環(huán)型球柵電磁式檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、扭矩是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要參數(shù)，通過測(cè)量扭矩能夠很好地了解傳動(dòng)系統(tǒng)的工作情況，為安全監(jiān)控、優(yōu)化設(shè)計(jì)和提高系統(tǒng)效率提供相關(guān)的重要信息。目前能用于扭矩測(cè)量的傳感器種類繁多，有的甚至達(dá)到了很高的精度，但針對(duì)高溫下、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)沖擊等極端惡劣環(huán)境下的扭矩測(cè)量仍無有效檢測(cè)方法。
　　 論文針對(duì)上述極端惡劣環(huán)境下的機(jī)械轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量問題，在國家自然科學(xué)基金“基于球?qū)ΨQ的交流電磁感應(yīng)環(huán)型陣列器原理研究”(項(xiàng)目編號(hào)：50975300)和高等學(xué)校

2、博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金“基于環(huán)形空間陣列的扭矩測(cè)量原理研究”(項(xiàng)目編號(hào)：20100191110038)項(xiàng)目資助下，在提出的一種由環(huán)型球柵和電磁式檢測(cè)器組成的非接觸扭矩測(cè)量原理基礎(chǔ)上，從提高環(huán)型空間陣列扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)合理性和可靠性出發(fā)，討論了傳感器的測(cè)量原理，并結(jié)合電磁學(xué)理論，重點(diǎn)對(duì)電磁式檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為深入的分析討論與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。
　　 論文首先從環(huán)型球柵扭矩測(cè)量原理分析入手，對(duì)環(huán)型球柵扭矩測(cè)量相關(guān)技術(shù)及環(huán)型球柵扭矩測(cè)

3、量系統(tǒng)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析與討論，對(duì)現(xiàn)有傳感器結(jié)構(gòu)上存在的相關(guān)問題進(jìn)行了較為深入的分析研究。
　　 其次在以上分析、討論、研究的基礎(chǔ)上，開展了環(huán)型球柵扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，重點(diǎn)開展了電磁式檢測(cè)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。提出了優(yōu)化方案，設(shè)計(jì)出新的傳感器結(jié)構(gòu)且進(jìn)行了詳細(xì)描述；并從電磁學(xué)原理的角度出發(fā)，對(duì)電磁檢測(cè)器的優(yōu)化原理進(jìn)行了分析，論證了新結(jié)構(gòu)的合理性與可靠性；闡述了優(yōu)化后的傳感器信號(hào)處理方法與兩個(gè)環(huán)型球柵之間的信號(hào)相位差計(jì)算方法

4、，并對(duì)優(yōu)化后傳感器測(cè)量原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了較為深入的分析研究。
　　 以ANSOFT有限元分析軟件為工具，建立了傳感器的三維模型，分析了傳感器在轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)情況下的磁場(chǎng)變化特點(diǎn)。通過改變傳感器模型的各項(xiàng)參數(shù)，探討傳感器結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)以及優(yōu)化傳感器性能的方法。
　　 最后，通過搭建扭矩測(cè)量平臺(tái)，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的環(huán)型球柵扭矩傳感器了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了環(huán)型球柵電磁式檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)及環(huán)型球柵扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的合理性及可靠性。