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磁悬浮飞车工作特性研究

作　者: 成梦林
导　师: 王晓光
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 磁悬浮飞车 工作特性 摩擦
分类号: U266.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 68次
引　用: 1次
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内容摘要


磁悬浮飞车是一种利用磁悬浮技术将所述的飞车车体悬挂于架空的轨道上,由飞车上的螺旋桨动力驱动器向后产生气流的反作用力驱动飞车沿轨道运动。由于飞车悬挂在空中与轨道没有接触摩擦,因此可以避免由摩擦带来的功率损耗,使飞车的高速运动成为可能。磁悬浮飞车装置的设计主要有两个方面的创新：一是在控制原理上进行了大大的简化,从传统的磁悬浮列车的五自由度控制简化成两自由度控制,控制自由度的简化一方面带来了结构上的简化设计,另一方面也使得控制成本和控制难度大大下降,同时提高了可靠性；二是将磁悬浮技术与螺旋桨式动力相结合,避免了在导轨上铺设驱动电磁线圈,从而从根本上消除了悬浮磁场与驱动磁场可能带来的干扰问题,也使得本设计制造成本大大降低。本文主要介绍了磁悬浮技术的起源和发展,指出磁力轴承是磁悬浮技术应用的典型代表产品,包括移动支承磁力轴承领域中典型应用磁悬浮列车和旋转支承磁力轴承领域中的典型应用磁悬浮主轴。接着简要介绍了磁悬浮飞车装置的结构和控制,在此基础上进行磁悬浮飞车工作特性研究,包括飞车的起动特性和运动特性,研究集中在测量飞车装置在起动和运行时的等效摩擦系数。并对实验数据进行了详细的分析,得出了在特定的结构和控制条件下,移动支承磁力轴承等效动摩擦系数大于等效静摩擦系数的结论,这一点是磁力轴承的摩擦特性与传统摩擦的典型区别。论文对这一结论进行了深刻分析,指出控制电流的变化是摩擦特性改变的根本原因。论文还首次从控制的角度研究其对磁悬浮飞车的工作特性的影响,也是对磁力轴承的摩擦特性的影响研究。研究得出结论：电流波动情况越大时,磁悬浮飞车运行时所受的摩擦阻力也越大。这与磁滞理论、涡流损耗理论相符合。

全文目录


中文摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-21
  1.1 磁悬浮技术的起源与发展  8-10
  1.2 磁悬浮技术的主要应用领域  10-16
    1.2.1 旋转支承磁力轴承  10-13
    1.2.2 移动支承磁力轴承  13-16
  1.3 与本论文相关的国内外研究现状  16-19
    1.3.1 磁悬浮列车的驱动方式  16-17
    1.3.2 磁力轴承的摩擦特性  17-19
  1.4 本论文的研究工作  19-20
    1.4.1 论文的研究目的  19-20
    1.4.2 论文的研究内容  20
  1.5 本文课题支撑  20-21
第2章 磁悬浮飞车装置的结构与控制  21-30
  2.1 磁悬浮飞车装置设计原理  21-23
  2.2 磁悬浮飞车结构  23-26
  2.3 磁悬浮飞车的控制系统  26-29
    2.3.1 硬件部分  26
    2.3.2 软件部分  26-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 传统机械轴承摩擦特性研究方法  30-40
  3.1 轴承摩擦特性研究的必要性  30-32
  3.2 轴承摩擦力矩的实验测量原理  32-38
    3.2.1 力矩平衡法测量轴承的摩擦力矩  33-36
    3.2.2 能量转化法测量轴承的摩擦力矩  36-37
    3.2.3 传递法测量轴承的摩擦力矩  37-38
  3.3 常用轴承的摩擦系数  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 磁悬浮飞车的工作特性  40-53
  4.1 磁悬浮飞车起动特性  40-45
    4.1.1 等效静摩擦系数测量原理  40-41
    4.1.2 框式水平仪的使用与读数  41-43
    4.1.3 应用框式水平仪测量磁力轴承等效静摩擦系数  43-45
  4.2 磁悬浮飞车的运动特性  45-48
    4.2.1 等效动摩擦系数的测量原理  45-46
    4.2.2 AVIMECA2.7软件介绍  46-47
    4.2.3 等效动摩擦系数的测量实验  47-48
  4.3 实验结果分析与探讨  48-50
  4.4 磁悬浮飞车驱动装置选型分析  50-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章 悬浮控制对磁悬浮飞车工作特性的影响  53-67
  5.1 平衡位置的改变对摩擦特性的影响实验  53-60
    5.1.1 对静摩擦特性的影响实验  53
    5.1.2 对动摩擦特性的影响实验  53-59
    5.1.3 实验结果分析与讨论  59-60
  5.2 偏置电流的改变对摩擦特性的影响实验  60-66
    5.2.1 对静摩擦特性的影响实验  60
    5.2.2 对动摩擦特性的影响实验  60-65
    5.2.3 实验结果分析与讨论  65-66
  5.3 本章小结  66-67
第6章 总结与展望  67-70
  6.1 总结  67-68
  6.2 展望  68-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
学习期间发表的学术论文  75

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 机车工程 > 动车、动车组（动力列车） > 非轮轨系机车，磁浮、气浮动车
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