考虑离心挤压的磁流变离合器传动性能研究

介绍了圆盘与圆筒复合式磁流变离合器的工作原理,基于Bingham模型描述了磁流变液剪切应力随外加磁场变化的流变特性,考虑到圆盘旋转过程中磁流变液在离心力的作用下会对圆筒中磁流变液产生挤压强化效应,建立了圆盘与圆筒复合式磁流变离合器的传递转矩方程,分析了磁场强度对传动性能的影响,并通过有限元仿真了圆盘与圆筒复合式磁流变离合器的磁感应强度分布情况。研究结果表明:在考虑离心挤压情况下圆筒式磁流变传动装置的传动性能提升了13.23%,磁流变离合器的传递转矩随外加磁场增大而增大。     

关于磁流变液传动装置的动态响应特性分析

磁流变液是磁流变传动装置的工作介质,传动装置的力矩传递是靠磁流变液的屈服剪切应力实现的。基于流体动量方程和Bingham模型原理,对磁流变传动装置的动态特性进行了数值计算与分析。试验结果表明,可以通过调节磁电流来控制传动装置的转矩,与理论分析结果基本符合;试验装置输出的转矩具有良好的恒转矩特性,且有很灵敏的动态响应特性。通过数学建模与仿真分析,为磁流变传动装置提供了可靠性设计与特性分析的依据。     

圆锥式磁流变与形状记忆合金复合传动性能研究

针对磁流变液在高温下性能下降的缺点,提出了圆锥式磁流变与形状记忆合金复合传动方法。基于Bingham模型,描述了磁流变液的流变特性;基于形状记忆合金的热效应特性,分析了温度对形状记忆合金弹簧输出力的影响;建立了圆锥式磁流变与形状记忆合金复合传动传递转矩方程,揭示了其传动机理。研究结果表明,圆锥式磁流变传动随锥角的增大,其传递转矩减小;在保证磁场强度和传动半径相同的情况下,圆锥式磁流变比圆盘磁流变传递的转矩更大;在高温下,形状记忆合金弹簧驱动的滑块所产生的摩擦转矩可以弥补磁流变液性能下降,保证传动装置的传动性能稳定性。     

磁流变传动装置多种工况下热结构场研究

针对高温条件下磁流变液剪切应力、热磁化强度、黏度和流变特性显著降低,以及热应力对磁流变液链化结构的破坏,严重影响磁流变传动装置性能的问题,基于剪切模量与磁场强度的非线性关系,推算了磁场作用下磁流变液固化状态的弹性模量;研究了在滑差和励磁线圈功率损失工况下磁流变液的温度、热变形以及等效热应力分布规律;探讨了滑差功率、电流、间隙宽度和励磁线圈绕组级数对其的影响。研究结果表明,滑差功率和励磁线圈生热都会造成磁流变液温度显著升高,由此产生的热变形对结构影响较小,而等效热应力影响较大;磁流变液工作间隙与非工作间隙的等效热应力分布存在明显差异;可在滑差和电流不变的情况下通过改变间隙宽度和绕组级数提高磁流变传动装置的性能。     

形状记忆合金控制的磁流变制动器

基于形状记忆合金在热效应下的形状记忆特性和磁流变液的流变特性,介绍了形状记忆合金控制的圆筒式磁流变液制动器工作原理;基于Bingham本构模型,得到了圆筒式磁流变液制动器在外加磁场作用下的制动力矩方程;基于力矩平衡方程,得到了制动时间表达式;基于形状记忆效应,得到了电热形状记忆合金开关输出行程与温度、结构参数、材料参数、工作载荷等参数之间的关系式。研究结果表明:形状记忆合金开关的输出行程随温度的变化而变化,磁流变液制动器的制动力矩随外加磁场的增加而增大,制动时间随外加磁场的增加而迅速缩短。     

磁流变传动界面间液膜温升特性实验研究

为揭示磁流变传动(magnetorheological (MR) transmission)界面间液膜的温升特性,以一种多盘式磁流变传动装置为研究对象,对传动界面间磁场分布进行有限元仿真分析,并采用实验方法研究了工作间隙内液膜的温升情况及分布规律,同时测试了液膜温升对传动性能的影响.研究结果表明:液膜温度沿工作间隙径向逐渐增大,并且温度差值随滑差时间越来越大,液膜沿周向温度分布基本均匀;滑差加载阶段,液膜温度随时间近似呈线性上升,且滑差功率越大,温升速度越快,在停机阶段温度下降缓慢,有必要采取强制散热措施以减缓液膜温升;液膜的温升将会导致其传递扭矩能力下降和动态响应速度变慢.     

