環(huán)形球柵扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)分析與原理研究.pdf

1、扭矩是反映旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)性能的重要參數(shù)之一，通過(guò)扭矩測(cè)量，可以獲得評(píng)價(jià)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能參數(shù)，為系統(tǒng)安全預(yù)警、設(shè)備改進(jìn)和優(yōu)化效率提供科學(xué)的依據(jù)。目前，國(guó)內(nèi)外用于扭矩測(cè)量的方法很多，但針對(duì)惡劣環(huán)境下、可靠工作的扭矩測(cè)量及傳感器的研究，仍然是一個(gè)比較薄弱的環(huán)節(jié)。
　　論文針對(duì)惡劣環(huán)境下的機(jī)械轉(zhuǎn)軸扭矩動(dòng)態(tài)測(cè)量問(wèn)題，在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于球?qū)ΨQ的交流電磁感應(yīng)環(huán)型陣列器原理研究”資助下，在提出的一種由環(huán)形球柵和磁電式檢測(cè)器組成的非接觸式扭矩測(cè)量

2、方法的基礎(chǔ)上，首先從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合磁路理論，提出一種新的磁電式檢測(cè)器設(shè)計(jì)思想，使得傳感器結(jié)構(gòu)更加符合設(shè)計(jì)要求；其次對(duì)新設(shè)計(jì)的傳感器測(cè)量原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)展開(kāi)了較為深入的研究，通過(guò)有限元分析軟件，對(duì)采用新型的球感檢測(cè)器的傳感器的磁場(chǎng)進(jìn)行模擬仿真，討論其電磁分布特性，探索傳感器輸出電勢(shì)信號(hào)變化的特征和規(guī)律；最后在傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)傳感器實(shí)物模型進(jìn)行了信號(hào)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。
　　論文還結(jié)合球柵位移測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)，重點(diǎn)探討了扭矩與被測(cè)參數(shù)之間的關(guān)系。

3、根據(jù)環(huán)形球柵的特殊結(jié)構(gòu)，依據(jù)磁路理論，建立以獨(dú)特的勵(lì)磁系統(tǒng)為條件的球感檢測(cè)器測(cè)量原理及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，得出檢測(cè)器輸出感應(yīng)電勢(shì)與磁路氣隙大小的數(shù)學(xué)關(guān)系。研究磁路氣隙與圓軸扭轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，并根據(jù)扭轉(zhuǎn)角測(cè)量扭矩原理，建立系統(tǒng)的扭矩測(cè)量理論。
　　研究以ANSYS有限元分析軟件為工具，分別分析了傳感器在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)情況下的磁場(chǎng)變化特點(diǎn)。以磁通密度分布規(guī)律為依據(jù)，研究氣隙和磁靴的變化對(duì)磁場(chǎng)磁路的影響。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，研制了傳感