永磁推力轴承设计及承载性能分析开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

永磁推力轴承作为一种新型轴承，利用永磁体产生的磁场力来实现轴承的无接触支撑，与传统的滚动轴承和流体动力轴承相比，具有摩擦小、功耗低、寿命长、无需润滑、环境适应性强等优点，在航空航天、高速精密机床、医疗器械、真空设备等领域展现出巨大的应用潜力和发展前景。

然而，永磁推力轴承的设计和性能优化仍然面临着一些挑战，例如磁场分布难以精确控制、承载能力有限、稳定性受环境因素影响等。

因此，开展永磁推力轴承设计及承载性能分析研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，国内外学者在永磁推力轴承的设计、分析和应用方面开展了大量研究，并取得了一系列重要成果。

1. 国内研究现状

国内学者在永磁推力轴承领域的研究起步相对较晚，但近年来发展迅速。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将针对永磁推力轴承设计及承载性能分析展开研究，主要内容包括：
1.永磁推力轴承结构设计:分析比较不同类型永磁推力轴承的优缺点，选择合适的轴承结构，并确定永磁体尺寸、排列方式等关键参数。

2.永磁推力轴承磁路设计:基于磁路理论，对轴承的磁路进行分析和优化设计，选择合适的永磁材料，确定磁体充磁方向，以获得合理的磁场分布和较强的轴承承载力。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，具体步骤如下：
1.文献调研：查阅国内外相关文献，了解永磁推力轴承的研究现状、发展趋势以及存在的关键问题，为研究方向的确定和研究方案的设计提供参考。

2.理论分析：基于电磁场理论和机械动力学原理，建立永磁推力轴承的数学模型，推导轴承承载力、刚度等性能指标的计算公式，并分析各参数对轴承性能的影响规律。

3.数值模拟：利用有限元分析软件ansysmaxwell，建立永磁推力轴承的三维模型，对轴承的磁场分布、承载力、刚度等性能进行仿真分析，优化轴承的结构参数和工作参数。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.提出一种新型永磁推力轴承结构：结合halbach阵列和复合磁路的优点，设计一种新型永磁推力轴承结构，以提高轴承的磁场强度和均匀性，进而提升其承载性能。

2.建立一种考虑边缘效应的承载力计算模型：针对现有承载力计算模型忽略边缘效应的问题，建立一种考虑边缘效应的承载力计算模型，以提高计算精度，为轴承的设计和优化提供更可靠的理论依据。

3.提出一种基于多目标优化算法的轴承参数优化方法：针对永磁推力轴承存在多个性能指标相互制约的问题，提出一种基于多目标优化算法的轴承参数优化方法，以实现轴承承载力、刚度等性能指标的综合优化。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 黄健, 陈晓阳, 孙秦. 永磁偏置混合磁悬浮轴承刚度与承载力研究[j]. 电工技术学报, 2022, 37(1): 246-253.

2. 李伟, 邓智, 郭伟, 等. 基于kriging模型的径向永磁轴承结构优化设计[j]. 机械工程学报, 2022, 58(23): 152-160.

3. 张晓玲, 王立平, 王晓辉, 等. 基于ansys 的径向永磁轴承优化设计[j]. 轴承, 2022(11): 72-76.