电热形状记忆合金与磁流变联合传动性能研究

针对单一的磁流变传动传递转矩较小的缺点,提出了一种电热形状记忆合金与磁流变联合传动方法,可以提高传动装置传递的转矩.基于形状记忆合金的热效应特性,建立了电热形状记忆合金弹簧挤压力与温度的关系;利用Maxwell软件,对磁场进行有限元分析,得到了不同电流下圆盘工作间隙中的磁场强度沿半径的分布情况;基于磁流变液的磁流变特性...     

形状记忆合金与磁流变液交替传动性能研究

针对磁流变液在高温下传动性能下降等缺点,提出一种形状记忆合金与磁流变液交替的传动方法。基于形状记忆合金的热力学效应,推导了弹簧挤压力与温度的关系式,并通过实验验证了方程的正确性;对传动装置的磁场进行有限元分析,得出了工作间隙沿径向的磁场分布;基于形状记忆合金弹簧热驱动特性,建立了摩擦转矩与挤压力、结构尺寸等参数的关系。结果表明,形状记忆合金弹簧产生的挤压力随温度升高而增加;温度低于40℃时,主要由磁流变液传递转矩,转矩可达9.14 N·m;温度在40℃～60℃之间时,磁流变液与形状记忆合金共同传递转矩,转矩可达13.24 N·m;温度高于60℃时,主要由形状记忆合金传递转矩,转矩可达9.40 N·m。随着温度升高,形状记忆合金能代替磁流变液传递转矩,装置能感知温度变化,实现交替传动。     

温控形状记忆合金驱动的变面磁流变传动性能研究

提出了一种温控变面磁流变传动方法,通过温控形状记忆合金弹簧来驱动磁流变液,使磁流变液的工作间隙由一面变为两面,增大了装置所能传递的转矩。基于圆盘式磁流变传动的特点,推导了装置在变面前后分别传递的转矩,探究了温度对磁流变液传递转矩的影响,并采用ANSYS有限元软件进行了磁场分析。结果表明,变面前在工作间隙h_1内的磁感应强度随半径的增大而增大;变面后在工作间隙h_2内磁感应强度先随半径增大而减小,然后再随半径的增大而增大;变面后在工作间隙h_3内磁感应强度随半径的增大而增大;装置变面后所能传递的转矩比变面前传递的转矩增大了91. 06%。     

圆盘式磁流变液变面积传动性能研究

提出一种由形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)驱动通过改变磁流变液的工作面积来改变传递转矩的传动方法;介绍了其工作原理,分析了变面积的过程;基于磁路理论,进行传动装置的磁路计算;应用ANSYS软件进行了磁路建模和有限元仿真,得到不同面积比下的磁感应强度分布云图;最后对比分析了不同面积比下传递转矩的能力。结果表明:随着磁流变液的面积比增大,传递的转矩先增大后减小,传动能力得到提升。     

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。     

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。     

圆盘式磁流变液变厚度传动性能研究

基于磁流变液的流变特性和形状记忆合金弹簧的热驱动特性,提出了一种通过温度场控制的形状记忆合金弹簧驱动的磁流变液变厚度进而改变转矩的新型传动方法。介绍了其工作原理,推导了厚度与形状记忆合金材料、动力、几何等参数之间的关系。基于磁路理论,建立了该传动装置的磁路模型,推导了磁势的计算公式。用ANSYS软件进行了二维磁场有限元仿真,得到4种不同厚度下的磁感应强度分布云图,最后分析了不同厚度下传递转矩的能力。结果表明,磁流变液的厚度越小,所能传递的转矩越大,但磁流变液的厚度存在最小值。     

形状记忆合金温控的磁流变液自发电传动研究

介绍了形状记忆合金温控的磁流变液自发电传动工作原理;基于形状记忆合金的温度力学特性,建立温度与形状记忆合金温控开关输出行程的关系式。基于发电机输出特性和形状记忆合金弹簧的力学特性分析,建立了温度与输出转速和输出电流的关系,并根据自发电原理建立了磁感应强度和温控开关电阻与发电机参数关系式。基于黏温方程,建立温度与输出转矩关系式。研究结果表明,弹簧输出行程、输出电流、输出转矩和输出转速随着温度的变化而变化;根据建立的损耗功率关系式,对比普通磁流变风扇离合器,在通常工作温度范围内,自发电传动装置损耗的功率更小。     

形状记忆合金控制的圆筒式磁流变液无级传动

基于形状记忆合金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磁流变液无级传动的工作原理;建立了能控制励磁线圈电流大小的形状记忆合金温控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;基于Herschel-Bulkley模型描述了磁流变液剪切应力随外加磁场变化的本构方程;建立了磁流变液无级传动的传递转矩与磁场参数、材料参数、尺寸参数和运动参数之间的关系式。研究结果表明：形状记忆合金温控开关的输出行程随温度的变化而变化,磁流变液无级传动的传递转矩随外加磁场的增大而增大,输出转速能根据来自散热器气流温度的高低实现连续调整。     

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.     

