圆盘式磁流变液传动装置设计与仿真

结合Bingham模型分析了磁流变液传动装置的动力传递机理,并设计了圆盘式磁流变液传动装置结构。利用有限元分析软件Ansoft Maxwell进行了磁路设计和磁场仿真,得到了传动装置的磁场分布云图。搭建了磁场测试实验台,对传动装置的磁场进行了测试。所设计的传动装置能够满足工作要求,为下一步实验的展开奠定了基础。     

飞机叠层结构埋孔对接定位系统的设计与试验研究

为实现现代飞机叠层结构的高效精密制孔,设计了一种埋孔对接定位系统。结合叠层结构材料的非磁性特点,运用磁场定位原理和气压传动技术,对埋孔对接定位系统的机械、电气、控制等部分进行具体设计,并对环氧树脂与PVC组成的叠层试件进行了埋孔对接定位试验。在试件中选定的一组埋孔,置入相应的?8mm圆柱永磁体;调整霍尔传感器距离试件外侧表面5mm,并使其沿Z型路径进行扫描永磁体。一次扫描后检测孔距的最大误差为0.35mm;将所有圆柱永磁体均旋转过180°后再扫描,两次检测孔距的最大均值误差为0.13mm。研究结果表明,所设计的系统能够满足飞机叠层制孔的定位要求。     

霍尔式轮速传感器永磁体磁场均匀性测量方法研究

为了满足霍尔式轮速传感器生产中对永磁体批量快速检测的需要,文中利用ANSYS建立了均匀永磁体和不均匀永磁体模型,并对他们周围轴向和径向磁场分布特性进行了仿真分析。仿真结果显示:在永磁体的周向中间,距离永磁体表面2 mm的范围内,均匀永磁体和不均匀永磁体磁感应强度波动相差最大,为最佳检测位置。根据仿真分析结果,开发了永磁体磁场均匀性测试系统,试验结果表明,该系统能够快速准确的检测出永磁体磁场均匀性是否符合生产要求。     

勾形磁场的优化设计与实现

本文采用有限元法对8英寸单晶炉（16寸坩埚）勾形磁场的磁场分布和磁场强度,以及影响磁场强度的线圈匝数、导线面积、线圈间距等因素进行了模拟分析和优化,并依据模拟结果得到磁场结构的优化设计参数。最后通过实验对磁场的设计参数进行了验证,结果表明：磁场分布和磁场强度模拟结果与实际测试结果可较好吻合;磁场的关键参数满足晶体生长的磁场要求;模拟方法是正确的、符合实际的。此方法为磁场设计提供了一种可靠的模拟新方法和经验数据。     

基于梯度强化的微机器人磁场驱动建模研究

磁场驱动技术在微机器人操作领域已成为当前的研究热点。设计了一种梯度增强型磁场驱动系统,首先建立铁芯末端模型并设计末端形状,利用有限元法优化铁芯线圈参数以达到磁感应强度、磁场梯度、磁场均匀性和工作空间等系统指标要求;其次对所设计的磁驱系统进行ANSYS仿真和实验测试,得出该磁驱系统工作空间中心的最大磁感应强度为73.93 mT,工作空间中心的最大磁场梯度为8.68 T/m,与其他文献研究的梯度磁场驱动系统进行比较,性能提升明显。同时对所设计的新型磁驱系统进行运动控制实验分析,结果表明该系统能够在不同环境下对磁珠进行位置闭环控制,在不同粘度的硅油环境下驱动磁珠按预定轨迹运动的平均误差最大为0.066 mm,均方根误差最大为0.078 mm。     

质谱仪器及其应用(四)

第八章非均匀磁场仪器以上介绍的单聚焦式和双聚焦式静态质谱仪器都采用均匀磁场,一般只考虑径向聚焦情况。这些仪器的设计理论较为完善,磁铁结构比较简单,性能上也常能满足实验要求,目前应用较广。然而,即使磁铁极靴加工得十分平整、安装得十分对称,也只能保证中心部份具有均匀磁场,而边缘部份则是表现为非均匀磁场的弥散场(图8—1)。弥散磁场具有径向分量和轴向分量,如果处理得当,可以起着径向和轴     

