永磁齿轮特性仿真及其在人工心脏中的应用研究

摘要

随着永磁材料的发展，各种永磁机构不断出现。永磁齿轮是一种新型传动机构，可在空间中无接触传递动力和运动。 本文在分析永磁齿轮磁场和转矩计算理论的基础上，利用Ansoft电磁计算软件计算了平行轴永磁齿轮的矩角特性曲线，并研究了恒定负载下永磁齿轮的转速波动情况。 探讨了磁极数、气隙、永磁材料、工作温度、退磁和屏蔽罩对永磁齿轮传递最大转矩的影响。探讨了永磁齿轮尺寸形状对传动转矩的影响，计算了外径系数、内径系数和轴长系数对永磁齿轮传递最大转矩的影响，得出了最大转矩与这些系数的关系。提出了永磁齿轮机构设计的一些步骤，为永磁齿轮使用者提供了设计方法和理论依据。 计算了斜齿永磁齿轮机构的转矩和转速特性，同时研究了内啮合永磁齿轮的矩角特性曲线。计算了直齿永磁齿轮在不同交错角下的矩角特性曲线，分析了交错角对直齿永磁齿轮传动转矩的影响，探讨了气隙对交错轴直齿永磁齿轮的影响。研究了永磁圆锥齿轮传动的结构设计和矩角特性，分析了最大转矩与气隙和轮齿厚度的关系。研究了交错轴斜齿永磁齿轮传动，得出其矩角特性曲线，分析了其转矩特性。 实验方面，永磁齿轮可以应用在人工心脏的设计中。论文介绍了人工心脏模拟装置的设计制作和实验，从而验证了永磁齿轮作为人工心脏驱动机构的可行性。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1国内外永磁齿轮的研究现状

1.1.1永磁齿轮的提出和定义

1.1.2永磁齿轮的特点

1.1.3永磁材料的特性和应用

1.1.4永磁齿轮的常见结构形式

1.1.5永磁齿轮的国内外研究现状

1.2人工心脏的发展现状

1.2.1研制人工心脏的必要性

1.2.2现有各种人工心脏驱动技术比较

1.3本文的主要研究内容

1.3.1永磁齿轮传动结构仿真计算研究

1.3.2永磁齿轮在人工心脏中的应用试验研究

1.4论文章节安排

第二章永磁齿轮磁场计算理论分析

2.1磁场计算方法概述

2.2永磁体计算的数学模型

2.3永磁齿轮传动机构的物理模型

2.4有限元法计算永磁齿轮磁场

2.5永磁齿轮传动转矩的计算

2.6用现有有限元软件计算

2.7本章小结

第三章平行轴永磁齿轮特性研究

3.1永磁齿轮转矩曲线研究

3.2永磁齿轮的转速特性

3.3永磁齿轮机构优化设计研究

3.3.1永磁齿轮极数对传动转矩和传动比的影响

3.3.2永磁齿轮工作气隙对传动转矩的影响

3.3.3永磁齿轮材料对传动转矩的影响

3.3.4退磁和工作温度对传动转矩的影响

3.3.5屏蔽层对传动转矩的影响

3.3.6永磁齿轮尺寸对传动转矩的影响

3.3.7永磁齿轮结构优化设计

3.4斜齿永磁齿轮机构的研究

3.5内啮合永磁齿轮机构的研究

3.6本章小结

第四章交错轴永磁齿轮特性研究

4.1具有一定交错角的直齿永磁齿轮

4.2永磁圆锥齿轮机构

4.3交错轴斜齿永磁齿轮

4.4本章小结

第五章人工心脏模拟装置的设计制作和实验

5.1实验目的

5.2人工心脏模拟装置的设计

5.2.1人体生理正常值

5.2.2确定设计方案

5.3实验结果

5.4实验有待改进方面

5.5本章小结

结束语

本文所做的工作

下一步工作展望

参考文献

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致谢

论文答辩说明