形状记忆合金的研究现状

形状记忆合金是一种重要的智能材料,对其近年来的技术发展进行了综述,着重对形状记忆材料NiTi合金的研究成果及其疲劳性能测试方法和存在的问题进行了讨论,并指出了今后的发展方向。何子淑,高军成,梁益龙     

铁锰硅铬镍形状记忆合金的形状记忆效应

在铁基形状记忆合金中加入铬和镍以增加合金的形状记忆效应和提高其耐腐蚀性。较详细地研究了合金成分、预变形方式及训练对FeMnSiCrNi合金形状记忆效应的影响。结果表明：Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni成分的合金具有较佳的形状记忆效应；合金的形状记忆效应随预变形量的增加而下降；合金经训练后形状记忆效应大幅度提高，特别是第一次训练的效果最显著。     

基于形状记忆合金的结构刚度控制研究

以超声速飞行器结构气动热软化现象为背景,提出了基于形状记忆合金(shape memory alloys,简称SMA)的结构刚度控制方法。设计了实验模型和全铝对照模型,对模型进行频响测试,研究模型刚度控制效果。利用温控箱调节模型的整体温度,研究模型的一阶固有频率与温度的关系。提出了将SMA条带作为加强筋的舵面结构,研究了结构刚度随环境温度升高的变化趋势。考虑到在环境温度作用下SMA不一定能完全相变,搭建了结构刚度主动控制系统。结果表明:结构刚度随着环境温度的增加先是逐渐减小,而后慢慢变大慢慢减小,其在SMA奥氏体相变结束温度处的刚度最大;结构控制后的一阶固有频率与控制前相比增幅可达10%;利用大电容的瞬时放电驱动SMA,使其完全相变,响应时间可达15ms。     

固溶温度对铜-铝-锰形状记忆合金冷加工性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、室温压缩试验机等研究了固溶温度对形状记忆合金Cu-17.55Al-9.84Mn(物质的量分数/%,下同)和Cu-19.1Al-9.9Mn冷加工性能的影响。结果表明:固溶温度对含17.55%Al合金的冷加工性能影响显著,但对含19.1%Al合金的影响较小;含17.55%Al的合金因铝含量较低,经700℃以上温度固溶后冷至室温获得的β相或18R马氏体具有低的有序度,在应力作用下容易发生马氏体转变或马氏体再取向,其冷加工性能显著好于α+β两相区时的;含19.1%Al合金在不同温度固溶后的冷加工性能显著低于含17.55%Al合金的,因其室温组织主要由有序度高的β相组成。     

马氏体相变温度对NiTi形状记忆合金抗磨损性能的影响

为了弄清楚N iTi形状记忆合金相与磨损性能之间的关系以及合金的磨损特征,研究了6种N iTi合金在相同条件下马氏体相变温度对磨损量的影响。结果表明:合金在没有发生永久性损坏带来的磨损的情况下,热弹性马氏体的转变,马氏体片的重新取向、合并及阻尼效应都能提高合金适应大变形量的能力,所以在粘着磨损过程中,弹性变形就会累积;对于6种合金来说,抗磨损性能主要取决于Ms转变温度,N i原子的析出和合金的硬度对合金的抗磨损性能也有显著影响。     

形状记忆合金在六足步行机器人中的应用

论文利用形状记忆合金（Shape Memory Alloys,简称SMA）作为驱动元件,并且通过单片机控制电流的通、断来控制其动作,设计制作出六足步行机器人,给出了这种机器人的具体设计、制作方案,包括该机器人的运动原理、设计要点、结构组成和控制方式.     

烧结时间对多孔NiTi形状记忆合金时效时马氏体相变的影响

采用DSC和SEM等研究了采用不封装热等静压法(CF-HIP)在不同烧结时间下制备的多孔NiTi形状记忆合金时效时的马氏体相变行为.结果表明:经1 050℃烧结1 h后,合金中主要含有Ti2Ni相和大块的Ni3Ti相,随着烧结时间的延长,大块Ni3Ti相逐渐消失,Ti2Ni相几乎没有变化;将烧结试样经450℃时效后,随...