多盘式磁流变液传动装置设计与仿真

介绍了磁流变液传动装置的工作原理,基于磁流变液Bingham模型设计了多盘式磁流变液传动装置的机械结构和散热系统,并利用有限元分析软件Ansoft Maxwell进行了磁路设计和磁场仿真,得到了不同励磁电流下磁场的分布云图,为磁流变液传动装置的优化设计提供了参考和依据。     

磁流变离合器传递的转矩分析

基于Bingham模型描述磁流变液随外加磁场变化的流变特性,介绍磁流变离合器的原理,分析磁场强度对转矩的 影响,建立转矩的计算公式,为磁流变离合器的设计提供理论依据。     

形状记忆合金驱动的圆盘式磁流变液变速传动装置磁场有限元分析

热效应下形状记忆合金驱动的圆盘式磁流变液变速传动装置是一种输出转速随温度改变而迅速变化的传动装置。较之在高温下工作的离合器,该变速传动装置提高了磁流变液的使用寿命。针对该变速传动装置,分析了工作原理;基于磁路的欧姆定律,建立了磁路理论模型;应用ANSYS软件对该变速传动装置的磁路理论模型进行仿真并通过迭代计算验证了仿真模型的正确性。通过磁路理论模型的仿真,得到了不同圆盘材料、工作间隙大小对工作间隙沿径向磁感应强度的影响关系,并分析了隔磁环对磁场强度和输出转矩的影响。     

磁流变液与形状记忆合金复合传动分析

针对高温条件下磁流变液流变效应下降,造成剪切应力变化不可控甚至传动失效等问题,根据磁流变液的流变特性以及形状记忆合金的感温特性,设计了一种磁流变液和形状记忆合金复合传动装置,在温度较低时依靠磁场控制的磁流变液来传递转矩,在温度升高磁流变液性能下降时,利用形状记忆合金弹簧辅助传力。对所设计的传动装置进行传力分析,推导出传动装置传力公式。研究结果表明,该复合传动装置在外加磁场和外界温度控制下工作,在高温环境下,传递的转矩仍能保持连续、可控,提高了传动装置的稳定性和工作效率。     

考虑磁场的磁流变效应Bingham建模

作为可控智能材料,磁流变体在车辆减振器、发动机悬置等减振领域应用日趋广泛。磁流变效应表现为在磁场作用下,磁流变体的剪切屈服应力将显著增长,从液态转变为半固态。通过考虑磁场条件下的磁流变效应 Bingham建模,研究了不同激励电流和剪切速率条件下磁流变体的轴对称环状间隙流动。同时,研究不同间隙宽度、不同粘度和不同剪切速率条件下,阻尼力随激励电流的变化关系。     

圆盘式磁流变离合器特性分析

磁流变离合器是通过磁流变液的剪切应力传递转矩的器件.介绍了一种园盘式磁流变离合器的工作原理,用Bingham 模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变特性,基于Navior-Stokes方程,分析了磁流变液在两圆盘间的流动,得到了离合器传递的转矩和输出角速度的方程,为离合器的设计奠定了理论基础.研究结果表明:离合器传递的转矩和输出角速度可由外加磁场连续控制.     

基于混合模式的汽车磁流变减振器阻尼特性分析与测试

根据牛顿流体模型和滨汉塑性流体模型 ,分别对混合工作模式的汽车磁流变减振器进行了理论分析研究。按照长安微型汽车的技术要求 ,设计和制作了汽车磁流变减振器 ,并对此进行了试验测试。试验结果表明 ,应用所提出的理论分析模型是可行的 ,对设计特殊阻尼特性的磁流变减振器有一定的指导意义。     

Rheological characterization of magnetorheological polishing fluid for MRAFF

The finishing action in magnetorheological abrasive flow finishing (MRAFF) process relies mainly on bonding strength around abrasive particles in magnetorheological polishing (MRP) fluid due to cross-linked columnar structure of carbonyl iron particles. The fluid flow behaviour of MRP fluid exhibits a transition from weak Bingham liquid-like structure to a strong gel-like structure on the application of magnetic field. Depending on the size and volume concentration of abrasives and carbonyl iron particles (CIPs) in the base medium, the rheological properties hence, bonding strength gained by abrasives through surrounding CIP chains varies. To study the effect of particle size on rheological properties of MRP fluid, a hydraulically driven specially designed capillary magnetorheometer was fabricated. The rheological properties of MRP fluids in the homogeneous magnetic field perpendicular to the shear flow direction are evaluated. The three constitutive models, viz. Bingham plastic, Herschel–Bulkley and Casson’s fluid, are used to characterise the rheological behaviour of MRP fluid by fitting the rheological data obtained from capillary magnetorheometer and evaluating respective constants in their constitutive equations.     

