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。     

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%。     

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。     

磁流变液与电热形状记忆合金联合传动性能研究

针对磁流变液装置所产生的转矩偏小的问题,提出了一种磁流变液与电热形状记忆合金(SMA)联合传动的方法,并介绍了传动装置的工作原理.基于电热SMA弹簧力学特性,推导了温度与摩擦转矩的关系;通过有限元软件对装置进行了磁场分析,得到了环形磁流变液工作间隙磁场强度与磁流变液剪切屈服应力之间的关系,并计算得出磁流变液传递的转矩....     

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...     

圆盘式磁流变传动机构的设计与研究

利用磁流变液体可控的特性,将磁流变技术应用于机电传动与控制系统,在阐述磁流变传动机构工作原理基础上建立了其力矩模型,并就结构参数对机构动态品质、功率损失、调速范围等性能的影响进行了理论分析.分析表明,合理设计机构的结构参数将有利于减小机构功率损失、提高调速范围,并改善机构的动态品质.     

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。     

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。     

圆盘式磁流变传动机构的优化设计

利用磁流变液体可控的特性,将磁流变技术应用于机电传动与控制系统.在介绍磁流变传动机构工作原理基础上,提出以传递力矩、单位转动惯量传递力矩和粘性功率损失为目标的结构参数优化设计的多目标优化数学模型.优化结果表明,合理设计机构的结构参数将有利于减小机构功率损失、提高传递力矩,并改善机构的动态品质.     

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。     

磁流变传动机构的设计与研究

设计了一种磁流变传动机构的基本结构，分析其工作原理；并推导了磁路设计的理论计算公式，得出了磁路设计的一般方法；对机构所传递的力矩进行了实验测试和分析。为磁流变传动机构的应用与研究提供了参考和依据。     

两圆盘间磁流变液剪切传动特性分析

基于Herschel-Bulkley模型描述了磁流变液在外加磁场作用下的流变特性。基于动量方程,分析了磁流变液在两圆盘间的剪切流动,得到了磁流变液在两圆盘间的传递转矩方程,为圆盘式磁流变剪切传动设计提供了理论依据。建立了两圆盘间磁流变液剪切传动特性实验方法,对两圆盘间的磁流变液传动性能进行了实验分析。研究结果表明,温度对磁流变液无磁场作用时的传递转矩有较大影响,通过外加磁场可以实现对磁流变液传递转矩的连续控制,磁流变液传动的传递转矩随外加磁场的增加而增大。     

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.     

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.     

磁流变传动机构性能的试验研究

从流体力学的角度推导和分析了圆盘式磁流变传动机构的力矩,并以此为基础讨论了机构的动态品质、功率损耗等与机构的关系.机构传递的力矩由磁致力矩与粘性力矩构成,圆盘外径是提高传递力矩的关键尺寸;外径的增大会减少单位转动惯量所传递的力矩,增大粘性功率损失.两圆盘间隙的增大将减少粘性功率损失和单位转动惯量所传递的力矩.粘性力矩、粘性功率损失和单位转动惯量传递的力矩随磁流变液粘度的增大而增加.励磁电流与传递力矩、单位转动惯量传递的力矩等成指数关系,与功率损耗成负指数关系.     

圆盘式与圆筒式磁流变制动器制动转矩研究

基于磁流变液的磁流变效应,介绍了圆盘式及圆筒式磁流变制动器的制动原理,推导了所需磁流变液体积公式,建立了磁流变制动器的磁路模型。应用ANSYS软件对磁路模型进行有限元磁场仿真,得到了磁感应强度云图和磁感应强度分布曲线。最后基于两种磁流变制动器的结构特点,分别计算并比较了它们的制动转矩大小。结果表明:当所使用磁流变液的材料、体积及励磁线圈匝数、通入电流大小相同的情况下,圆筒式磁流变制动器的制动转矩要比圆盘式磁流变制动器大50%左右。     

圆盘式磁流变传动装置输出转矩的计算

应用有限元数值分析,建立了不同间隙下的有限元分析模型,分析了圆盘式磁流变液传动器件在不同电流下磁感应强度沿半径方向的分布,通过对数据结果进行分析、处理和拟合,确定了磁感应强度和半径之间的关系。并将拟合的表达式带入转矩的计算表达式,最终得出了不同电流下输出转矩和间隙之间的曲线。根据转矩与间隙之间的关系,分析了间隙和电流的变化对磁流变液传动的影响,最后得到了根据电流和间隙计算传动转矩的简单经验关系式,误差分析表明所提出的经验公式对于工程应用具有足够的精度。     

磁流变液—一种新型的流体传动介质

液压系统中80％的故障是由于传动介质的问题而产生的,因而液压系统的发展一直伴随着传动介质的发展。传统的液体传动介质(矿物油、难燃型油等),其粘度只能在工作温度变化的情况下才有变化,而不能随工况变化自动调节。近四十年来出现了两种新型的流体传动介质一电流变液(ERF)和磁流变液(MRF),其粘度可以由电场或磁场控制无级变化。当这两种传动介质分别处在电场或磁场中时,能够在1ms之内从自由流动状态一直变到固态,而当电场或磁场移去之后又能立即恢复液态。这表明流体传动介质已经发展到了可控制流体阶段。     

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。