小型无活塞杆磁力油缸的性能研究宋义林，高树枚，张顺平（黑龙江大学机电工程学院，哈尔滨１５００８０）摘要：为了开发适宜于老年人长期卧床时的腿部康复运动装置，进行了小型无活塞杆磁力油缸的开发研究和性能试验。应用ＡｎｓｏｆｔＭａｘｗｅｌｌ有限元分析软件，详细分析了油缸体材料与结构形式对无活塞杆磁力油缸传力性能的影响和磁组极性方向的不同组合与磁组间距的不同排列对油缸磁耦合力性能的影响，并结合自行开发的无活塞杆磁力油缸实验装置进行了实验研究。有限元分析与实验结果表明，选择合适的缸体材料和壁厚、确定合理的磁极排列和磁组间距、设定匹配的磁环与磁活塞的尺寸，可以得到无活塞杆磁力油缸的最佳性能，并可实现油缸结构的小型化。关键词：磁力油缸；无活塞杆油缸；磁耦合力；磁极排列中图分类号：ＴＨ１２２文献标志码：Ａ文章编号：２０９５－００８Ｘ（２０１３）０４－００７６－０６Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｓｍａｌｌ－ｓｉｚｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｈｙｄｒｏ－ｃｙｌｉｎｄｅｒｗｉｔｈｏｕｔｐｉｓｔｏｎｒｏｄＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｄｅｖｅｌｏｐａｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｈｅｅｌｄｅｒｌｙｏｎｂｅｄｆｏｒｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｔｏｄｏｌｅｇｓｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎｅｘｅｒｃｉｓｅ，ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｓｍａｌｌ－ｓｉｚｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｈｙｄｒｏ－ｃｙｌｉｎｄｅｒｗｉｔｈｏｕｔｐｉｓｔｏｎｒｏｄｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｂｏｄｙｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏｔｈｅｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄｏｎｅｏｆｔｈｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｍａｇｎｅｔａｎｄｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｍａｇｎｅｔｓｔｏｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇｆｏｒｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｈｙｄｒｏ－ｃｙｌｉｎｄｅｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ－ＡｎｓｏｆｔＭａｘｗｅｌｌ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｉｓａｌｓｏｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｗｉｔｈａｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｈｙｄｒｏ－ｃｙｌｉｎｄｅｒｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｃｈｏｏｓｉｎｇｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｃｙｌｉｎｄｅｒｂｏｄｙｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅａ收稿日期：２０１３－１０－０２基金项目：国家人事部高层次留学人才回国工作资助项目（２００７－１７１）作者简介：宋义林（１９６０－），山东荣成人，教授，博士，研究方向：生物医学工程与机电一体化技术，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｙｌ＠ｈｌｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。第４期宋义林，等．小型无活塞杆磁力油缸的性能研究·７７·用，滑块带动缸筒内部的活塞一起移动，进而使缸筒内的油压升高推动执行元件动作，完成特定功能；或者，通过节流阀等液压元件调节油缸内部的压力，使活动滑块获得不同的负荷。本研究中磁力油缸的使用就是通过油缸内部压力的调节，使滑块可获得不同的腿部康复力。因此，缸筒内外的磁块耦合性能是油缸开发中的关键因素也直接决定着油缸的性能。无活塞磁力油缸使用单组磁铁时的作引言０随着老龄化社会的急剧发展，养老保险金的问题，空巢老人的养老问题，老年人对家庭的经济与护理负担问题等［１］，已经成为日益突出的社会问题。例如，在老年人中极易发生的中风、脑瘫等脑血管疾病和神经系统疾病，会造成老年人双腿失去行动能力，需要长期卧床休养。另外每年因大量交通事故造成下肢损伤或者...