机械设计专业毕业设计(论文)外文资料翻译机电驱动综合设计

毕业设计(论文)外文资料翻译学 院： 机械工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化 DZ机械074 学生姓名： 学 号： 指导教师： 外文出处：(外文) Reading Knowledge Show 附 件：1.外文资料翻译译文； 2.外文原文 指导教师评语：签名： 年 月 日机电驱动综合设计摘要：这篇论文描述工作一个整合电机械促动器件打算作为一个权威技术来满足未来的的飞机需求，那就是一个大型民用飞机对一个典型中扰流板驱动系统的要求。本文将详述发动机直接连接一个滚筒螺丝，没有任何中间齿轮箱的设计与分析。设计的主要目标是综合传动机构的各项指标，即降低重量、减小体积与误差、降低成本。 一.简介随着现代飞机朝着电动新时代和配电系统方面方面发展，有一些新型驱动器工作时将使用电荷。深入研究中的一项是初级和中级的飞行驱动表面。执行机构提供了使用电子的独特优点和没有液压供应时的所有相关缺点。电气提供执行机构可以分为EHAs(电液动执行机构)和EMAs(机电致动器)。EHAs调速泵包括提供本地的液压驱动系统，虽然EMAs往往只是一个变速电机驱动连接到球或辊螺丝穿过一个齿轮箱。尽管EMAs具有自动的泄漏解决方案,但EHAs通常宁愿在EMAs安全关键时使用可能性问题EMAs机械堵塞。正在从从材料表面质量方面研究EMAs的干扰问题，从中找到安全、有效的方法解决EMAs的干扰问题。使用电机可以减少一些EVA的干扰。这项工作将着眼于驾驶滚筒螺丝直接连接到电机的协调问题，而不是通过齿轮箱驱动。一个可预见的优点是减少干扰的概率和提高驱动系统的可靠性。另一方面，有人认为电机直接耦合会导致更大的电机转矩，从而成为较重的，更大的执行机构。这项设计工作着眼于综合机和辊螺杆设计，在改善执行机构的可靠性的同时并使齿轮系统达到同一功率密度。班机表面EMAs通常包含一个通过齿轮箱接一个压头或者辊螺丝的高速马达。对于一个给定的功率，速度越快电动机越小，但齿轮的尺寸将变大，从而齿轮箱的体积与重量都会很大。另一个实现高功率密度的方法是使用高杆号机。磁性物质的活性会阻碍转子的极数上升，从而机器的中心会留有一中空的空间。这样做是为了整合内部的转子球或滚子螺杆螺帽，并用一高杆编号机驱动。二航空航天应用机械设计问题除了误差允许和可靠性是由飞行表面和备份驱动器数量外，任何航空运行驱动器的总体要求都是最小尺寸，重量和成本。满足误差允许的最好途径是重复使用运行组件。可以通过多次使用整个驱动器来实现，或者通过独立重复系统来实现，重复次数由特定组件的可靠性决定。独立系统的误差拓扑分析很重要，可以最大限度地减少常见故障出现的可能性。最终，成本和尺寸的优化在很大程度上取决于执行器的功能。从电力传动的角度，往往认为电机本身的误差范围在一定范围内有效，不需要再重复进行分析。这通常是靠设计电路的短路保护和短路保护实现的。使用多相电机确保相绕组与电场提供的磁力、电力和一些物理解耦。使用多相电机的主要缺点是电动力和电控的可靠度低。另一种折中途径是确定使用电机的类型。如果是交流电动机，通常首选正弦式交流电动机，其明显的优点是当直流环节消灭和电解电容器1,2不可靠时，在交流配电系统中，与矩阵转换器有很好的兼容性。由于具有较高的磁场和物理耦合绕组，在它们的一些传统形式下，正弦电机被认为是不会有误差的。非正弦电机允许有一定的误差，但不能和矩阵转换器一起使用，一起使用会使传输电流失真。正弦式电机的压紧线圈把各相按所需要求隔开，在这个应用中看似是一个很好的解决方法3,4。