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)形式是靠兩個(gè)傳動(dòng)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(yīng)的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)磁流變液剪切應(yīng)力無級(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)部分的無級(jí)調(diào)速、執(zhí)行部分的過載保護(hù)、機(jī)電設(shè)備的軟啟動(dòng)和軟制動(dòng)等方面。針對目前國內(nèi)外在磁流變傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域研究的不足，本文通過以下幾個(gè)方面展開研究。
　　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(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(jìn)行仿真，并對各個(gè)位置的磁場分布進(jìn)行對比分析。

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，對轉(zhuǎn)盤在不同位置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對每一位置中的三個(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
　　在磁場和溫度場所組成的復(fù)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(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(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)合理論分析對實(shí)驗(yàn)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(jì)算所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的誤差最小，在-1.5％-1％之間，說明在實(shí)驗(yàn)值上下波動(dòng);局部場偶極子理論

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，說明在實(shí)驗(yàn)值上下波動(dòng);而局部場偶極子理論模型計(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，說明在實(shí)驗(yàn)值上下波動(dòng)，并且波動(dòng)的范