磁流变传动装置尺寸优化分析与设计

为了优化圆筒圆盘式磁流变传动装置结构和磁场分布，以传递最大转矩为优化设计目标，提出磁场分布、磁流变液有效工作间隙和传动尺寸优化方案；基于磁流变传动特性，采用有限单元法和控制变量法，分别得出最优的磁流变液工作间隙的有效厚度、磁场性能最佳的线圈布置方案和磁流变传动装置结构尺寸的最优化设计方案。结果表明：线圈布置于圆筒端面两侧能够显著增强磁场强度，有效提升磁流变传动装置的传动性能；磁流变液工作间隙结构尺寸满足传动尺寸比ε=1.6时，传递的转矩达到最大值13.3 N·m,此时传动性能最佳、装置结构紧凑。     

基于电磁挤压的磁流变液传动性能研究

针对磁流变液纯剪切传动传递转矩小的缺点,提出一种基于电磁挤压的磁流变液传动方法。利用有限元软件Ansoft Maxwell进行磁场有限元仿真分析,得到不同输入电流下磁流变液的剪切屈服应力以及压盘所受到的电磁力。基于磁流变液的挤压强化效应,分析磁流变液在受到压盘挤压强化后的剪切屈服应力及传递的转矩。结果表明：磁流变液在受到挤压后,剪切屈服应力会增大,从而使装置所能传递的转矩增大;磁流变液在挤压剪切模式下传递的转矩是纯剪切模式下的1.53倍。     

基于异形间隙的磁流变液传动装置性能研究

基于磁流变液工作间隙形状对磁流变传动装置传动性能的影响，分析3种不同工作间隙形状的盘型磁流变传动装置结构和传动性能上的差异。通过磁场有限单元法对传动装置进行有限元分析，对传动装置的结构和尺寸进行优化，建立圆弧形工作间隙的转矩方程，并通过计算对3种不同形状间隙的转矩大小进行对比。研究结果表明：当电流为3 A时，3种形状的磁流变液转矩分别为55.77、71.40、74.73 N·m,锯齿形工作间隙和圆弧形工作间隙的转矩分别是平面形工作间隙转矩的1.28倍和1.34倍。     

磁流变液与形状记忆合金复合制动性能研究

针对现有磁流变液制动器使用存在发热严重的缺点，设计一种磁流变液与形状记忆合金复合制动装置，利用装置在制动过程中产生的热量，使形状记忆合金弹簧产生附加的摩擦转矩，提高了装置的制动转矩。阐述该复合制动装置结构和工作原理，进行磁场有限元分析、形状记忆合金弹簧挤压力分析以及复合制动转矩分析。结果表明：磁流变液传递的转矩随电流的增大而增大，形状记忆合金弹簧的摩擦转矩随温度的增加而提高；当线圈电流为3 A、温度达到100℃时，复合制动转矩比单一的磁流变制动转矩提升约31.4%。     

行星式永磁体磁流变传动装置的传动特性研究

对行星式永磁体磁流变传动装置进行了传动特性分析。传动装置采用圆筒型工作结构且励磁源设置为永磁体内置式,装置内部设置有可以自由旋转的磁管套组结构,增大了装置的输出转矩能力且传动特性稳定可靠,建立模型分析MRTD装置的输出转矩值的影响因素,研制了磁流变传动装置样机,并对样机进行了调速特性和调矩特性的测试。结果表明:该装置能有效传递扭矩,能有效调节滑差转速,通过控制内部磁场强弱进而调节输出转速大小。     

圆筒式楔形间隙磁流变传动装置的设计

针对圆筒式均匀间隙磁流变传动装置间隙内磁场强度不均匀的问题,提出将磁流变传动装置的均匀间隙改进为楔形间隙,设计出了圆筒式楔形间隙磁流变传动装置,推导了圆筒式楔形间隙磁流变传动装置的理论转矩公式,进行了磁场有限元模拟仿真,对比了均匀间隙与楔形间隙的差异,并分析讨论了楔角角度和间隙宽度对工作间隙的磁感应强度分布均匀性和输出转矩的影响,结果表明:在其他条件不变的情况下,当楔角角度为1.074°左右时,其工作间隙的磁感应强度分布最均匀;同时,楔角角度越小,输出转矩越大,均匀间隙的输出转矩最大。     

液粘调速离合器摩擦副传递转矩的计算及热平衡校核

液粘调速离合器是一种利用摩擦副之间的油膜剪切力来传递动力的新型传动装置,在大功率风机、水泵调速节能和特种车辆、工程机械无级调速方面有着广泛的应用前景.阐述了液粘调速离合器的工作原理,给出了摩擦副传递转矩的理论计算及摩擦副的热平衡校核公式,并进行了相关分析.     

