剪切模式下磁流變液層間傳力特性研究.pdf

1、磁流變器件(Magnetorheological Device，MRD)傳動(dòng)的工作原理是以磁流變液(Magnetorheological fluid，MRF)為工作介質(zhì)，其動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)形式是靠?jī)蓚€(gè)傳動(dòng)界面之間的磁流變液來(lái)傳遞，通過(guò)調(diào)節(jié)電磁線圈的電流大小，從而控制磁流變效應(yīng)的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)磁流變液剪切應(yīng)力無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。磁流變傳動(dòng)作為一種新型的動(dòng)力傳動(dòng)形式，它不僅具有控制方便、能耗小、反應(yīng)迅速（毫秒量級(jí)）的特點(diǎn)，而且外部環(huán)境的改變對(duì)其影響非常小。因此

2、，磁流變傳動(dòng)技術(shù)廣泛地運(yùn)用于機(jī)器傳動(dòng)部分的無(wú)級(jí)調(diào)速、執(zhí)行部分的過(guò)載保護(hù)、機(jī)電設(shè)備的軟啟動(dòng)和軟制動(dòng)等方面。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外在磁流變傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域研究的不足，本文通過(guò)以下幾個(gè)方面展開(kāi)研究。
　　1.剪切模式下磁流變液層間傳力理論計(jì)算模型的建立
　　分別利用經(jīng)典偶極子模型、局部偶極子模型和有限元模型對(duì)鏈中各個(gè)鐵磁性顆粒受力進(jìn)行分析計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上分析比較了三種模型，結(jié)合本文的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建立了剪切模式下磁流變液層間傳力理論計(jì)算模型。<

3、br>　　2.剪切模式下磁流變液層間傳力特性實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)
　　分析了三種線圈布置方式（線圈外置式、線圈內(nèi)置式、線圈旁置式）以及三種傳動(dòng)形式（圓盤傳動(dòng)、圓柱傳動(dòng)、圓筒傳動(dòng)），選擇線圈布置方式為線圈外置式，傳動(dòng)形式為圓盤傳動(dòng)形式;比較了兩種加熱方式（加熱箱加熱、鍍鋁加熱器加熱）的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇加熱方式為鍍鋁加熱器加熱;給出磁回路的基本結(jié)構(gòu)，分析確定了磁回路中的各段材料，通過(guò)計(jì)算得到線圈的安匝數(shù)NI=1025A，線圈的匝數(shù)N=2050匝

4、;計(jì)算得到電磁線圈橫截面直徑d=0.8mm，單位長(zhǎng)度上的平均匝數(shù)n1=11.9匝/cm，單位厚度上的平均層數(shù)n2=10.87匝/cm。
　　3.剪切模式下磁流交液層間傳力特性仿真模型的建立及磁場(chǎng)仿真
　　根據(jù)本文實(shí)驗(yàn)的基本要求，給出仿真的條件，建立磁流變液層間傳力特性研究裝置的仿真模型，對(duì)裝置的磁場(chǎng)分布展開(kāi)仿真分析。在仿真分析過(guò)程中分別將探測(cè)頭放置在磁流變液所在空間的不同位置進(jìn)行仿真，并對(duì)各個(gè)位置的磁場(chǎng)分布進(jìn)行對(duì)比分析。

5、r>　　4.剪切模式下磁流變層間傳力特性實(shí)驗(yàn)裝置的搭建及測(cè)試
　　設(shè)計(jì)了剪切模式下磁流變液層間傳力特性實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖和實(shí)物圖，分析了各個(gè)模塊的內(nèi)部組成以及它們之間的關(guān)系;制造并搭建實(shí)驗(yàn)研究裝置，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟，對(duì)轉(zhuǎn)盤在不同位置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)每一位置中的三個(gè)變量進(jìn)行分塊實(shí)驗(yàn)，得出數(shù)據(jù)。
　　5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析
　　在磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)所組成的復(fù)合場(chǎng)的作用下測(cè)試了剪切模式下磁流變層間傳力特性，建立了剪切模式下磁

6、流變液層間傳力特性曲線，并結(jié)合理論分析，在鐵磁性顆粒達(dá)到磁化均勻的情況下，其剪切屈服應(yīng)力的層間輸出特性呈對(duì)稱分布，其對(duì)稱面是沿磁流變液所在空間高度方向上的中間平面，形成一個(gè)中間高且逐漸向兩頭降低的磁流變液剪切屈服應(yīng)力轉(zhuǎn)盤所在位置特性曲線，并結(jié)合理論分析對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果展開(kāi)討論。
　　由三種理論模型所得結(jié)果可知:在弱磁場(chǎng)作用下，偶極子邊界理論模型計(jì)算所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的誤差最小，在-1.5％-1％之間，說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)值上下波動(dòng);局部場(chǎng)偶極子理論

7、模型計(jì)算所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的誤差范圍在2.5％-4％之間，說(shuō)明理論值總體大于實(shí)驗(yàn)值;由經(jīng)典偶極子理論模型計(jì)算所得值與實(shí)驗(yàn)值的誤差范圍在-2.5％-1％之間，說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)值上下波動(dòng)，并且波動(dòng)的范圍較大。
　　在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，由偶極子邊界理論模型計(jì)算所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的誤差最小，在-0.4％-0.2％之間，說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)值上下波動(dòng);而局部場(chǎng)偶極子理論模型計(jì)算所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的誤差范圍在-1.4％-0.6％之間，說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)值上下波動(dòng)，并且波動(dòng)的范