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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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....     

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。     

磁流变制动器原理及动力学分析

基于Bingham模型描述磁流变液随外加磁场变化的流变特性,介绍一种磁流变制动器的原理,分析磁场强度对制动转矩的影响,建立制动转矩的计算公式和动力学方程,为磁流变制动器的设计提供理论依据。     

用于柔顺关节的磁流变传动的设计与实验研究

针对人机交互中刚性机器人关节在碰撞中的冲击力会对人产生危害的问题,对磁流变液变刚度传动装置进行了设计、建模和实验分析,提出了一种基于多盘式磁流变液传动的柔性关节。首先建立了传动装置传递的转矩数学模型,利用Matlab对各影响参数进行了仿真分析;然后根据仿真结果设计了磁流变液传动结构,利用磁场有限元仿真软件Ansoft Maxwell对磁路进行了验证;最后,搭建了实验平台,对磁流变液传动装置输出转矩进行了实验测试。研究结果表明:磁流变液传动装置能有效传递扭矩,输出扭矩与输入磁场强度的线性度好、响应快,传动特性能满足对机器人关节的使用要求。     

界面变形对磁流变传动装置传动性能的影响

为了得到界面变形对磁流变传动装置传动性能的影响规律,总结了变形界面的产生形式,采用数值计算方法,从电磁场和液膜传动能力两方面分析了变形界面的传动性能,并进行了相关实验研究,结果表明:传动圆盘的正常变形量小于100 μm,变形后工作间隙磁场变化量较小,一般小于0.01 T,约占工作间隙磁场的2％;变形对毫米厚度液膜传动性能的影响很小;对于较小变形量,界面变形并不能显著影响磁流变液的传动能力;对于较大变形量,由于磁流变液液膜剪切和挤压效应产生的剪切力作用,磁流变液扭矩传递能力有一定提升,但是这种剪切力不可调节,降低了磁流变传动装置的调节性能.     

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。     

基于磁流变液传动的柔顺关节研究:设计,仿真和实验（英文）

为了实现机器人的内在主动柔顺,应用磁流变液的可控特性,设计了基于磁流变液传动的多盘式柔顺关节。基于Bingham塑性模型建立了柔顺关节的扭矩传递模型,仿真分析了盘片直径、盘片间隙、励磁电流等因素对输出扭矩的影响规律,根据理论分析和仿真,得到柔顺关节的机械结构参数。设计实验平台对柔顺关节样机进行了盘片壁面形貌对动力传递性能影响、空转力矩特性、动力传动特性、静态特性、转速-输出转矩特性以及阶跃输入、阶跃负载情况下的动态响应实验研究。结果表明基于磁流变液传动的柔顺关节盘片表面粗糙度越大,所能传递的扭矩越大,磁流变传动输出稳定,且可以无级调控。     

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。     

车用磁流变离合器磁路设计研究

离合器是保证汽车平稳起步、换挡平顺和防止传动系统过载的关键部件,为改善车辆传动系统的离合器特性,通过分析载重汽车离合器的传动系统模型,利用磁流变液体可控、在外加磁场作用下产生剪切应力传递转矩的特性,建立了磁流变离合器的传递转矩模型、设计了离合器的磁路结构,并应用ANSYS软件仿真分析了不同励磁电流下磁路的磁力线和磁感应强度,仿真结果表明,通过改变励磁电流,磁流变离合器在外加磁场作用下可以实现动力和运动的传递,该研究为离合器的设计和控制提供了理论依据。     

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。     

磁场作用下磁流变液的挤压与拉伸特性

为研究磁流变液在不同磁场作用下的挤压与拉伸力学性能,建立了用于测试磁流变液挤压与拉伸特性的实验装置,并通过ANSYS/Multi曲ysics对此实验装置磁路的磁感应强度分布进行了仿真分析.利用此装置研究了磁流变液在不同外加磁场强度下的挤压和拉伸特性,并建立了拉伸屈服应力与剪切屈服应力之间的关系.挤压实验表明,磁流变液在...     

圆盘型磁流变调速风扇离合器的设计与分析

磁流变液是一种新型智能材料,其屈服强度在外加磁场作用下可在毫秒量级内发生变化,利用磁流变液剪切应力可以进行动力的传递。将磁流变液用于发动机冷却系风扇离合器的设计中,在理论上分析了盘式磁流变液调速风扇离合器的工作机理,应用Bingham模型来描述磁流变液的本构方程,建立了离合器的输出转矩与转速的计算模型．导出了离合器基本几何参数的工程设计计算公式,为盘式磁流变风扇离合器的设计提供了理论依据。     

基于挤压-剪切模式的高转矩磁流变离合器设计与实验

本文设计了一种基于挤压-剪切混合模式磁流变离合器,建立了用于测试其传动性能的实验装置。首先,介绍了磁流变离合器的工作原理;接着,利用ANSYS有限元仿真分析软件分析了磁路的磁感应强度分布特性;最后,搭建了磁流变离合器的传动性能实验测试装置,测试了磁流变离合器的静态传动性能和动态响应特性。实验结果表明:转速对磁流变离合器的转矩影响不明显,而电流和挤压应力对磁流变离合器转矩的影响比较大,转矩随电流及挤压应力的增加而增加;在1.0A的电流和40r/min的转速下,挤压应力为150kPa时,挤剪式磁流变离合器的转矩可达到146Nm,比剪切模式下的磁流变离合器转矩提高了约6.6倍;响应时间常数先随电流(电流小于0.6A)的增加而减小,而后受电流影响不明显;响应时间随挤压应力和转速的增加而下降;总体接合响应时间在77ms以内。所研制的基于挤压-剪切混合模式的磁流变离合器传动性能良好,控制灵敏。