【文章內(nèi)容簡介】 第 16 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 圖 受力分析 圖 ，其中 F1 電磁鐵電磁力 F2 連桿 2 的支反力，由于兩鉸桿等臂對稱， F2=F3 F3 連桿 3 的支反力 F2’ 二力桿上 F2 的平衡力 ? 連桿 1和連桿 2分別與水平方向的最小夾角 對三桿鉸接點處進行受力分析，作用在此點的力有三個： F1,F2,F3。 此點的力平衡方程為： X方向： 23c o s c o s 0FF??? ? ? （ ） Y方向： 2 3 1sin sin 0F F F??? ? ? （ ） 由方程（ ）及 F2=F3得 12 2sinFF ?? （ ） 39。22FF?? ， 39。2F 的分力 21F 是頂桿對側(cè)壁的作用力，分力 22F 是頂桿對摩擦襯塊的推力。 12 2 2 1c o sc o s 2 s in 2 ta nFF F F?? ??? ? ? ? （ ） 滑柱力學模型的簡化與計算 滑柱力學模型的建立應當考慮滑柱與其導向孔之間的配合狀態(tài)。二者之間的配合間隙較小時，滑柱所受到的由其導向孔施加的載荷，可抽象為線性分布載荷；當滑柱與其導向孔之間的配合間隙較大時，滑柱所受的載荷可抽象為其導向孔兩端孔緣處承受集中載荷。如圖 ： 第 17 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 圖 曲柄滑塊機構(gòu) 根據(jù)圖 ，由靜力平衡方程 0yF ?? 及力偶矩平衡方程 ( ) 0MF?? 得： 1 1202F NN? ? ? （ ） 11 21( ) 022FLL N L? ? ? （ ） 解以上二式得： 1111()22F LN L?? （ ） 1211()22F LN L?? （ ） 滑柱與其導向孔之間的摩擦力為： 1121()FLN N f fL?? （ ） 式中 ： f 滑柱上的摩擦系數(shù)， f tg?? ， ? 為滑柱上的摩擦角。 相應的增力系數(shù) 1 1 2111 ()122F N N f Ltgi tgF tg L? ????? ? ? （ ） 為簡化計算，可取 12i tg?? （ ） 第 18 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） i ?? 的關(guān)系如圖 。 圖 i ?? 關(guān)系曲線 由圖 ，在一定程度上增力比與角度成線性關(guān)系。 增力機構(gòu)主要構(gòu)件尺寸的確定 由前面的計算可知，增力比在小范圍內(nèi)與角度成線性關(guān)系。為了既獲得較大的增力比，又使滑塊達到要求的最大位移，取 10?? ，則 i=寸。 采用作圖法，可獲得兩個運動端的位移情況，如圖 所示。 圖 中，鉸桿長度為 35mm，夾角 ? 從 10 減小到 0 相應銜鐵的行程空間為 ，滑塊最大行程為 。為了消除銜鐵在制動末與磁軛的撞擊，應使鉸桿工作在極限位置 0??（ ） 之前。即當滑塊達到工作位移 時，銜鐵距鐵芯的距離為 =（ mm），取 ，可以保證銜鐵最終不會與磁軛接觸。 第 19 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 圖 初始與制動末位移角度關(guān)系 則分別按初始和制動末的增力比，所需電磁力如表 所示。 表 增力比與電磁力 增力比 所需電磁力（ N） 電磁鐵 電磁力（ N） 制動初始 1474 1480 制動末 1028 增力機構(gòu)主要構(gòu)件尺寸如表 所示。 表 增力機構(gòu)主要尺寸 厚度（ mm） 兩端內(nèi)孔徑 (mm) 外圓半徑 (mm) 兩圓孔的中心距 (mm) 長臂連桿 6 8 18 35 短臂連桿 6 8 18 25 第 20 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 章 電磁鐵設(shè)計 由于沒有系統(tǒng)的學習過電磁鐵方面的知識，對電磁鐵的磁場沒有一套完整的數(shù)學模型進行準確的計算，因此要憑借一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)和實際資料 [12][13] [14][15][21]。其一般步驟是由吸引力 F、行程、額定電壓、吸引力特性曲線等參數(shù)來確定電磁鐵的幾何尺寸與匝數(shù)。 本位在參考了眾多關(guān)于電磁器件的設(shè)計計算資料以后進行了匯總，并提出一套自己 的設(shè)計計算方法。 本次 設(shè)計 的直流場的計算 內(nèi)容包括： （ 1） 激勵場源 直流通電 線圈， （ 2） 直流分析的結(jié)果：磁場分布；場量 B， H；電磁力 （作用在電磁材料如鋼和鐵的表面） 電磁鐵設(shè)計概論 電磁鐵有交流和直流兩種供電方式。