磁动式氧含量分析仪的研制

对磁动式测氧仪的测量池、光路和数据采集系统进行了研究。从气体磁性推导出了哑铃球在非均匀梯度磁场中受到的转动力矩公式,给出测量池系统的设计方案,采用镀银刻蚀方案实现哑铃球系统的转动阻尼,分析了非均匀梯度磁场系统的技术要求。介绍线阵CCD光点位置探测光路和CCD数据采集与处理电路系统。为满足仪器定标、温度补偿和校正的需要,设置了五个功能按键,列表说明其功能。给出了仪器的校正方案和检测数据。实验结果表明:仪器在不同的温度点测量精度均可达0.2%以上,仪器的温度补偿性能、精度和稳定性达到了设计要求。     

磁流变剪切屈服应力测试仪磁路仿真与分析

为探究一种平行圆盘磁流变剪切屈服应力测试仪的磁场特性,结合磁路欧姆定律和安培环路定理介绍该测试仪的磁路组成,并在ANSYS软件中对磁路进行了磁场仿真;然后对该测试仪的磁场均匀性、磁场强度以及测试精度进行了实验分析;仿真结果表明,工作间隙的磁场强度分布基本均匀,且随着励磁电流的增大而增大,当励磁电流为3.0A时,工作区域的磁感应强度可以达到0.9T;实验结果表明,该磁流变剪切屈服应力测试仪能满足磁流变液特性测试的需要。     

深孔加工机器人结构设计与动态性能分析

对深孔加工机器人的机械本体结构和步进原理进行了设计和研究,得出了具体的设计方案.在Pro/E软件中建立了机器人三维实体模型,对模型进行了质量、间隙和干涉检测.在此基础上采用有限元分析方法,应用ANSYS10.0对机器人整体结构进行有限元分析计算.实验结果表明,该装备能够实现在管件内的行走和进行切削加工,满足设计要求.     

三维巨磁阻磁场传感器的电路设计和实验标定

电磁场检测是进行雷电研究的重要手段。针对电磁场检测电路的器件选取、实现功能和抗干扰性设计等问题进行了详细研究,对基于光信号传输的三维巨磁阻磁场传感器进行了优化设计和构建。通过标定实验,得到传感器在3个轴向上的标定系数。在实验数据分析中,对采集到的数据进行合成,得到合成场的源波形和探头波形图,并进行了实验波形图的对比分析,结果表明巨磁阻传感器的源波形和探头波形具有很好的一致性,能够满足空间磁场的测量要求。     

正方形亥姆霍兹线圈的磁场均匀性

利用三个正方形亥姆霍兹线圈构建三维匀强磁场,并分析其匀强磁场区域特性。将正方形亥姆霍兹线圈视为四段载流导线,采取分段计算然后矢量叠加的方法,分析正方形亥姆霍兹线圈轴线上和空间磁场强度及其均匀性,及其仿真数据结果。最后得到正方形亥姆霍兹线圈三维匀强磁场的结构模型及相关数据分析,证明了三维亥姆霍兹线圈产生的磁场满足匀强磁场要求。     

超磁致伸缩泵驱动磁路建模及数值分析

提出了一种面向固液混合作动器的新型超磁致伸缩泵结构。对超磁致伸缩泵驱动磁路进行了数学建模,采用有限元法对其磁场分布进行了数值模拟,并与理论计算结果进行对比,发现超磁致伸缩棒上磁感应强度的理论计算值与仿真结果基本吻合。采用磁场有限元法分析了超磁致伸缩棒的轴向磁场与径向磁场均匀性,发现径向磁场均匀性明显高于轴向;针对不同长度的棒进行了轴向磁场均匀性分析,揭示了其影响与作用规律;在此基础上对驱动磁场进行了动态数值模拟,发现在输入电压恒定时超磁致伸缩棒内的磁感应强度随着输入信号频率的提高而衰减,实验与仿真结果的对比验证了仿真的正确性。     

超磁致伸缩换能器驱动磁场均匀性的研究

给出超磁致伸缩换能器驱动磁场均匀性概念后,论述了超磁致伸缩换能器驱动磁场宜用电磁感应强度表示。建立了ANSYS2D有限元模型,分析了超磁致伸缩棒、线圈长度、磁路闭合与否、补偿线圈等对磁场均匀性的影响,得出了明确的结论。该分析结果已经用于指导超磁致伸缩换能器的设计,取得良好的效果。     

