磁流变液软启动装置设计研究

介绍了盘式结构磁流变液软启动装置的工作原理及设计方法。利用磁流变液Bingham模型和曲线拟合,对磁流变液的磁学特性进行了研究,推导出其力矩传递的计算公式,为磁流变液软启动装置的设计与研究提供了参考和依据。     

用磁流变液实现软启动

提出把磁流变液作为电动机软启动装置的工作介质，介绍了磁流变液的特性，利用磁流变液屈服应力的Bingham塑性模型，分析了用磁流变液实现电动机软启动的原理，推导了磁流变液软启动器传递力矩的计算公式。     

磁流变传动的研究现状、发展趋势及关键技术

磁流变传动具有反应迅速可逆、控制简单且能耗低、抗外界干扰能力强等特点,在机电设备软启动、软制动、无级调速和过载保护等方面具有广泛的应用前景。在阐述磁流变液基本概念的基础上,首先介绍了磁流变传动基本形式和工作原理;其次,综述了磁流变传动技术的国内外研究进展和现状,指出了当前研究在大功率应用场合尚存在的局限性与不足;最后,从磁流变液材料的可靠性、磁流变传动装置的温度特性以及散热问题三个方面,着重分析了磁流变传动技术的发展新趋势和关键技术。     

磁流变软启动装置设计与优化

分析了磁流变软启动装置的工作原理,并列出其参数尺寸的计算公式。设计出一种圆盘式磁流变软启动装置,通过磁场仿真分析对其结构参数进行了优化。     

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。实验结果表明：由8个SMA弹簧产生的摩擦转矩最大为1.798 N·m,励磁线圈的电流为1 A、匝数为380时,磁流变液传递的转矩为1.41 N·m。相较于单一的磁流变液传动装置产生的转矩,磁流变液与电热SMA联合传动产生的转矩为3.15 N·m,传动性能提高了1.2倍。     

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。     

磁流变液的力觉反馈系统研究

提出一种基于磁流变液的力觉感知驱动装置,该装置具有内、外两个线圈,并且绕向相反,其中内部线圈缠绕在活塞外部,外部线圈则缠绕在缸体外部,通过内、外线圈磁场力的相互作用使其具有复位功能.根据磁流变液的特性及磁流变效应,结合线圈参数、结构参数和磁路设计等原则,给出了主动式磁流变阻尼器的结构设计模型,并建立了Bingham模型和修正的Bouc-wen模型的Simulink软件仿真,仿真结果验证了该装置结构设计的合理性,为其在力觉反馈系统中的应用提供了依据.     

新型磁流变液多间隙双质量飞轮研究

针对目前磁流变液双质量飞轮装置中普遍存在的刚度突变和可传递阻尼力矩较小的问题,提出了一种具有多工作间隙及可获得良好多级非线性扭转刚度的新型多间隙磁流变液双质量飞轮。通过对其磁感应强度及阻尼力矩进行理论分析,并对其结构设计进行优化,得到优化后结构的磁感应强度分布并实现了阻尼力矩的最大化,进而将磁感应强度和阻尼力矩的计算值与仿真值分别进行对比,最后对其固有特性及受迫振动进行分析。结果表明：新型多间隙磁流变液双质量飞轮有利于改善车辆动力传动系减振效果,不同工况下提供相匹配的输入电流可使减振效果达到最佳,可传递的阻尼力矩远大于普通磁流变液双质量飞轮。研究成果可为新型多间隙磁流变液双质量飞轮的设计提供理论参考。     

电动机液阻软启动及其PLC控制系统

液阻软启动装置是传动电机通过传动机构,带动极板移动,通过改变动静极板间的距离来改变串入电机定子电阻值的大小,利用液体电阻热容量大,可调性好的特点,能将电机的启动电流控制在2~3倍的范围内。液阻软启动装置采用PLC进行系统控制。     

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。     

汽车磁流变液离合器的设计

为解决当前汽车自动变速器中多片摩擦式离合器存在的缺陷,提出并设计一种新型的汽车磁流变液离合器。介绍磁流变液离合器的工作原理;设计离合器的机械组合结构,详细说明档位结构和散热结构的设计;设计磁路结构,并利用ANSYS有限元分析软件对磁路进行优化。设计的磁流变液离合器可以避免因摩擦片间的滑磨带来的故障及功率损耗,使驱动系统更安全节能;磁流变液在固态和液态之间的毫秒级可逆转化,使得离合器响应速度更快,提高了汽车的变速响应性能。     

一种磁流变液性能测试用的凹字型磁路结构设计与研究

剪切屈服应力是反映磁流变液流变特性的主要参数之一,稳定可控的磁场直接影响磁流变液剪切屈服应力的测量精度,因此磁场设计是否合理对磁流变液的流变性能测试具有重要的影响。针对外置式线圈产生的磁场强度较低且存在漏磁现象、对称式线圈中磁流变液装载不便导致测量过程持续性差等问题,设计了一种凹字型磁路,通过调整线圈位置来改变磁场结构,使磁力线垂直穿过磁流变液流动方向,同时可拆卸的组合式磁路设计在保证磁场强度需要的前提下实现了磁流变液的连续性测量。此外,还分析了不同电流下的磁场强度分布规律,并基于优化的磁路开展了磁流变液剪切屈服应力等力学性能参数的测试。与主流标准测试仪器相比,具有凹字型磁路结构的磁流变液测试系统所测得的剪切屈服应力平均相对偏差值约为10%,重复误差在6.34%以内,说明该磁路结构是磁流变测试中磁场装置设计的一种可行方法。     

