氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥因其體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗污染能力強(qiáng)、功率質(zhì)量比大、切換迅速等優(yōu)點(diǎn),在微電子、醫(yī)藥產(chǎn)品粘結(jié)、包裝裝配及農(nóng)產(chǎn)品色選系統(tǒng)等工業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用,并成為當(dāng)今氣動(dòng)技術(shù)研究和發(fā)展的重要方向之一。同時(shí),伴隨數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展,氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥在工業(yè)自動(dòng)化中正逐步取代價(jià)格高昂的氣動(dòng)比例伺服閥,應(yīng)用領(lǐng)域由傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)向伺服控制系統(tǒng)中拓展,用于實(shí)現(xiàn)低成本的力、位移、速度伺服控制。掌握高速開(kāi)關(guān)閥所涉及的系列關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥將有助于更好地滿足日益提高的市場(chǎng)需求,進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)在氣動(dòng)元件領(lǐng)域研究的發(fā)展,為氣動(dòng)自動(dòng)化和氣動(dòng)伺服控制技術(shù)的發(fā)展更好地服務(wù)。 本文以氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵技術(shù)為研究對(duì)象,采用理論分析、解析計(jì)算、數(shù)值仿真和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)開(kāi)關(guān)閥所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。通過(guò)磁路分析和磁場(chǎng)有限元仿真,分別闡述了電磁鐵結(jié)構(gòu)及外部控制參數(shù)的作用機(jī)理。通過(guò)采用縮小銜鐵質(zhì)量的策略,在傳統(tǒng)E型電磁鐵基礎(chǔ)上,提出了ε型電磁鐵新結(jié)構(gòu)。仿真與試驗(yàn)結(jié)果表明,ε型電磁鐵在高速開(kāi)關(guān)閥典型氣隙長(zhǎng)度范圍內(nèi)電磁力輸出能力基本不變（40-60N... 

【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥概述
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
            1.2.1.1 液壓高速開(kāi)關(guān)閥的研究
            1.2.1.2 氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥的研究
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 相關(guān)技術(shù)進(jìn)展
        1.3.1 功率驅(qū)動(dòng)模塊
        1.3.2 新型應(yīng)用
        1.3.3 磁性材料
    1.4 課題的研究意義及研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
2 氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥基礎(chǔ)理論研究及結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
    2.1 氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能要求
        2.1.1 結(jié)構(gòu)及工作原理
        2.1.2 性能要求
    2.2 靜態(tài)流量特性分析
    2.3 動(dòng)態(tài)特性及其影響因素分析
        2.3.1 開(kāi)關(guān)電磁鐵對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響
        2.3.2 材料性能對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響分析
            2.3.2.1 材料的靜態(tài)磁特性
            2.3.2.2 材料的頻率特性
            2.3.2.3 材料的溫度特性
            2.3.2.4 開(kāi)關(guān)電磁鐵穩(wěn)態(tài)溫升建模
    2.4 高速開(kāi)關(guān)閥設(shè)計(jì)依據(jù)
    2.5 高速開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.5.1 圓柱E型電磁鐵式高速開(kāi)關(guān)閥
        2.5.2 C型電磁鐵式高速開(kāi)關(guān)閥
    2.6 本章小結(jié)
3 開(kāi)關(guān)電磁鐵理論分析、建模與優(yōu)化
    3.1 開(kāi)關(guān)電磁鐵等效磁路建模
        3.1.1 磁路建�；A(chǔ)
        3.1.2 圓柱E型電磁鐵磁路建模
        3.1.3 C型電磁鐵磁路建模
    3.2 開(kāi)關(guān)電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)初步確定
    3.3 開(kāi)關(guān)電磁鐵有限元方法建模
        3.3.1 電磁場(chǎng)基本理論
        3.3.2 電磁場(chǎng)求解基礎(chǔ)與有限元建模
            3.3.2.1 (準(zhǔn))靜態(tài)磁場(chǎng)中的矢量磁位方程
            3.3.2.2 (準(zhǔn))靜態(tài)磁場(chǎng)中的標(biāo)量磁位定解方程
            3.3.2.3 電磁場(chǎng)有限元計(jì)算方法
        3.3.3 電磁力有限元求解
        3.3.4 電感的有限元求解方法
        3.3.5 電磁鐵運(yùn)動(dòng)耦合瞬態(tài)場(chǎng)建模
    3.4 開(kāi)關(guān)電磁鐵數(shù)值仿真與優(yōu)化
        3.4.1 圓柱E型電磁鐵數(shù)值仿真及對(duì)比
