磁控電弧傳感器有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、焊接作為一種先進(jìn)制造技術(shù),廣泛應(yīng)用于能源、造船、電子、交通與航天工程等領(lǐng)域,要解決實(shí)際生產(chǎn)中生產(chǎn)效率不高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大等問(wèn)題,則必須實(shí)現(xiàn)焊接的自動(dòng)化。而焊縫的自動(dòng)化跟蹤是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接所需解決的關(guān)鍵問(wèn)題,在整個(gè)焊縫跟蹤系統(tǒng)當(dāng)中,傳感器是最為重要的部分。本文旨在對(duì)磁控電弧傳感器進(jìn)行研究,并且進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),改善其性能,使其制造成本更低,焊縫跟蹤精度更高。
　　首先,研究了磁控電弧傳感器的原理和結(jié)構(gòu),結(jié)合磁控電弧傳感器的設(shè)計(jì),建立了

2、磁控電弧傳感器的有限元分析模型。
　　第二,對(duì)磁控電弧傳感器進(jìn)行了諧波磁場(chǎng)分析。分別改變線圈匝數(shù)、空氣隙長(zhǎng)度、鐵芯磁導(dǎo)率、鐵芯直徑、激磁頻率等因素,得出了其對(duì)應(yīng)的磁力線圖和磁場(chǎng)矢量圖,并得出了各個(gè)因素對(duì)磁控電弧傳感器的磁場(chǎng)分布和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的影響規(guī)律。
　　第三,驗(yàn)證了有限元分析的可行性。通過(guò)高斯計(jì)分別測(cè)量線圈匝數(shù)、空氣隙長(zhǎng)度、激磁頻率等為一固定值時(shí),磁控電弧傳感器電弧區(qū)域內(nèi)10個(gè)節(jié)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,并與有限元分析得出

3、的對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。
　　第四,驗(yàn)證了有限元分析得出的結(jié)論的正確性。分別改變線圈匝數(shù)、空氣隙長(zhǎng)度、激磁頻率等因素,通過(guò)高斯計(jì)測(cè)量對(duì)應(yīng)的因素發(fā)生改變時(shí),選定的固定節(jié)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,從而得出線圈匝數(shù)、空氣隙長(zhǎng)度、激磁頻率等改變時(shí),對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化規(guī)律,然后與通過(guò)有限元分析得出的變化規(guī)律進(jìn)行比較。
　　最后,對(duì)磁控電弧傳感器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。以降低磁控電弧傳感器的制造成本為目標(biāo)函數(shù),通過(guò)有限元軟件ANSYS對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化