A）齿轮与直接驱动系统采用直接驱动系统有许多优势。去除中间齿轮箱有以下几个优点：1）减少元件；2）减少干扰率从而增加可靠性； 3）提高系统效率；4）减少惯量；这可使执行元件的重量和体积减少。去除了中间变速箱，系统效率提高将体现在一个低功率的机构上。至于有关的惯性，主要取决于执行机构所要求的加速和周期循环特性。在已经改进的系统中，电动机的惯性量可提高五倍，用轮系代替齿轮箱直接驱动系统。三.MID的扰流器作动系统在这项研究中，所考虑的是一个中等扰流飞行表面对大型民用飞机的影响。一种用高速马达与传动比为6:1的减速传动箱相联结的EMA已经被开发出来了。一种在滚轴螺杆末端没有变速箱且能满足同样性能的新设计方案，正在被考虑，并与现有的执行机构进行比较。扰流层对飞行有双重影响。它可以像它的名字所暗示的那样，通过破坏机翼表面气体流动，从而影响飞机上升，它也具可以协助副翼飞行。扰流器工作的主要功能是充分延伸曲面和破坏径流梯度。配合使用时，即使是较小动作也能与副翼高速响应。由于扰流层表面的双重作用，对所使用的执行器的性能要求很高。该扰流占空比变化在飞行期间，着陆阶段具有较高的关税和较低的期间邮轮之一。扰流层在起飞、下和降落过程中周期性变化。扰流层的全面动作是在下降与着陆时。在低空巡航时，有一点帮助。通常对执行机构本身进行改动，减少气动力对机翼表面作用。盘旋结合扰流层时，这对执行机构的要求更复杂。对执行器的动态要求变得非常高，当按下时不进行了制动时，那么稳定状态的背压就需进行处理。这两个因素导致的扰流情况很相似，这样初选的效率对驱动器性能很重要。在紧急情况下发生在致动时，还有一些特殊要求。一种是终止起飞，另一种是在机舱减压的情况下紧急下降。这最后一种情况对扰流器要求最大，因为它需它需要几分钟内全部完成 四机械设计 这台机器已符合所有的瞬态和稳态规格要求，且使机器尺寸降到最低。这台机器的大小主要受受物理尺寸限制，还应考虑加载特征和执行器使用温度范围。内部转子直径由定子大小决定，而定子外径大小取决于外包装尺寸。表面安装磁铁机是由于有较大的扭矩与相对较低的离心力，在运行时才有较大的变速范围A）极数如果每极每相的槽数保持不变，极数上升会使包装铜减少。这是为了减少数量和槽内填充物，实现必要的隔离、模块化的伤口相绕组机器因素也被考虑在内。这些是机器有连续或者交替牙齿周围缠绕线圈的，并且每极每相的数量小于1插槽。这项工作的两个考虑机器是20和22杆机，双方有一个24槽定子。图1显示了20杆机的横截面。极数为一间，从而对电力供应的限制频率选择了妥协，最小直径的转子内部是用来适合在中心辊螺母和外面的定子直径驱动器的，他有限的物理空间适合英寸的插槽数，这样才能有一个基本的因数高的绕组与相绕组之间的隔离高位槽和隔离填充因子。B）绕组配置对于一个传统的分配伤口机，三相20极电机最少槽数为60。这将导致与大底在一机卷绕长度，低铜堆积因子和磁物理的高度耦合和磁绕组。要一个集中激电动机，具有接近的插槽数的极点是归纳到一个高的根本因素，线圈间距以及高频率，低幅度齿槽转矩。对这些类型的绕组的主要缺点是高的定子磁势谐波含量。图1. 24槽20极电机的几何形状a)24槽20杆所有的牙齿伤口 b)24槽22杆所有的牙齿的伤口c)24槽20杆交替的牙齿伤口 d)24槽22杆交替的牙齿的伤口图2. 线圈电动势相量图表1. 