        3.4.2 圓柱E型電磁鐵結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        3.4.3 C型電磁鐵數(shù)值仿真與對(duì)比
        3.4.4 C型電磁鐵磁結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
4 氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能仿真分析及其測(cè)試方法研究
    4.1 開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能概述
    4.2 開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性建模
        4.2.1 開(kāi)關(guān)閥閥芯受力分析與建模
            4.2.1.1 閥芯氣動(dòng)力建模
            4.2.1.2 開(kāi)關(guān)閥閥芯氣動(dòng)力的有限元驗(yàn)證
        4.2.2 基于磁通變化的開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性建模
        4.2.3 基于有限元-集總參數(shù)(FEA-LPM)的開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性混合模型
    4.3 開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性仿真分析
    4.4 開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性影響因素分析
        4.4.1 保持安匝數(shù)的影響
        4.4.2 激勵(lì)電壓的影響
        4.4.3 氣源壓力的影響
        4.4.4 開(kāi)關(guān)閥背壓的影響
        4.4.5 電磁鐵工作氣隙長(zhǎng)度的影響
        4.4.6 線圈匝數(shù)的影響
        4.4.7 占空比的影響
        4.4.8 開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性仿真總結(jié)
    4.5 開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能測(cè)試方法研究
        4.5.1 基于閥控腔動(dòng)態(tài)壓力特性檢測(cè)的開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能測(cè)試平臺(tái)
        4.5.2 閥控腔動(dòng)態(tài)壓力特性建模
        4.5.3 閥控腔動(dòng)態(tài)壓力仿真研究及其影響因素分析
    4.6 本章小結(jié)
5 氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥綜合試驗(yàn)研究
    5.1 開(kāi)關(guān)閥性能試驗(yàn)裝置及原理
        5.1.1 開(kāi)關(guān)電磁鐵力性能測(cè)試系統(tǒng)
        5.1.2 開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)
            5.1.2.1 基于電磁鐵動(dòng)態(tài)位移與勵(lì)磁電流檢測(cè)的開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)
            5.1.2.2 基于閥控腔動(dòng)態(tài)壓力特性檢測(cè)的開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)
        5.1.3 開(kāi)關(guān)閥加速壽命性能測(cè)試系統(tǒng)
        5.1.4 開(kāi)關(guān)閥流量特性測(cè)試系統(tǒng)
    5.2 開(kāi)關(guān)閥驅(qū)動(dòng)方案及實(shí)現(xiàn)
    5.3 開(kāi)關(guān)閥試驗(yàn)研究
        5.3.1 開(kāi)關(guān)閥試驗(yàn)平臺(tái)可靠性驗(yàn)證
        5.3.2 高速開(kāi)關(guān)閥試驗(yàn)分析及對(duì)比
            5.3.2.1 電磁鐵行程-力特性試驗(yàn)及對(duì)比
            5.3.2.2 開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)及對(duì)比
            5.3.2.3 開(kāi)關(guān)閥壽命特性試驗(yàn)
            5.3.2.4 開(kāi)關(guān)閥流量特性試驗(yàn)
            5.3.2.5 開(kāi)關(guān)閥性能對(duì)比
    5.4 氣動(dòng)高速開(kāi)關(guān)閥光學(xué)分選應(yīng)用效果
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果及榮譽(yù)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]氣動(dòng)肌肉并聯(lián)關(guān)節(jié)的位姿軌跡跟蹤控制[J]. 朱笑叢,陶國(guó)良,曹劍.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2008(07)
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[6]高速開(kāi)關(guān)閥驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)肌肉關(guān)節(jié)的滑模變結(jié)構(gòu)跟蹤控制[J]. 謝建蔚,陶國(guó)良,周洪.  中國(guó)機(jī)械工程. 2007(05)
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博士論文
[1]低功耗比例電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李勇.浙江大學(xué) 2009
[2]液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)特性及其數(shù)字閥研究[D]. 周盛.浙江大學(xué) 2006
[3]脈沖噴射開(kāi)關(guān)閥理論及其在BCP應(yīng)用中的研究[D]. 孟愛(ài)華.浙江大學(xué) 2006

碩士論文
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本文編號(hào)：3696827