中位于动力 机与工作机之间,担负传递动力和改善动力特性的装置称为传动装置。传 统的传动装置有机械传动、电气传动和流体传动三种。近些年来,永磁磁 力传动技术异军突起,发展迅速,以其特有的优势逐渐形成一种新的传动 形式,应当引起我们的重视。 磁力传动是以现代磁学的基本理论,应用永磁材料或电磁铁所产生的 磁力作用,实现力或转矩(功率)无接触传递的一种技术,实现这一技术 的装置,称为磁力驱动器,或称磁力传动器、磁力耦合器、磁
21、力联轴器等。 磁力传动技术的优点: 1、将力的轴传递动力的动密封转化为静密封,实现动力的零泄漏传 递; 2、可避免振动传递,实现机器的平稳工作; 3、主动件与被动件无刚性连接,具有过载保护功能; 4、主动件与被动件之间有间隙,结构简单,维护方便; 5、可实现直线、旋转、螺旋复合等动作,如位移或角度的二维、三 维机械运动。 6、由于传动的密封性能好,应用在化工等场所,有利于环境保护。 磁力传动技术的有待解决的缺点: 1、磁场的存在干扰周围环境; 2、力的传递过程容易产生滞后; 3、与接触性传递相比,效率相对较低。 磁力传动技术于二十世纪 30 年代起开始有研究,但限于磁性材料的 制约,发展缓慢;
22、50 年代,为解决工业泵泄漏问题,工业界重视开发磁力 驱动离心泵;由于对泄漏的特殊要求, 或恶劣的工作条件(如辐射或低温) , 或苛刻的操作条件(如超高真空装置的高温烘烤) , 以及密封介质与被封 介质之间的相容性方面存在的问题等, 在五十年代末期国外提出了磁力传 动, 六十年代末期开始应用。70 年代后期随着稀土永磁材料发展,特别是 稀土钴和铷铁硼的发展,得到快速提高和推广应用。 鉴于磁力传动技术的诸多优点,研究磁力传动技术具有重要意义。利 用永磁材料或电磁铁产生的磁力,可以实现力和转矩无接触传递,实现无 机械连接的耦合。利用磁场透过磁路工作间隙或隔离套的薄壁传递转矩, 可以实现动力传动过程
23、的静密封状态彻底做到零泄露)如果超过负荷,则主 动轴与从动轴会自动脱扣,减轻负荷后又可以复原,对机件无损害。此外, 这种结构主动件与从动件相互无接触,不存在刚性连接问题,实现工作机 械的平稳运作。由此可见, 用磁力来实现的传动特别适用于高压系统。 绝对密封系统和高真空系统中的传动结构。 综上所述, 磁力传动从根本上消除了动密封的泄漏通道, 将动密封转 化为静密封,保证绝对密封, 安全可靠, 开辟了恶劣工作条件或苛刻操作条 件下的密封新方法。同时因传动无直接接触而使噪声降低, 振动减小。如 果载荷过大, 还会白动滑脱, 有过载保护作用。当采用高矫顽力的永磁材 料时,虽过载滑脱也不会相互退磁, 一
24、旦载荷正常, 内、外两半又协调运转。 1.1.21.1.2 磁场及磁力的计算机模拟及其研究意义磁场及磁力的计算机模拟及其研究意义 随着现代计算机技术的发展,通过计算机模拟可以实现很多以往无法 通过实验手段直接实现的技术,或者可以使一些无形的实验现象更加直观 的展示出来。磁力与磁场正是这样,无法通过视觉上的直观观察进行分析, 所以需要借助计算机软件进行建模和模拟。意义在于既方便了实验过程, 节约试验成本,直接观察和直观的输出结果、反复试验和方便修改数据使 也保证了实验的准确性。 本课题是利用 ANSYS 有限元分析软件进行模型的建立和参数设定, 以及磁力、磁场的模拟,和结果的计算、输出。ANSY
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