目前廣泛開發(fā)的主要是直流電磁鐵。其原因是直流電磁鐵節(jié)能、壽命長，生產(chǎn)工藝簡單，而且具有交流電磁鐵所不具備的低噪聲特點。根據(jù)配用機械的不同，直流電磁鐵可分為長行程和短行程兩種。在實際使用中，長行程多采用螺管式結(jié)構(gòu)，短行程則采用盤式結(jié)構(gòu) [16][17]。盤式結(jié)構(gòu)直流電磁鐵的特點是鐵芯特別大，可以在非常短的行程內(nèi)獲得極大的電磁吸力。盤式結(jié)構(gòu)應用很廣泛，例如電磁吊、電磁離合器、電磁制動器等無論是研究直流電磁鐵中的場強和磁路，還是研究交流電磁鐵中的磁場和磁路，不管是研究它們的穩(wěn)態(tài)過程還是研究他們的瞬態(tài)過程，都要經(jīng)常用到三個電磁場基本定律和兩個磁路計算基本關(guān)系式。 麥克斯韋在電場、磁場基本定律的基礎(chǔ)上，通過抽象和概括，建立經(jīng)典電磁場理論。這個理論可以用以下四個積分方程 [18]來表示： s D ds q????? （ ） ml dE dl dt?? ? ?? （ ） 0sB ds???? （ ） 第 21 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） el dH d l I dt?? ? ??? （ ） 以上各式中 ： E 電磁場強度 D 電位移向量， DE?? ? 介電常數(shù) q 自由電荷 H 磁場強度 B 磁感應強度， BH?? ? 磁導率 I 傳導電流 m? 磁通量的最大值 ?? 電通量 式（ ）是關(guān)于電場性質(zhì)的公式，表明在任何電場中，通過任意封閉曲面的電通量等于該封閉曲面內(nèi)的自由電荷的代數(shù)和。 式（ ）是關(guān)于磁場和電場之間的聯(lián)系的公式，其意義是在任何電場中，電場強度沿任意封閉曲線的線積分，等于通過該封閉曲線所包圍面積的磁通量隨時間的變化率的負值。 式（ ）是關(guān)于磁場性質(zhì)的公式，它說明在任何磁場中，通過任意封閉曲面的磁通量等于零。 式（ ）是關(guān)于變化電場與磁場之間聯(lián)系的公式，它表示在任何磁場中 ，磁場強度沿任意閉合曲線的線積分，就等于通過該閉合曲線所包圍面積內(nèi)的全部電流。 在研究電磁鐵的磁場和磁路時要用到的基本定律和基本關(guān)系形式，都是上述麥克斯韋方程的特例。 電磁感應定律是式（ ）的一個特例，其形式如下： ddeNdt dt??? ? ? ? （ ） 式中 ： e 感應電動勢 ? 磁鏈 N 勵磁線圈匝數(shù) 第 22 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） ? 磁通量 電路中的電壓有如下關(guān)系： du iR e iR dt?? ? ? ? （ ） 式中 ： u 電網(wǎng)電壓 i 勵磁線圈電流 R 線圈電阻 全電流定律是式（ ）的特例，形式為： l H dl iN???? （ ） 作為磁路計算基本關(guān)系是磁路的基爾霍夫第一定律和磁路的基爾霍夫第二定律。磁路的基爾霍夫第一定律（磁通連續(xù)定律）的形式是 0??? （ ） 它是式（ ）的另一種形式。它表明在磁路中的任一節(jié)點處，流入該點的諸磁通之和等于流出該點的諸磁通之和。 磁路的基爾霍夫第二定 律的形式為： 11()nnK K KkkiN H l????? （ ） 11()nnK K mKkkiN R?????? （ ） 公式表明在磁路的任一回路中，磁勢的代數(shù)和等于該回路中各段上的磁壓降的代數(shù)和。 電磁鐵 設(shè)計步驟 通常，在設(shè)計電磁鐵之前，應當了解其所牽引機械的負載特性。 不同的機械負載特性（反力特性）要求有不同的吸引特性去匹配，從而也要求電磁鐵有不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文的負載反力特性與起重性質(zhì)的負載反力特性相似。為了使電磁鐵能夠可靠地工作，吸力特性和負載特性應當有良好的配合。電磁吸力一般應大于負載反力，即吸力特性必須在負載反力特性的上方。 第 23 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 電磁鐵的設(shè)計大體上分四步： （ 1）選擇電磁鐵的結(jié)構(gòu)類型 在一定的行程和電磁力下，根據(jù)使用要求選定一種結(jié)構(gòu)形式的電磁鐵。 （ 2）初步計算 在選定結(jié)構(gòu)類型之后方可對電磁鐵進行初步計算。初算是確定鐵芯的主要尺 寸和線圈的主要參數(shù)。鐵芯的主要尺寸有：鐵芯橫截面積、極帽截面積