旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器設(shè)計(jì)與關(guān)鍵影響因素分析.pdf

1、隨著磁流變技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷拓展，旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器越來越多的應(yīng)用于線控轉(zhuǎn)向力反饋裝置、無人機(jī)驅(qū)動控制、ABS制動器、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動控制等控制場合，對于這些場合應(yīng)用磁流變阻尼器所要考慮的不再僅僅只是輸出力矩和體積，阻尼器的響應(yīng)速度、能耗、可控性變得越來越重要。實(shí)際應(yīng)用中不同場合對磁流變阻尼器關(guān)鍵性能有不同的要求，基于這些不同的要求，本文提出了一系列磁流變阻尼器的性能評價指標(biāo)，針對幾種典型的旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)，分析了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對

2、磁流變阻尼器性能的影響，具體工作內(nèi)容如下：
　　(1)分析了磁流變液幾種本構(gòu)模型的區(qū)別和聯(lián)系，基于實(shí)際應(yīng)用情況，建立了磁流變液磁致剪切屈服應(yīng)力與磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的簡化線性模型。就一種常用的磁流變液材料MRF132DG的參數(shù)，在其磁感應(yīng)強(qiáng)度工作范圍(0.45?0.8T)內(nèi)分析了該模型與實(shí)際材料特性曲線之間的誤差，結(jié)果顯示誤差(-10％~-1%)較小，滿足應(yīng)用和分析要求。
　　(2)基于傳統(tǒng)盤式和筒式磁流變阻尼器，設(shè)計(jì)了工作在混合

3、模式下的T型轉(zhuǎn)子磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)同時利用轉(zhuǎn)子多個側(cè)面和端面產(chǎn)生磁致力矩，能極大提升阻尼器輸出力矩。根據(jù)盤式和筒式磁流變阻尼器力矩模型推導(dǎo)了 T型轉(zhuǎn)子磁流變阻尼器力矩模型。
　　(3)提出了衡量旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器性能的評價標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)包含力矩密度、效率、可控性、力矩響應(yīng)四個指標(biāo)，推導(dǎo)了盤式、筒式、T型三種典型結(jié)構(gòu)磁流變阻尼器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的表達(dá)式，以磁流變液期望工作磁感應(yīng)強(qiáng)度、鐵磁材料飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、轉(zhuǎn)子半徑、轉(zhuǎn)子側(cè)向長度

4、、磁流變液間隙厚度為參數(shù)變量，建立了三種典型結(jié)構(gòu)磁流變阻尼器性能評價分析模型，并利用該模型初步分析了三種典型結(jié)構(gòu)阻尼器性能與參數(shù)變量之間的關(guān)系，結(jié)果表明轉(zhuǎn)子半徑、轉(zhuǎn)子側(cè)向長度、磁流變液間隙、線圈平均半徑是影響磁流變阻尼器的關(guān)鍵因素。
　　(4)選擇合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)，在ANSYS中建立了三種典型結(jié)構(gòu)磁流變阻尼器有限元仿真模型，分析比較磁流變液磁感應(yīng)強(qiáng)度的仿真值和性能評價分析模型理論值之間的誤差，結(jié)果顯示誤差在可接受范圍內(nèi)，所

5、建立的磁流變阻尼器性能評價分析模型可信度較高。對三種典型結(jié)構(gòu)阻尼器性能評價分析模型利用MATLAB仿真，定量分析關(guān)鍵影響因素對阻尼器性能的影響。結(jié)果表明：轉(zhuǎn)子半徑的增加會使三種結(jié)構(gòu)磁流變阻尼器力矩密度、效率、力矩響應(yīng)增大，可控性降低，在不同轉(zhuǎn)子半徑下，T型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)磁流變阻尼器的力矩密度、可控性、力矩響應(yīng)評價指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)盤式和筒式磁流變阻尼器；磁流變液間隙增大會顯著提升阻尼器功耗并降低響應(yīng)時間；線圈平均半徑增加會使三種結(jié)構(gòu)阻尼器功耗增大