薄膜在流延辊上冷却过程温度场的数值模拟研究

为了获得较高表面质量的流延膜片,采用流场仿真手段,对薄膜在流延辊上的冷却过程进行了温度场的数值模拟,并探讨了流延辊直径、螺旋流道导程和流道尺寸对流延膜冷却效率及表面温度均匀性的影响。结果表明,流延膜的冷却效率及表面温度均匀性均随着辊直径的增大先减小再增大;减小流道的宽高比和导程,有助于提高膜片的冷却效率;增大流道的宽高比,减小导程,有助于提高膜片表面的温度均匀性。采用正交试验设计,对辊直径、流道导程、流道尺寸这3个因素进行了响应面分析及结构优化,优化后的温度均值及温度极差值分别较最初值降低了0.082 K和1.639 K。此研究为改善流延膜表面质量提供了理论依据。     

电场与磁场对滚动轴承寿命的影响

结合电场或磁场对滚动轴承寿命的影响，从电蚀失效的机理、实验研究方法与理论分析方法及其结果等方面进行了分析，提出了理论研究中有待解决的问题，指出了这类轴承寿命试验研究的特点与进一步发展的方向。     

一种流体驱动式模块化软体仿生象鼻关节变刚度结构设计及仿真分析

在兼顾软体抓持装置顺应性的前提下,为进一步提升其承载能力,提出一种采用磁流变液变刚度控制的流体驱动式模块化软体仿生象鼻机构。建立了仿生象鼻关节变形量和刚度理论数学模型;利用有限元分析方法基于Yeoh模型对不同结构参数的仿生象鼻关节进行了变形仿真分析,在相同压力下优选出了变形量最大的模型结构和确定了最佳输入气体压力值;对关节变形后两端电磁铁的叠加磁场分布进行了有限元仿真,通过分析磁场分布均匀性初步确定了两端电磁铁形成磁场的最佳距离即关节长度;最后对不同长度关节进行了变形仿真分析,综合考虑磁场分布均匀性和变形量,通过两者的最优组合确定最终关节长度,验证了仿生象鼻的多自由度变形和可变刚度特性。     

磁粒光整加工基础研究

研究了磁场分布，磁场力及材料去除规律并进行相应的实验分析，从理论上证明了加工区域内磁场分布不均匀而导致的磁粒流动及磁刷形成的变化，是影响磁粒切削性能的关键因素；实验研究了磁场力、磁极形状对切削量的影响规律，结果与理论解析一致；而润滑剂可大幅度提高去除量，且表面粗糙度存在最佳值。研究成果为深入系统地研究加工机理提供理论依据和实践基础。     

基于有限元LD10CS铝合金电磁搅拌焊接外加磁场的优化设计

针对LD10CS铝合金电磁搅拌焊接过程,采用有限元数值分析方法,对电磁搅拌外加磁场分布进行了研究与分析,讨论了铁心媒质、线圈位置等因素对外加磁场分布及其均匀性的影响,并在充分考虑焊炬结构的同时,根据磁场分布均匀性依据,对电磁搅拌焊接过程励磁线圈进行了工程设计,获得了较好焊接的效果,为电磁搅拌焊接生产提供了良好的指导。     

经颅磁刺激线圈结构设计分析综述

为了优化磁刺激线圈设计,解决磁场聚焦性不足的问题,并为以后经颅磁刺激(TMS)线圈结构的进一步改进提供设计依据,将经颅磁刺激技术更好的应用到临床治疗和科学研究中,在深入查阅研究相关文献的基础上,介绍了现有的几种典型线圈结构,并对经颅磁刺激中使用的不同线圈以及其在空间中产生的电场和磁场的强度和分布进行了分析、对比,研究了不同线圈结构的聚焦性和应用场合。研究结果表明:现有的改进型线圈结构虽然都具有自身的优点,并且在聚焦性或刺激深度方面大大超越了传统线圈,但结构过于复杂,能耗过高,实用性不足,在需要精确刺激靶点区域的情况下仍然不能提供令人满意的空间分辨率,因此经颅磁刺激线圈结构的进一步优化设计仍然具有很大的提升空间。     

簧上质量对油气弹簧阀系设计参数的影响

利用开阀压力和流量以及阀片变形之间的关系,分别建立了油气弹簧节流缝隙和单片节流阀片厚度与单轮簧上质量之间的关系式。在此基础上,对单轮簧上质量对阀系设计参数的影响因素进行了分析,求取了单轮簧上质量影响系数。通过实例,分别利用解析设计法与质量影响系数推算设计方法,对油气弹簧阀系参数进行了设计,对参数设计结果进行了比较和校核,并对设计的油气弹簧进行了特性试验。设计和试验结果表明,单轮簧上质量对油气弹簧阀系设计参数有影响,阀系参数的质量影响系数推算设计方法是可靠的。