電熱形狀記憶合金與磁流變液復(fù)合傳動的分析與設(shè)計.pdf

1、現(xiàn)有研究的磁流變傳動裝置在工作過程中由于受勵磁線圈電功率損耗、主從動器件間高剪切作用以及軸承摩擦發(fā)熱等因素的影響，將導(dǎo)致磁流變傳動裝置處于環(huán)境溫度不斷升高的工作狀態(tài)，從而造成磁流變效應(yīng)下降、剪切力變化不可控甚至傳動效率下降等問題。因此，本文基于磁流變液的流變特性和電熱形狀記憶合金的驅(qū)動特性，提出了一種電熱形狀記憶合金與磁流變液復(fù)合傳動方法，利用電熱形狀記憶合金彈簧感溫驅(qū)動摩擦塊與外圓筒壁貼合產(chǎn)生摩擦力矩，有效補償了高溫環(huán)境下磁流變液損失

2、的傳動轉(zhuǎn)矩。通過利用機械設(shè)計方法和電磁場結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)，進行相關(guān)傳動機理、傳動性能分析、傳動器件設(shè)計以及相關(guān)試驗測試方法的研究，為開發(fā)傳遞轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣、運行可靠高效且對工況溫度不敏感的智能傳動裝置提供了理論基礎(chǔ)。論文的主要研究工作如下：
　　1）介紹了磁流變液的主要材料性能、制備方法以及磁流變傳動技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析了磁流變液在外加磁場作用下的鏈化機理和流變特性，研究了環(huán)境溫度變化對磁流變液黏度、屈服應(yīng)力、熱膨脹特性以及剪切應(yīng)

3、力的影響。
　　2）介紹了電熱形狀記憶合金驅(qū)動技術(shù)的作用原理和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了偏動式形狀記憶合金驅(qū)動器的設(shè)計方法和輸出特性，推導(dǎo)了電熱形狀記憶合金彈簧的時間響應(yīng)方程。
　　3）分析了電熱形狀記憶合金與磁流變液復(fù)合傳動裝置的工作原理，分別推導(dǎo)了電熱形狀記憶合金彈簧輔助傳力方程和圓盤式磁流變傳動轉(zhuǎn)矩方程，建立了復(fù)合傳動裝置的傳遞轉(zhuǎn)矩與外加電流、磁場強度、材料屬性、旋轉(zhuǎn)速度以及結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)之間的關(guān)系。
　　4）根據(jù)復(fù)

4、合傳動的傳遞原理和傳力方程，設(shè)計了磁流變液傳動部分和電熱形狀記憶合金驅(qū)動摩擦塊輔助傳力部分的關(guān)鍵幾何尺寸；結(jié)合磁路設(shè)計方法，對線圈內(nèi)置與外置式復(fù)合傳動裝置的磁場分布狀況進行了仿真對比分析，從而明確了勵磁線圈位置、工作間隙厚度以及主從動器件材料等與磁感應(yīng)強度的關(guān)系。
　　5）建立了不同電流下形狀記憶合金彈簧的電熱驅(qū)動性能測試實驗，驗證了電熱形狀記憶合金彈簧產(chǎn)生驅(qū)動力與外加電流及溫度之間的關(guān)系，并且得到了電熱形狀記憶合金彈簧的時間響應(yīng)