磁流变液流变性能测试装置的设计+CAD图纸(6)
(3) 上盖板2与上剪切盘20之间存在空隙，这样可以避免主动轴9在带动上剪切盘20旋转时造成的端面摩擦，从而使测试结果更准确。
(4) 挡圈采用非导磁材料4F以期减小对磁场的影响。
(5) 因为主动轴会带动上剪切盘转动，因此在结构设计上使上盖板与上剪切盘的接触面留有一定的间隙，以避免上盖板与上剪切盘之间的摩擦。但间隙量不宜控制得过大，因为间隙内是空气，空气的相对磁导率为1，过大的气隙会造成磁阻很大，从而影响磁路。本次设计取该间隙量为0.2mm。
3各零部件设计计算及说明
3.1 电机的选型
3.1.1确定电机类型
由于本课题要求设计的测试装置整体尺寸不大，负载很小，但对旋转精度要求甚高，故排除普通的三相异步电动机，选择伺服电机。另外，考虑经济因素，选择步进电机。其相数选择较为常用的三相。
3.1.2选择电机型号
电机通过联轴器与主动轴相连，通过查阅文献资料可知，磁流变液传递的转矩为
T=2π/3 R^3 τ_y+π/2h R^4 η_0 Δω (3.1)
式中R—剪切盘的半径；
h—剪切间隙；
η_0—零磁场时磁流变液的动力粘度；
Δω—上、下剪切盘之间的转速差；
根据实验室现有的磁流变液计算得受载约为T=2N∙m。
下面计算惯性力矩：
(1) 设定主动轴在t=0.2s 内达到恒定转速n=100r/min ,即角速度为
ω=πn/30=100π/30=10.47rad/s (3.2)
则角加速度
α=ω/t=10.47/0.2=52.36rad/s^2 (3.3)
(2) 初选轴径d=15mm, 长度L=100mm. 按圆柱体几何模型估算主动轴的转动惯量。
轴的体积
V=π/4 d^2 L=π/4×〖15〗^2×100mm^3=17.67×〖10〗^3 mm^3 (3.4)
轴的材料选非导磁材料——不锈钢，查手册得其密度为ρ=7.85×〖10〗^3 kg/m^3
轴的质量
m=ρV=7.85×〖10〗^3×17.67×〖10〗^(-6) kg=0.139kg (3.5)
轴的转动惯量
J=1/2 mr^2=1/8 md^2
=1/8×0.139×0.015kg∙m^2=2.60×〖10〗^(-4) kg∙m^2 (3.7)
惯性力矩
T_a=Jα=2.60×〖10〗^(-4)×52.36N∙m=1.36×〖10〗^(-2) N∙m (3.8)
轴承效率取η=0.99
当量转矩
T_ca=(T+T_a)/η=(2+0.0136)/0.99 N∙m=2.034N∙m (3.10)
查产品样本(上海昀研自动化科技有限公司)，根据转速n=100r/min下当量转矩T_ca=2.034N∙m选取步进电机863HB97-583。其外形及接线图如图3.1所示。
图3.1 (a)三相步进电机外形尺寸图；(b)三相步进电机接线图
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