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摘要 燃料电池 空压机 转子 设计 中 结构 强度 温升 破坏 风险 有限元 建模 仿真 方法 剖析 护套 永磁体 间 盈量 护套 厚度 转轴 空心 孔 内径 关键 参数 转子 受力 影响 结果表明 增加 过盈量 护套 厚度 有利于 提升 转子 强度 增大 护套 厚度 减小 空心 孔 半径 有利于 转子 许用 工作温度 提升 护套 永磁体 应力 极值 受 温度 影响 结构 参数 影响 分析 转子 结构 材料 属性 空压机 转子 转轴 永磁体 护套 永磁体 采用 表贴 式 结构 胶合 转轴 外 表面 永磁体 外侧 设置 过盈 配合 护套 保护 转轴 阶梯 轴 结构 开 尺寸 较大 空心 孔以 减轻 转轴 质量 提升 转子 稳定性 转轴 多个 部件 组装 而成 加工 装配 部件 材料 安装 牢固 建模 中将 转轴 整体 转轴 两端 对称 轴心 线 呈 旋转 对称 转子 简化 结构 示意图 二维 轴对称 有限元 模型 如图所示 材料 性能参数 如表 所示 表 材料 性能参数 图 转子 结构 示意图 有限元 模型 转子 中心 轴线 设置 轴对称 约束 两端 轴承 安装 位置 中点 设置 径向 位移 约束 全 位移 约束 模拟 轴承 作用 护套 永磁体 接触 线上 添加 接触 单元 设置 初始 过盈量 加载 工作 转速 绕 轴 角速度 过盈量 永磁体 护套 过盈 配合 施加 预压 应力 反作用力 护套 效应 力 增加 过盈量 取值 转子 整体 强度 尤为重要 强度 校核 中 永磁体 脆性 材料 应 采用 第一 强度 理论 校核 拉 应力 护套 转轴 塑性材料 应 采用 第四 强度 理论 校核 选取 工作 转速 过盈量 间隔 递增 永磁体 护套 转轴 过盈量 时 受 应力 极值 如表 所示 表 过盈量 时 应力 极值 表中 永磁体 护套 转轴 应力 表中 强度 极限值 当过 盈量 小于 时 永磁体 发生 破坏 而过 盈量 大于 护套 发生 破坏 转轴 强度 过盈量 取值 应 之间 过盈量 增大 永磁体 拉 应力 极值 线性 降低 护套 效应 力 极值 线性 提升 盈量 间 拟合 关系式 为式 中为 永磁体 拉 应力 极值 盈量 式 中 护套 效应 力 极值 从式 式 护套 效应 力 极值 随过 盈量 增长率 远高于 永磁体 拉 应力 极值 降低 率 采用 大过 盈 配合 保护 永磁体 时 护套 应力 校核 强度 盈量 取值 上限 护套 厚度 护套 厚度 影响 转子 变形 动态 过盈量 影响 永磁体 护套 受力 间隔 取过 盈量 间隔 选取 护套 厚度 设置 转速 永磁体 拉 应力 极值 仿真 如表 所示 护套 效应 力 极值 仿真 如表 所示 表 过盈量 护套 厚度 时 永磁体 拉 应力 极值 表 过盈量 护套 厚度 时 护套 效应 力 极值 从表 数据 可知 护套 厚度 时 永磁体 拉 应力 极值 过盈量 增大 线性 降低 护套 厚度 越大 降低 率越 护套 厚度 永磁体 拉 应力 影响 趋势 取决于 过盈量 永磁体 所受 拉 应力 需在 强度极限 过盈量 应 大于 强度 盈量 取值 区间 内随 护套 厚度 增加 永磁体 所受 拉 应力 减小 盈量 越大 增大 护套 厚度 永磁体 拉 应力 降低 率 越 高 护套 增厚 至过 盈量 时 拉 应力 降低 增大 护套 厚度 降低 永磁体 拉 应力 时 增加 过盈量 起到 更好 保护 作用 从表 护套 厚度 护套 所受 效应 力 极值 影响 很小 护套 厚度 增加 小幅 增长 这是 效应 力 极值 护套 内径 处且 过盈 装配 增大 护套 厚度 增加 护套 外径 护套 厚度 增厚 至时 护套 效应 力 增幅 升至 减小 护套 厚度 护套 强度 削弱 综上 可知 增大 护套 厚度 有利于 降低 永磁体 所受 拉 应力 护套 所受 效应 力有 不到 小幅 提升 增加 过盈量 护套 厚度 有利于 提升 转子 整体 强度 空心 孔 孔径 图中 转子 空心 孔 内径 长该 转子 空心 孔 设计 提升 转子 临界 转速 降低 转子 结构 强度 间隔 空心 孔 半径 减小 取过 盈量 仿真 计算 所得 永磁体 拉 应力
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