电驱气动交变冲击系统多场协同分析

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1、硕士学位论文电驱气动交变冲击系统多场协同分析作者姓名袁林燕学科专业机械电子工程指导教师丁问司教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年4月Multi-fieldSynergyAnalysisofElectricPneumaticDriveAlternatingImpactSystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YuanLinyanSupervisor：Prof.DingWensiSouthChinaUniversityofTechn

2、ologyGuangzhou,China分类号：U455.3+2学校代号：10561学号：201220100680华南理工大学硕士学位论文电驱气动交变冲击系统多场协同分析作者姓名：袁林燕指导教师姓名、职称：丁问司教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：机械电子工程研究方向：现代流体传动及控制论文提交日期：2015年4月21日论文答辩日期：2015年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：杜群贵委员：成国真谢小鹏陈东张勤华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在

3、导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名日期：？〇次年6月W日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可

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5、）：摘要电驱气动交变冲击锤是一种基于气垫原理的既冲击又旋转的手持式气动冲击机械，交变冲击系统是改善该类气动冲击锤冲击输出特性与提高撞击能的关键。然而，国内外对电驱气动交变冲击系统的动力学分析和交变冲击特性的检测方面的研究仍较少。基于此，本课题从动力学和电磁学角度对交变冲击系统的交变冲击特性做了较系统的研究，主要有以下几个方面的研究内容：首先，从空气动力学、牛顿力学角度分析了电驱气动交变冲击系统冲击活塞的运动规律，并对其进行受力分析，主要包括冲击活塞两侧受到的压差力和O型密封圈往复直线运动时冲击活塞所受到的摩擦力。在此

6、基础上分析密封圈的摩擦机理，并建立其力学模型，得出O型圈摩擦力对撞击能输出的影响。其次，基于电磁感应原理在原有直线交变冲击机构上进行磁电式速度传感装置的结构设计，并基于电磁学理论对其进行磁路设计，完成了磁路的磁导计算、永磁体工作点的确定和工作气隙的设计。再次，从电磁场有限元分析理论出发，在ANSYSMaxwell软件中针对基于电磁感应法的直线冲击机构检测系统进行二维瞬态电磁场分析，重点分析了交变冲击过程中检测系统的磁场分布情况，以及气缸材料、绕组线圈位置和线圈匝数等关键结构参数对线圈绕组感应电动势的影响，并在此基础上

7、优化电驱气动交变冲击系统的输出特性。最后，通过试验，将电磁场仿真计算结果与试验结果进行比较，验证了电磁场磁路模型和仿真模型的正确性，且证实了采用磁电式速度传感器进行交变冲击特性检测方案的可行性。研究结果表明，电磁场仿真结果与试验结果相吻合，验证了仿真模型的正确性。直线冲击机构检测系统中气缸材料、绕组线圈位置、线圈匝数等参数影响线圈绕组中感应电动势的大小，且O型密封圈摩擦力会对撞击能输出产生阶段性影响。研究结论为优化电驱气动交变冲击系统的交变冲击特性提供了一定的参考与指导。关键词：直线冲击机构；检测；电磁场；ANSYS

8、Maxwell；摩擦力IAbstractAsakindofhandheldelectricpowertool,electricpneumaticdrivealternatingimpacthammerworkswiththemoodofshockingandrotatingbasedonaircushionprinciple.Pneumatic