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高速离心机永磁轴承仿真系统研究

作　者: 饶显俊
导　师: 郭克希
学　校: 长沙理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 仿真系统可视化建模有限元分析永磁轴承二次开发
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

轴承是离心机中重要的基础零部件,起着支承轴和轴上零件并减小相对运动处摩擦的作用。随着永磁轴承研究的深入和应用范围的扩大,采用永磁轴承替代常规轴承,为解决高速离心机高速旋转时的支承研究开拓了新的领域。永磁材料研究上的突破性进展,带动了永磁轴承研究的深入。现代生产模式的变革,更新了传统的设计方式。本文在广泛收集资料、分析国内外高速离心机研制,永磁轴承及相关技术研究的基础上,结合现代可视化建模和仿真技术,研究永磁轴承在离心机高速转子系统的应用。参考一种已规划的新型永磁轴承的结构,根据离心机的中心转轴的系列值,确定永磁轴承在该结构下的系列值,建立这些系列结构尺寸的三维模型数据库,对此结构下的永磁轴承的静磁场、承载力、极限转速和临界转速进行深入研究。基于VB平台开发了高速离心机永磁轴承仿真系统,主要包含三维仿真模型的建立、样机的生成和有限元分析计算三个模块。通过VB语言对造型软件Solidworks进行二次开发,实现三维参数化仿真模型和虚拟样机的自动建立;用VB语言结合APDL对有限元分析软件ANSYS进行二次开发实现永磁轴承性能的自动分析。所研发的永磁轴承仿真系统,便于永磁轴承在一定结构不同参数下,快速更新模型,进行有限元仿真分析。上述的研究方法与成果丰富了高速离心机和永磁轴承的研究内容,为高速离心机转子系统的研究探索了高质量低成本的设计分析方法。课题的研究具有一定的工程现实意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题来源及论文研究的目的与意义  10
  1.2 国内外高速离心机研究现状  10-13
  1.3 国内外永磁轴承研究现状  13-16
    1.3.1 永磁轴承的研究发展  13-15
    1.3.2 永磁轴承的应用概述  15
    1.3.3 永磁轴承的特点  15-16
  1.4 论文工作及内容安排  16-17
    1.4.1 论文主要研究内容  16
    1.4.2 研究方法与步骤  16
    1.4.3 论文内容安排  16-17
  1.5 本章小结  17-18
第二章高速离心机转子系统的结构  18-29
  2.1 引言  18
  2.2 离心机转子系统的基本结构  18-20
  2.3 高速离心机转子系统支承件结构  20-22
    2.3.1 永磁轴承分类  20
    2.3.2 永磁轴承经典结构  20-22
  2.4 高速离心机永磁轴承结构设计  22-26
    2.4.1 高速离心机永磁轴承结构模型  22-23
    2.4.2 高速离心机永磁轴承的工作原理  23-24
    2.4.3 高速离心机永磁轴承的结构计算  24-26
  2.5 永磁材料  26-28
    2.5.1 永磁材料的功能特性  26-27
    2.5.2 永磁材料的发展  27-28
    2.5.3 永磁体的磁化  28
  2.6 本章小结  28-29
第三章永磁轴承三维参数化建模  29-43
  3.1 引言  29
  3.2 定义永磁轴承结构系列  29-33
    3.2.1 永磁轴承参数化设计  29-31
    3.2.2 永磁轴承系列定义  31-33
  3.3 参数化仿真建模环境  33-37
    3.3.1 三维造型软件的选择  33-34
    3.3.2 永磁轴承在SolidWorks 下的建模方法  34-36
    3.3.3 SolidWorks 的二次开发原理  36
    3.3.4 SolidWorks 二次开发工具  36-37
  3.4 参数化自动建模的实现  37-42
    3.4.1 永磁轴承零部件的自动建模  37-40
    3.4.2 永磁轴承的自动装配  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章永磁轴承特性分析与仿真  43-60
  4.1 引言  43
  4.2 高速离心机永磁轴承静态特性仿真分析  43-51
    4.2.1 静态分析的理论基础  43-45
    4.2.2 静态特性分析的方法与计算模型  45-48
    4.2.3 静态特性仿真分析  48-51
  4.3 高速离心机永磁轴承动态特性仿真分析  51-55
    4.3.1 动态特性分析理论基础  51
    4.3.2 动态特性分析计算  51-55
  4.4 高速离心机永磁轴承特性自动分析实现  55-59
    4.4.1 ANSYS 二次开发原理  55-57
    4.4.2 ANSYS 二次开发工具  57
    4.4.3 基于VB 的ANSYS 调用  57-58
    4.4.4 特性分析的自动实现  58-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章高速离心机永磁轴承仿真系统  60-69
  5.1 引言  60
  5.2 仿真系统分析  60
  5.3 仿真系统设计流程  60-62
  5.4 高速离心机永磁轴承仿真系统开发  62-68
    5.4.1 仿真系统开发工具  62
    5.4.2 仿真系统开发框架  62-63
    5.4.3 仿真系统人机交互界面  63-64
    5.4.4 仿真系统模块设计  64-68
  5.5 高速离心机永磁轴承仿真系统打包  68
  5.6 本章小结  68-69
第六章全文总结与展望  69-71
  6.1 本文研究工作总结  69
  6.2 持续研究工作及展望  69-71
参考文献  71-74
致谢  74-75
附录A 攻读学位期间发表论文  75

高速离心机永磁轴承仿真系统研究

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