绕组因素齿型绕组磁极对数定子槽数Dist. Fac.Coil P Fac.Wind. Fac.20240.9660.9660.93315622240.9580.9910.949378交替齿型绕组磁极对数定子槽数Dist. Fac.Coil P Fac.Wind. Fac.202410.9660.96622240.9660.9910.957306图2a和2b代表每个线圈一轮的根本电动势相量每一颗锯齿的20和22极电机分别。这两种情况是有关北部和因此没有在MMF分配或在相电动势任何偶次谐波机南北两极的对称性。然后为3相24槽20极电机定子磁势谐波发生，一个2极场基本场在2，10，14，22,26，.，被定义为一个波长的 对24槽22极电机的谐波磁势，发生在1,5,7,11,13，.这些谐波有可能造成不良影响，如饱和度，噪音，并在磁铁涡流损耗过大，数量，转子铁和任何导电护袖。有一个大的气隙，表面贴装永磁电机，所有这些寄生影响程度相对较小。 为了有一个绕组相间的替代安排，要通过物理隔离。这是基本实现由数量减少一半的线圈，线圈的锯齿和圈数增加一倍。这样的电磁场相量图绕组线圈产生如图所示。 2.c为20极电机图。 2.d机的22杆。这些机器将有人造纤维为锯齿时，所有伤口上面列出的内容相同的情况下谐波定子。由于可以从相量图对比观察，对两台机器的基本分配系数的增加，详情载于附表一。这也将是该领域的寄生情况。 c）优化设计 主要的设计目标使用最轻的绕组满足性能要求。本机的分流比是一个非常重要的设计参数，以改变磁电负荷的比例，以及有足够大的电感，以限制短路电流。电机将大部分的时间反负荷作用的背景下，为了保持存放另一方面英寸的破坏者，在最苛刻的操作执行器在正常工作条件下的条件是持有在零速扭矩，在着陆。在非正常运行下，紧急降落到零速度需要高转矩的驱动表面举行全面部署，如第三节所述。这将推动铜的设计，以尽量减少损失，同时严重的限度内装载的磁性物质，还实现所需的电感和转矩的线性关系。下图显示了对定子内径定子铜损外固定尺寸，固定的内转子直径和最大的电机生产所需的扭矩变化。图3. 铜损耗（W）绘制为定子内径功能在最大扭矩要求五.性能比较对本节以上所描述的机器模拟结果进行比较，是为了验证预期设计性能和进一步的研究由于定子高次谐波磁势造成的损失。电器设备，目前正在生产，并即将在未来的几天内进行测试。有限元结果将如下所述。图4显示了22极电动机空载时的反相电动势。图5显示转矩负载不断变化的三机的设计。正如所料, 由于电枢反应造成磁饱现象，所有设备的扭矩常数随荷载减少。比较两个20极电机的设计：当相比所有如表1详细说明的齿型激励设计，由于较高的绕组系数，正如预期的那样由另外的齿型激励电动机产生的转矩（作为单层数字参考）产生一个在轻载下更高的每安培转矩。然而，由于负荷上升，因为它因如图7所示的较高的寄生通量和装载不同的机器磁性过早饱和这种优势将失去。图4. 无负荷的22极电机反电动势图5.三台机器的扭矩图6 . 铁空载损耗的额定转速变化图6显示在三台机器主机额定速度下用相电流的铁损失变化。这些损失在磁通密度分布和磁用钢材的损失数据基础上估计。六.允许误差程度电子机器要求达到的错误容许度取决于作动器系统布局和重复备份的数量。为了有模数制，。每个阶段都必须由一个独立的转换器，从而由电气隔离阶段提供。在蜿蜒本身或转换器可预见的机器相关故障场景中可以绕组开路故障。更难控制和处理的其他种缺点是绕短路缺点，或者在机器终端或相互转动短缺一部分的绕的缺点。短路潮流和在终端短路缺点的情况下刹车的扭矩可以限制足够高的阶段感应性。在一惯转故障时，短路电流可能达到高值，因为它仅仅是由短路阻抗有限轮流转了，特别是一些被短路。按照说明4，这潮流可以通过短缺阶段终端限制短路额定价值相，相互轮短裤可以由控制器查出如所示5。A）磁绕组的解耦为了有一