磁力齿轮传动系统与传动机械齿轮传动有较大的区别,磁力齿轮传动时两齿轮之间不需要直接接触,依靠铁磁学中同极相斥、异极相吸的原理,由磁场力的切向分力提供传动力矩。同时,由于其是非接触式齿轮传动,所以在一定程度上避免了由接触式啮合传动引起的轮齿磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等问题。此外,磁力齿轮还具有无摩擦、噪音低、振动小以及过载保护功能,当过载时两齿轮之间会出现脱滑现象,避免了传动系统的损坏,传动时可以自动调心,一定程度上避免了传动回差,提高了磁力齿轮传动性能。因此,进行新型磁力齿轮的设计与研究对磁力齿轮的发展具有重要意义。本文结合磁力齿轮国内外研究现状,进行了磁力齿轮设计及其传动性能研究。首先分析了磁力齿轮的传动原理与特点,对磁力齿轮的空间结构设计,磁齿材料、耦合方式以及充磁方式进行了说明;并以传统接触式齿轮传动模型为基础,通过原理分析,建立了磁力齿轮三维模型;然后分析了磁力齿轮耦合区域的磁场特性,并采用积分法消除了条件边界对磁场域计算误差的影响,给出了两磁齿耦合时磁能做功的计算公式。同时,本文还对磁力齿轮传动力矩进行理论分析,通过建立数学模型,分析磁齿耦合中心点的运动轨迹,推导出传动力矩计算公式并进行简化处理,以及确定磁力齿轮设计时主要影响参数,并应用FEMM和ANSYS等仿真软件对磁力齿轮耦合域进行仿真分析,得到磁齿各参数如磁齿齿高、齿厚、齿宽以及工作气隙等与磁场力、传动力矩以及传动效率的关系,一定程度上说明了理论计算的合理正确性;最后建立了磁力齿轮传动性能实验台,对理论计算和仿真分析结果进行实验验证,进一步说明了理论和仿真分析的正确性;实验完成后将磁力齿轮与工程应用相结合,充分说明了磁力齿轮的实用性和应用前景广泛性。本文针对新型磁力齿轮的设计和传动性能进行研究与分析,比较完整的建立了一套从磁力齿轮原理分析到齿轮结构设计、仿真分析、实验台搭建、实验验证对比和工程应用的研究体系,对研究磁力齿轮传动系统具有一定的指导意义。