新型磁流变刹车装置设计与性能研究

设计了一种兼顾盘式与筒式结构优点的新型磁流变刹车装置,采用Maxwell软件结合田口算法思想对结构进行仿真优化。搭建实验测试平台,测试了磁流变液刹车装置的静态以及动态性能,验证了所设计的结构是有效的,实验结果达到预期目标,建立了制动力矩与输入电流的关系式,修正了τ-H经验公式,修正后的理论计算值与测量值基本一致,验证了磁流变液在高速剪切情况下存在剪切变稀的现象。     

丰田COASTER汽车中间花键轴中频感应淬火

本文研究了丰田COASTER客车中间 /突缘花键轴中频感应淬火工艺。试验表明 ,通过改进中频感应淬火工艺和革新感应器设计 ,可使工件表面硬度提高、硬化区范围分布合理、金相组织得到改善。从而 ,扭转强度从 30 0 0N·m～ 32 0 0N·m提高到 4 2 4 0N·m～ 4 6 0 0N·m ,增加 4 0 %以上 ,达到丰田公司 4 0 70N·m的总成强度要求     

在磁场条件下黄铜的磁流变液滑动磨损行为(英文)

采用盘销式摩擦磨损装置进行铜摩擦试验,研究在有、无磁场条件下磁流变液对界面表面的影响。在载荷为20~100N,转速为127~425r/min下旋转2h,进行一系列试验。摩擦因数和磨损率由磨损装置控制,采用扫描电子显微镜(SEM)观察磨损表面的微观组织。此外,采用X射线光谱(EDS)分析磨损表面的化学成分。结果显示,在有、无磁场条件下出现了不同的摩擦磨损系数和性能。同时,研究了载荷和转速对摩擦行为的影响。研究了在有磁场条件下的磨损表面形貌,发现在磨损表面明显存在磁流变颗粒,且脊塑流引起了侧向挤出,这表明磨料磨损是磁流变液的主要磨损机制。     

圆坯连铸电磁旋流水口的数值模拟

在浸入式水口外部采用可移动的旋转电磁场装置,使水口内钢液形成旋转流动.通过对磁场和流场的数值模拟,分析了电磁参数和电磁旋流装置结构对钢液内磁感应强度和旋流速度大小及分布的影响.结果表明,钢液中心竖直轴线上的磁感应强度随线圈电流增大而增大,随频率增大而减小.采用圆形磁体时磁感应强度最大且分布均匀,优于马蹄形磁体;线圈电流500 A,频率50 Hz时,获得了在圆形装置作用下浸入式水口内及结晶器内的钢液的速度矢量分布,此时结晶器内产生了较强的旋流流动.从现场操作角度出发,提出了改进马蹄形电磁旋流装置.通过低熔点合金的电磁旋流实验验证了数值模拟的结果及计算方法的可靠性.     

液压型海上漂浮风力机长管道特性研究

针对液压型海上漂浮风力机能量传输系统的特点,基于线性摩擦分布管路模型,建立具有恒定管径的大直径流体传输分布式管道数学方程,研究系统输入和管道参数对系统特性的影响。叶轮转矩和变量泵斜盘角与管道入口压力的幅值比有相同的谐振点频率,但斜盘角的变化对入口压力的影响明显高于叶轮转矩;管道内径越大,压力幅值比越大,尤其在低频段更明显;管道越长,谐振点越多,工作频带越窄,在第一次达到最大谐振幅值后,其谐振幅值随着频率增加逐渐减小。     

考虑温度效应的磁流变阻尼器阻尼特性的分析

磁流变阻尼器属于一种能量耗散装置,在使用过程中将振动机械能转化为自身热能,阻尼器力学性能受磁场和温度等因素的影响。分析磁流变阻尼器的温升特性,建立磁流变阻尼器的宏-微观动力学模型,通过有限元仿真分析阻尼器的温度场分布,理论计算分析磁流变液微观结构对剪切屈服应力的影响、温度和磁场对磁流变液中铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度的影响。试验结果证实：在线圈通有0.5、2 A电流的情况下,当温度从303 K上升至343 K时,阻尼力分别下降了14.5%和10%,当温度上升至383 K时,阻尼器的阻尼力分别下降了20.4%和15.1%,结果表明温度升高,铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度降低,磁场增强,铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度增大。试验结果和理论计算变化趋势一致,磁场的增强补偿了温度升高使磁流变液黏度的减小值,从而减弱了温度对磁流变阻尼器阻尼性能的影响。     

钛合金-不锈钢作动部件耐磨性能提升研究

为提升钛合金耐磨性能以满足新一代航空作动系统部件的服役需求，对TC6钛合金试块分别进行无氢渗碳和微弧氧化强化处理，研究钛合金试块–不锈钢试环摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明，在载荷及摩擦时间相同的条件下，未经处理的钛合金试块与不锈钢试环发生了严重的黏着摩擦，摩擦系数为0.82，磨损率达到1.34×10~(-4) mm~3/(N·m)；无氢渗碳处理的钛合金试块与不锈钢试环发生滑动摩擦，摩擦系数约为0.30，磨损率为1.56×10~(-7) mm~3/(N·m)；微弧氧化处理钛合金试块与不锈钢试环首先发生磨粒摩擦，随后膜层失效发生黏着摩擦，摩擦系数约为0.58，磨损率为5.86×10~(-6) mm~3/(N·m)。综上知，TC6钛合金表面硬度低，耐磨性差，经无氢渗碳处理后形成的强化层耐磨性良好，优于微弧氧化强化层。     

