高性能機磁耦合磁觸變器件研究.pdf

1、基于磁觸變膠的機磁耦合問題的研究,是一種將電磁流變工質(zhì)和機械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的復雜工作。磁觸變膠是一種新型的具有流變特性的磁性功能材料,和磁流變液不同,它本身不流動,只有在磁場下受力時才表現(xiàn)出強抵抗變形的機械力學性能。由于其良好的流變特性、物化性能穩(wěn)定、低能耗、無泄漏、工作無噪聲、易控可調(diào)。因此,是一種替代磁流變液及磁粉的新工質(zhì),聯(lián)合電磁和機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的器件,可以廣泛應用于航空航天、汽車工業(yè)、自動控制、醫(yī)療康復器械等領域。
　　

2、本文通過對國內(nèi)外前期相關研究成果的分析,綜合考慮磁流變材料工作可靠性、物化穩(wěn)定性及機磁力學性能,采用化學反應法制備了磁觸變膠體,并對其纖維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中化學極性基團對磁粒子的包裹機理進行了表征實驗的理論研究及分析。同時,采用自改裝試驗裝置,對磁觸變膠在磁場下的電流轉(zhuǎn)矩特性、各剪切速率下的屈服剪應力、粘度剪切速率變化關系進行了試驗研究。
　　 在對基于磁觸變膠體良好磁化性能的基礎上,突破磁觸變器件傳統(tǒng)的閥式、剪切、擠壓工作模式,提出一

3、種機磁耦合結(jié)構(gòu)的楔形擠壓阻尼增效模型,結(jié)合流體力學,對該模型的磁粒子在磁場下的受力及運動行為進行了分析,并將該模型的常用兩種工作模式-圓周均布板式工作模式和錐型環(huán)工作模式進行了靜動力學建模、理論分析及實驗仿真。
　　 利用機磁耦合的楔形擠壓模型對器件進行了動力輸出理論分析、創(chuàng)新設計,優(yōu)化設計。并對磁觸變器件勵磁線圈空間任意磁場進行了理論計算。同時,對磁觸變離合器、磁觸變制動器、磁觸變減震器進行了詳細介紹,并制造出高性能磁觸變制動

4、器試驗樣機。
　　 以高性能磁觸變制動器為算例,對電磁場和流場耦合下的磁觸變膠的流變特性進行了理論分析及數(shù)值仿真研究。采用ANSYS電磁通用有限元分析模塊對磁觸變制動器的磁路優(yōu)化設計分析及電磁場仿真,同時采用ANSYS Fluent的有限體積法對磁觸變膠在磁場下流變狀態(tài)時的壓力場、速度場、動力性能進行了數(shù)值計算及分析。
　　 在前期試驗的基礎上,以測試磁觸變膠及楔形擠壓工作模式的阻尼增效效果為目標,設計并搭建了機磁耦合性