圆筒式磁流变液离合器设计的理论研究

理论研究了一种圆筒式磁流变液离合器的结构设计.基于Bingham模型描述了磁流变液的本构方程,分析了磁流变液离合器的工作原理;建立了圆筒式磁流变液离合器传递转矩与输出转速的计算模型,并导出了其设计计算公式;利用导出的设计计算公式,选用两种磁流变液材料,设计计算了两种圆筒式磁流变液车用风扇离合器的结构参数.理论研究表明,磁流变液离合器的传递转矩和输出转速都可通过改变磁流变液工作间隙中的磁场强度加以调控;所选择的磁流变液的性能对离合器的结构参数起决定性作用.     

磁流变离合器结构设计与分析

应用于传动工程领域的磁流变离合器能够实现输出力矩可控及无级调速,需满足输出力矩范围、可调系数等性能指标。基于磁流变液宾汉本构特性及平行平板恒流模型,建立剪切工作模式下磁流变离合器的输出转矩力学模型;分析流液间隙、盘片直径等关键结构尺寸对离合器性能指标的影响及其相关程度,合理选取关键尺寸,进而提出离合器工程结构设计方法;最后通过自行设计的实验台架对所设计磁流变离合器进行动态试验,验证离合器性能及设计的合理性。     

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。     

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.     

圆筒式磁流变传动机构的研究

介绍了圆筒式磁流变传动机构的工作原理 ,研究了传动机构主要结构参数的设计 ,详细讨论了它传递的力矩、动态品质、功率损失、效率、调速范围 ,以及这些参数与它的结构尺寸、MRF的特性和外加磁场的关系。并提出以传递力矩、单位转动惯量传递的力矩、无量纲粘性功率损失为目标的圆筒式磁流变传动机构优化设计的多目标优化数学模型     

楔槽式磁流变液离合器探究

通过对影响磁流变液离合器传递转矩大小的因素进行分析,在盘式磁流变液离合器基础上提出一种楔槽式磁流变液离合器的新结构形式,并用有限元的方法推导两者的力矩传递数学模型,通过计算比较两者传递力矩的大小,得出楔槽式磁流变液离合器能传递较大转矩的结论.     

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。     

多盘式磁流变离合器磁路设计与仿真

磁流变离合器是通过磁流变液的剪切应力进行传递转矩的器件。对多盘式磁流变离合器进行磁路的设计,首先应用磁路欧姆定律,结合考虑不产生磁路磁饱和效应,初步确定磁路结构参数并采用有限元分析的方法对磁路进行仿真,对不同磁导率的磁轭材料进行分析。仿真结果表明绝大多数磁感线都通过多盘式离合器的磁流变液工作面,并且在相同条件下,相对磁导率较高的磁轭材料可以提高工作间隙的磁感应强度。     

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.     

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。     

一种新型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以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.该文应用Bingham模型来描述磁流变液的本构方程,在理论上探讨了盘式磁流变液调速风扇离合器的工作机理,建立离合器的动力学模型,并导出工程设计计算公式,为盘式磁流变风扇离合器的设计提供了理论依据.     

圆盘式MRF离合器的研究

磁流变液离合器是一种利用磁流变液剪切应力来进行离合的一种装置，它传递的力矩随外加磁场的变化迅速变化。本文在理论上给出了盘式磁流变液离合器的设计方法，推出了磁流变液离合器传递力矩的方程，得出了盘式磁流变液离合器中磁流变液体积、厚度等的计算公式。为盘式磁流变液离合器的设计奠定了理论基础。     

磁流体在磁场中的粘度测试研究

针对磁流体在磁场中粘度测试的特殊性,研制了一种新型的旋转法磁流体粘度测试实验台,该实验台可通过测试带动工作气隙内磁流体作旋转剪切运动所需的力矩来推算得出磁流体的粘度,满足磁流体在磁场中的粘度测试要求。利用所设计的实验台对矿物油基Fe3O4磁流体的粘度进行了测试,研究了外加磁场、温度及磁流体中磁性颗粒含量对其粘度的影响规律。结果表明:磁流体的粘度随着外加磁场强度的增加而增大,当磁场强度增大到一定程度时,其粘度变化逐渐趋缓;随着温度的升高,磁流体的粘度呈不断下降趋势,在有外加磁场作用情况下,其粘度下降的幅度要远大于无外加磁场作用的情况;随着磁流体中所含磁性颗粒质量分数的增加,其粘度逐渐增大,当磁性颗粒质量分数小于30%时,粘度增加缓慢,但当质量分数超过30%以后,粘度则急剧增大。     

Optimal design of Magneto-Rheological damper comparing different configurations by finite element analysis

