电磁摩擦与磁流变联合传动性能研究

针对磁流变液传动装置转矩偏小和温度升高磁流变液性能下降的问题,提出一种磁流变液和电磁摩擦联合传动装置,并介绍其工作原理。利用Maxwell软件对装置进行磁场有限元分析,得到线圈在不同位置时磁流变液工作区域内的磁场强度和磁感应强度;基于圆筒式磁流变液传动装置转矩公式和电磁吸力公式,计算出磁流变液传递的转矩和电磁摩擦转矩。结果表明：随线圈分布位置距离摩擦盘越近,装置传递的转矩越大;当线圈分布在主动轴两端最外侧且距摩擦盘0 mm时,电磁摩擦转矩达到最大值96.86 N·m,同时磁流变液传递转矩也达到最大值36.60 N·m,总传动转矩为130.25N·m;相较于单一的磁流变液传动,电磁摩擦与磁流变联合传动装置传递转矩性能提升255%。     

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。     

不同制动速度下炭布叠层炭／炭复合材料的磨擦磨损行为及机理

用模拟刹车制动的方法探讨了一种炭纤维布叠层炭／炭复合材料在不同制动速度下的摩擦磨损行为，并用扫描电子显微镜对摩擦表面进行了观察和分析。研究结果表明：在5m/s的制动速度下，该种材料表现出低的摩擦因数，但随制动速度升高至20m/s时，摩擦因数迅速升高至最大值0.40；当制动速度增大到28m/s或30m/s时，摩擦因数仅略降低至0.35，该材料表现出优良的高速高能摩擦性能。另一方面，制动速度升高至20m/s时，即摩擦因数最大时，磨损才变得明显，而且随制动速度的继续升高，磨损呈直线增大。表面显微组织观察表明，在较低制动速度下，在摩擦表面产生了薄膜，对应摩擦因数较低，磨损小；在20－25m/s制动速度下，摩擦表面形成较厚的表面膜层，对应摩擦因数高，磨损大；在28－30m/s制动速度下，剧烈的摩擦剪切和氧化作用使摩擦表面严重破坏，表面基质炭氧化严重，纤维则被拉断或拔出。     

磁流变液阻尼器用于铣削颤振控制的仿真分析

确立了磁流变液的工作模式和MRF减振器的力学模型,利用设计的磁流变减振器构建了磁流变液减振系统,研究了磁流变减振器在铣削颤振控制中的应用。理论分析表明:磁流变减振器的刚度及阻尼随外加磁场强度的增加而增大,主振系统的振幅随磁场强度的增加而减小。磁流变减振器的减振效果随着磁场强度的增加逐渐增大,但并不是场强越大效果越好,而是有一最佳值。只要场强选取适当,采用磁流变减振装置可以控制铣削颤振现象的产生。     

助推滑车液压减速制动系统仿真分析

针对无人机助推起飞滑车产生的冲击能量,提出一种液压缸外接吸能阀的助推滑车液压减速制动系统。搭建了该液压减速制动系统数学模型;利用Simulink软件建立了系统仿真模型并进行求解;对助推滑车液压减速制动系统性能进行了仿真研究,分析了液压缸活塞直径、吸能阀通径、吸能阀弹簧压缩量对液压缸无杆腔压力和滑车制动位移的影响。研究结果表明：所提出的助推滑车液压减速制动系统可吸收滑车产生的冲击能量;吸能阀通径增大,液压缸无杆腔压力峰值减小,滑车制动位移增大;液压缸活塞直径增大,液压缸无杆腔压力峰值增大,滑车制动位移增大;吸能阀弹簧压缩量增大,滑车制动位移略有减小,而液压缸无杆腔压力基本不变。     

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。     

CuZnAl形状记忆合金弹簧的应用研究

应用CuZnAl形状记忆合金的感温-驱动原理,制作了太阳尾随模拟装置,探讨了该系统中形状记忆合金弹簧的设计原理及方法。同时采用定量金相、电子探针、电阻法、X射线衍射等方法,研究了加入复合稀土及热处理工艺对CuZnAl形状记忆合金中马氏体稳定化的影响。实验结果表明,形状记忆合金弹簧材料的应力-应变曲线是非线性的,弹性模量等不是常数,而是随温度变化的,所以设计原理主要考虑温度的因素,并对防止发生马氏体稳定化的原因进行了论述。     

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。     

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。     

磁梯度箍缩磁流变阀压降性能仿真分析

针对目前磁流变阀压降调节方式单一的不足,基于磁流变液磁梯度箍缩模式设计了一种液流通道截面积随外部磁场变化而变化的磁流变阀,阐述了磁流变阀的结构及工作原理,推导了压降数学模型。采用有限元法对磁梯度箍缩磁流变阀的磁场和流场进行仿真,分析了磁流变液入口速度、输入电流、液流通道半径对磁流变阀压降变化的影响规律。结果表明:磁流变阀在设计结构下产生高梯度磁场,能够有效控制液流通道的截面积大小;阀进出口压降随着液流入口速度、输入电流的增加逐渐增大,随着液流通道半径的增加而减小,其中液流入口速度影响最小,液流通道半径影响最大。当液流入口速度为1.5 m/s、输入电流为1.5 A、液流通道半径为0.5 mm时,磁梯度箍缩磁流变阀的压降可达1.89 MPa。