基于模糊控制的异步电机软启动器的研制

基于无速度传感器和模糊控制,提出了一种异步电机软启动器的研制方案,将无速度传感器应用到异步电动机的软启动器中,采用模糊控制器来实现电流控制,使异步电机软启动过程中存在的非线性控制得到了改进和提高。以MC9S12DG128单片机作为其控制器,对软启动控制系统的硬件电路和软件程序进行了设计。实验结果表明:该软启动器结构简单,系统损耗减小,稳定性和精度得到了提高,其中电压精度达到了0.01 V,对电机及其拖动系统有更好的保护作用。     

汽车磁流变半主动悬架控制方法研究

根据变论域方法对经典模糊控制算法进行了改进，提出了悬架阻尼力变论域模糊控制算法。根据悬架阻尼控制力与磁流变阻尼器输出阻尼力的力误差，设计了磁流变阻尼器驱动电流控制方法。由汽车结构振动模糊控制子系统和磁流变阻尼器驱动电流控制子系统构建了磁流变半主动悬架控制器，用模糊集语言赋值系数反映了悬架伸张行程和压缩行程不对称阻尼控制力的关系。利用二自由度车辆振动系统简化模型和磁流变阻尼器简化力学模型及其参数，确定了控制器结构及其参数。研究结果袁明，该方法具有较好的控制精度和适应能力。     

电机电子软起动器

结构积木化，功能模块化应是起动器电子设计的一个重要原则，介绍了遵循这个原则设计的电机软起动器的原理、功能、适用范围及具体电路。     

汽车磁流变减振器阻尼特性理论计算与试验

从研究的实用性和结构的可行性出发,建立较为精确的磁流变减振器动力学模型是设计控制策略和获得良好控制效果的关键因素之一。根据车辆悬架的各种要求,设计和分析磁流变减振器的各参数对阻尼特性的影响对于现代汽车设计来说是非常必要的。根据汽车减振的要求和磁路设计原则,设计出单输出杆阻尼孔式汽车磁流变减振器。基于流体力学理论和磁流变液流变特性,详细推导出磁流变减振器的阻尼力理论计算模型。对磁流变减振器的阻尼特性进行理论分析和计算,并探讨减振器各结构参数对减振器阻尼特性的影响。最后采用试验测试磁流变减振器的速度特性,得到不同电流输入时阻尼力与速度的关系曲线,试验测试的结果和理论计算基本吻合。采用流体力学理论推导出的磁流变减振器力学模型能为建立减振器控制模型提供可靠的理论指导。     

磁致变刚度原理的气动软体致动器设计与试验

软体机器人友好的人机交互特性使其在柔性抓取、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。针对软体机器人“柔有余而刚不足”的缺陷，提出了一种具有快速、可逆变刚度能力的磁气混合驱动软体致动器。基于磁流变效应，设计了以磁流变弹性体材料作为基体的单自由度纤维增强型磁气混合软体致动器，并给出了软体致动器的浇注制造工艺。构建了磁-力耦合模型，分析磁流变弹性体中的刚度影响关系。基于自主开发的刚度测试平台，试验结果表明：设计开发的软体致动器可以在气压和磁场作用下实现可变刚度混合驱动，通过增加磁场强度可以明显提升软体致动器的刚度，最高可提高约40%。软体致动器末端位置控制实验结果表明：通过磁场激励作用，可将软体致动器携带负载的位姿保持能力提高1.4倍，具有动载荷下的位置保持驱动能力，调节响应时间小于1.5 s。     

轨道车辆车体磁流变弹性体吸振器的建模与仿真

以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动、提高乘客舒适度为目的,根据动力吸振器理论及磁流变弹性体刚度可调的特性,设计一种并联安装在车体底部的半主动式磁流变吸振器。为保证磁流变吸振器工作性能稳定,分析磁流变吸振器的磁路结构,利用多元回归分析法拟合励磁电流对磁流变弹性体工作区磁场强度的影响关系,提出励磁电流对磁场强度的控制算法。针对城轨车辆工况变化频繁、车体振动特性复杂的特点,建立对车体宽频振动适应性强的磁流变吸振器系统,研究其对车体垂向减振特性的影响,并利用Sperling指标验证了磁流变吸振器系统的减振能力。结果表明,所设计的磁流变吸振器结构紧凑且安全性高,对车下剩余空间的利用具有合理性;所建立的磁流变吸振器系统振动频带宽,可与车体始终处于谐振状态,使车辆的运行品质时刻保持在优级。论文的工作为利用磁流变弹性体的轨道车辆车体半主动式吸振器的应用提供了参考依据。     

综采面刮板输送机智能软启动器的设计

针对煤矿井下刮板输送机重载难启动的现状,分析了现用软启动方式存在的不足,设计了一种以晶闸管为开关器件、单片机为控制核心的刮板输送机电动机智能软启动器,实现了电机的过电压、欠电压、过载及缺相保护.通过控制晶闸管的导通角调节电动机定子两端的电压,降低了启动电流,减少了电机启动过程中对周围设备及电网的影响,从而确保刮板输送机...