单线圈磁流变阀阀芯结构对压降特性的影响分析

根据磁流变液的可控流变特性设计了3种不同阀芯结构的单线圈磁流变阀,同时对单线圈磁流变阀的压降特性进行了理论分析。采用ANSYS有限元仿真软件对3种不同阀芯结构的磁流变阀进行了电磁场仿真分析,得出了磁流变阀磁力线分布、磁场强度分布以及液流通道处磁感应强度大小的变化规律。研究了阀芯倒角、输入电流大小和流量大小对系统压降的影响。结果表明：不同阀芯结构磁流变阀的总压降随着输入电流和流量大小的增加而增大,且无倒角的单线圈磁流变阀压降最大。为实际磁流变阀结构设计提供了参考。     

中频磁场作用下矩形冒口内部钢液磁场分布的模拟研究

通过数值模拟的方法对中频磁场作用下矩形冒口内部钢液的磁场分布规律进行测定,探究了电源频率,感应电流及线圈作用位置对其内部磁场分布的影响。模拟结果表明:钢液内部磁感应强度沿Z向呈"两边小,中间大"分布趋势,磁感应强度峰值出现在中心偏上位置,拐角C处磁感应强度值最大,窄边中心D和宽边中心B次之,钢液中心A位置的磁感应强度值最小;随电源频率的增加,钢液中心位置的磁感应强度峰值不断减小,且频率越高磁感应强度衰减的越严重,但磁场均匀性却不断得到提升;随感应电流的增加,钢液中心位置的磁感应强度峰值几乎呈线性增加,但整体磁感应强度均匀性却在不断降低;随感应线圈位置的上移,钢液中心位置的磁感应强度峰值也随之上移,但其值却略有减少。     

激励线圈匝数对软接触结晶器内磁场和电磁压力的影响

通过建立软接触电磁连铸结晶器内电磁场计算的三维有限元数学模型,模拟分析了高频磁场激励线圈匝数在2～5匝变化,对切缝结晶器内磁感应强度和电磁压力分布的影响。结果表明,线圈匝数变化不会改变结晶器内磁感应强度和电磁压力的分布特征;沿结晶器高度方向上,磁感应强度和电磁压力都在钢液面下5～6 mm位置出现峰值;在周向上,切缝处的磁感应强度和电磁压力值高于分瓣体中心处。随线圈匝数增加,结晶器内磁感应强度和电磁压力的数值均明显增加,但其分布的不均匀性也随之加剧,因此线圈匝数存在最优值,取3匝或4匝是比较合理的。     

圆盘式磁流变液离合器的有限元分析

应用有限元的数值方法,分析了圆盘式磁流变液离合器在不同电流强度下磁感应强度沿半径方向的分布.通过对分析数据进行拟合,确定了磁感应强度、电流和半径之间关系的表达式.并将拟合的表达式代入转矩的计算表达式,最终得出了离合器传递转矩的表达式.根据该表达式,分析了转矩与电流强度、转矩与转速差以及转矩与离合器结构尺寸参数之间的关系.     

空气-磁流变液半主动型动力吸振器的研究

为实现高振幅削减百分比的带宽制振,提出一种具有可调刚度和可调阻尼的半主动型动力吸振器。刚度装置为空气弹簧,改变空气弹簧内两气室的初始高度和初始气压可以改变刚度;阻尼装置为磁流变液阻尼器,改变阻尼器内线圈电流大小可以改变阻尼力。计算空气弹簧的刚度、气室的初始高度、气室的初始气压之间的函数关系;计算磁流变液阻尼器的阻尼力和线圈电流之间的函数关系;仿真探究动力吸振器的制振效果。结果表明：该空气-磁流变液半主动型动力吸振器最多可以削减45%的主质量振幅,可以有效抑制主系统的共振。     

线圈外置式磁流变液减震器的结构设计与磁场仿真北大核心

内置线圈发热会影响磁流变液黏度,并且线圈内置会导致安装、拆卸不易。为解决以上问题,研究线圈外置式磁流变液减震器的结构设计;通过仿真分析不同的缸体材料、线圈布置方式和结构参数对间隙处磁感应强度的影响。结果表明:间隙处的磁感应强度随着电流的增加而逐渐增大,但是受材料磁饱和强度的影响,不能无限增加;线圈外置式磁流变液减震器要使用槽宽尽可能大的单线圈模型;随着间隙的不断增加,间隙处的磁感应强度不断减小。