圆盘式磁流变调速风扇离合器的理论研究

应用B ingham模型来描述磁流变液的本构方程,在理论上分析了盘式磁流变液风扇离合器的调速机理;建立了离合器传递转矩与输出转速的计算模型,并导出了设计计算公式;讨论了动态响应特性、功率损失特性、传递的转矩及调速范围与离合器结构参数等因素的关系。结果表明:影响离合器动态品质的主要因素为其结构参数,减小从动盘的转动惯量可以改善系统的动态特性;离合器的调速范围主要由工作间隙和磁流变液零场粘度决定,减小磁流变液零场粘度和适当增大工作间隙可以减小粘性功率损失,提高效率。     

孔隙阀式磁流变阻尼器准静力分析

建立了孔隙阀式磁流变阻尼器的轴对称模型.推导了孔隙阀内磁流变液压力梯度方程.对Herschel-Bulkley模型的磁流变阻尼器压力梯度进行了数值求解.应用代数方程理论,得到了Bingham模型的磁流变阻尼器压力梯度的解析解.最后,结合算例计算了孔隙阀内磁流变液的流速分布及阻尼器的阻尼力.     

挤压式磁流变液阻尼器--转子系统的动力学特性与控制

用磁流变液代替常规挤压油膜阻尼器的润滑油,可制成阻尼特性受磁场控制的挤压油膜阻尼器,用于转子系统的振动控制。依据Bingham模型推导了磁流变液挤压油膜的雷诺方程及其解的表达式,给出了油膜流速、压力分布、油膜反力和阻尼器内磁拉力等的计算公式;以磁流变液阻尼器—刚性转子系统为例,理论分析了挤压油膜的力学特性和转子系统的不平衡响应特性;设计和制造了一种用于转子振动控制的挤压式磁流变液阻尼器;试验研究了支承在该阻尼器上的单盘偏置柔性转子系统的不平衡响应特性和控制方法。研究表明,磁拉力可降低一阶临界转速和临界振幅;油膜反力可降低转子系统在无阻尼临界转速处的振幅,并使一阶有阻尼临界转速增大;通过开关控制能使阻尼器具有最佳的减振效果,使转子振幅在全转速区达到最小。     

基于ANSYS的磁流变阀磁场分析

阐述了磁流变流体的磁流变特性及其Bingham模型,依据磁流变流体在磁场作用下的可逆、可控特性设计了磁流变阀。采用ANSYS有限元分析软件对设计的磁流变阀3种结构模型进行了磁场分析。研究磁流变阀的结构与磁流变流体的磁感应强度和磁流变阀性能的关系。分析结果表明:根据磁力线分布和磁感应强度大小合理设计磁流变阀结构,可使磁流变流体在相同外加电流条件下获得更高磁感应强度,提高磁流变阀的性能。     

DESIGN METHOD OF MAGNETO- RHEOLOGICAL FLUID SHOCK ABSORBER FOR CAR SUSPENSION

The Bingham constitutive model, which is previously used in depiction of magnetorheological （MR） fluids rheological behaviors for design devices, exhibits discontinuous characteristics in representation of pre-yield behaviors and post-yield behaviors. A Biviscous constitutive model is presented to depict rheological behaviors of MR fluids and design automotive shock absorber. Quasi-static flow equations of MR fluids in annular channels are set theoretically up based on Navier-Stokes equations and several rational simplifications are made. And both flow boundary conditions and flow compatibilities conditions are established. Meantime, analytical velocity profiles of MR fluids though annular channels are obtained via solution of the quasi-static flow equations using Biviscous constitutive model. The prediction methodology of damping force offered by MR fluid shock absorber is formulated and damping performances are predicated in order to determine design parameters. MR fluid shock absorber for Mazda 323 car suspension is designed and fabricated in Chongqing University, China. Measurements from sinusoidal displacement cycle by Shanchuan Shock Absorber Ltd. of China North Industry Corporation reveal that the analytical methodology and design theory are reasonable.     

基于Eyring本构模型的磁流变液阻尼器设计原理与试验研究

根据试验得出的Bingham塑性流体模型的模型参数, 建立了磁流变液切应力的误差函数,利用多参数优化理论和数据拟合方法对Eyring本构模型的参数进行辨识。建立了基于Eyring模型的环状混合准稳态流动方程,得出了磁流变液在环形通道中流动的速度分布函数。在给定活塞速度和环形通道的几何尺寸条件下,对混合工作模式的汽车磁流变液阻尼器产生的阻尼力进行理论预测研究。按照长安之星微型汽车前悬架的技术要求,设计和制作了微型汽车磁流变液阻尼器,并对此进行了试验测试,试验结果表明：应用所提出的理论分析方法预测磁流变液阻尼器的特性是可行的。