Magnetorheological (MR) damper is one of the most advanced applications of semi active damper in controlling vibration. Due to its continuous controllability in both on and off state its practice is increasing day by day in the vehicle suspension system. MR damper’s damping force can be controlled by changing the viscosity of its internal magnetorheological fluids (MRF). But still there are some problems with this damper such as MR fluid’s sedimentation, optimal design configuration considering all components of the damper. In this paper both 2-D Axisymmetric and 3-D model of MR Damper is built and finite element analysis is done for design optimization. Different configurations of MR damper piston, MR fluid gap, air gap and Dampers housing are simulated for comparing the Dampers performance variation. From the analytical results it is observed that among different configurations single coil MR damper with linear plastic air gap, top and bottom chamfered piston end and medium MR fluid gap shows better performance than other configurations by maintaining the same input current and piston velocity. Further an experimental analysis is performed by using RD-8041-1 MR Damper. These results are compared with the optimized MR Damper’s simulation results, which are clearly validating the simulated results.     

Breakup of cavitation bubbles within the diesel droplet

Supercavitation in the diesel nozzle increases the instability of droplets in part due to the two-phase mixture, while the effect of cavitation bubbles on the instability of drops is still unclear. In order to investigate the breakup of cavitation bubbles within the diesel droplet, a new mathematical model describing the disturbance growth rate of the diesel bubble instability is developed. The new mathematical model is applied to predict the effects of fluids viscosity on the stability of cavitation bubbles. The predicted values reveal that the comprehensive effect of fluids viscosity makes cavitation bubbles more stable. Compared with the viscosities of air and cavitation bubble, the diesel droplet＇s viscosity plays a dominant role on the stability of cavitation bubbles. Furthermore, based on the modified bubble breakup criterion, the effects of bubble growth speed, sound speed, droplet viscosity, droplet density, and bubble-droplet radius ratio on the breakup time and the breakup radius of cavitation bubbles are studied respectively. It is found that a bubble with large bubble-droplet radius ratio has the initial condition for breaking easily. For a given bubble-droplet radius ratio （0.2）, as the bubble growth speed increases （from 2 m/s to 60 m/s）, the bubble breakup time decreases（from 3.59 gs to 0.17 ps） rapidly. Both the greater diesel droplet viscosity and the greater diesel droplet density result in the increase of the breakup time. With increasing initial bubble-droplet radius ratio （from 0.2 to 0.8）, the bubble breakup radius decreases （from 8.86 trn to 6.23 tm）. There is a limited breakup radius for a bubble with a certain initial bubble-droplet radius ratio. The mathematical model and the modified bubble breakup criterion are helpful to improve the study on the breakup mechanism of the secondary diesel droplet under the condition of supercavitation.     

基于Carreau流变模型的圆柱滚子轴承热混合润滑分析*

为了研究圆柱滚子轴承接触区的混合润滑性能,建立基于Carreau非牛顿流体的热混合润滑模型,求解非牛顿流体线接触热混合润滑数值解。研究滑滚比、卷吸速度及载荷对线接触混合润滑特性的影响,并与相同工况下牛顿流体热混合润滑的结果进行对比。结果表明：随着滑滚比、卷吸速度及载荷的增大,油膜温度都会升高,Carreau非牛顿流体的温度要低于牛顿流体的温度;油膜厚度随着滑滚比、载荷的增大而减小,随着卷吸速度的增大而增大,Carreau非牛顿流体与牛顿流体膜厚相差不大;随着滑滚比的增大,2种流体的平均摩擦因数均增大,随着卷吸速度和载荷的增大,2种流体的载荷比均减小。     

磁流体对伺服阀力矩马达动态特性的影响

利用磁流体在外加磁场作用下具有较高饱和磁化强度和较大粘度的特点,提出了采用磁流体改善伺服阀力矩马达动态特性的方法。通过把磁流体添加到伺服阀力矩马达的工作气隙,来增加力矩马达的阻尼,改变力矩马达的动态响应特性,提高力矩马达及伺服阀的稳定性,从而有助于抑制和消除伺服阀自激振荡及噪声。通过对磁流体作用机理及力矩马达磁回路的分析,给出了磁流体作用力数学模型,以及添加磁流体和不添加磁流体的力矩马达动态数学模型,采用MATLAB/Simulink对添加磁流体和不添加磁流体的伺服阀力矩马达动态响应特性进行了分析,给出了分析结果,并通过激光位移传感器对伺服阀力矩马达动态响应特性进行了试验研究。仿真及试验结果表明,磁流体可增加伺服阀力矩马达的阻尼比,从而提高伺服阀力矩马达的稳定性和抗干扰能力。