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)傳動的工作原理是以磁流變液(Magnetorheological fluid，MRF)為工作介質(zhì)，其動力和運動形式是靠兩個傳動界面之間的磁流變液來傳遞，通過調(diào)節(jié)電磁線圈的電流大小，從而控制磁流變效應的強度，實現(xiàn)磁流變液剪切應力無級調(diào)節(jié)。磁流變傳動作為一種新型的動力傳動形式，它不僅具有控制方便、能耗小、反應迅速（毫秒量級）的特點，而且外部環(huán)境的改變對其影響非常小。因此

2、，磁流變傳動技術廣泛地運用于機器傳動部分的無級調(diào)速、執(zhí)行部分的過載保護、機電設備的軟啟動和軟制動等方面。針對目前國內(nèi)外在磁流變傳動技術領域研究的不足，本文通過以下幾個方面展開研究。
　　1.剪切模式下磁流變液層間傳力理論計算模型的建立
　　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鏈中各個鐵磁性顆粒受力進行分析計算，并在此基礎上分析比較了三種模型，結(jié)合本文的實驗內(nèi)容，建立了剪切模式下磁流變液層間傳力理論計算模型。<

3、br>　　2.剪切模式下磁流變液層間傳力特性實驗裝置的設計
　　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）以及三種傳動形式（圓盤傳動、圓柱傳動、圓筒傳動），選擇線圈布置方式為線圈外置式，傳動形式為圓盤傳動形式;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，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，通過計算得到線圈的安匝數(shù)NI=1025A，線圈的匝數(shù)N=2050匝

4、;計算得到電磁線圈橫截面直徑d=0.8mm，單位長度上的平均匝數(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仿真
　　根據(jù)本文實驗的基本要求，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，對裝置的磁場分布展開仿真分析。在仿真分析過程中分別將探測頭放置在磁流變液所在空間的不同位置進行仿真，并對各個位置的磁場分布進行對比分析。

5、r>　　4.剪切模式下磁流變層間傳力特性實驗裝置的搭建及測試
　　設計了剪切模式下磁流變液層間傳力特性實驗裝置的結(jié)構(gòu)原理圖和實物圖，分析了各個模塊的內(nèi)部組成以及它們之間的關系;制造并搭建實驗研究裝置，設計實驗內(nèi)容及步驟，對轉(zhuǎn)盤在不同位置進行了實驗研究，并對每一位置中的三個變量進行分塊實驗，得出數(shù)據(jù)。
　　5.實驗結(jié)果及其分析
　　在磁場和溫度場所組成的復合場的作用下測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，在鐵磁性顆粒達到磁化均勻的情況下，其剪切屈服應力的層間輸出特性呈對稱分布，其對稱面是沿磁流變液所在空間高度方向上的中間平面，形成一個中間高且逐漸向兩頭降低的磁流變液剪切屈服應力轉(zhuǎn)盤所在位置特性曲線，并結(jié)合理論分析對實驗結(jié)果展開討論。
　　由三種理論模型所得結(jié)果可知:在弱磁場作用下，偶極子邊界理論模型計算所得結(jié)果與實驗值的誤差最小，在-1.5％-1％之間，說明在實驗值上下波動;局部場偶極子理論

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