并联液流通道结构的磁流变制动器电磁场和温度场特性分析

为了改善磁流变制动器的制动性能,提出一种并联液流通道结构的磁流变制动器。通过合理利用材料的导磁特性,使磁流变制动器内部的3层轴向阻尼间隙均被利用,有效提升了制动性能。建立了并联液流通道结构的磁流变制动器的力学模型,并对磁流变制动器进行了电磁场仿真分析;由仿真分析可知,磁流变制动器在转速为400 r/min时,最大制动转矩达到76.11 N·m。建立了磁流变制动器的温度场数学模型,对磁流变制动器的热源及生热率进行了理论分析;瞬态温度场仿真结果表明,在制动周期内磁流变制动器最高温度保持在磁流变液的工作范围内;因此并联液流通道结构的磁流变制动器能够正常工作。     

波纹状磁流变制动器磁流热场强耦合分析

为研究应用于汽车的波纹状磁流变制动器在磁流热场强耦合作用下的温度特性,建立了磁流变制动器的磁流耦合和热流耦合有限元分析模型,采用直接序贯耦合法得到磁流变制动器的磁场分布和稳态非制动工况、正常制动工况、紧急制动工况、连续间歇制动工况下的温度分布及其变化规律。研究结果表明,在稳态非制动工况,磁流变制动器温度分布近乎均匀,而在正常制动、紧急制动工况和连续间歇制动工况下的最高温度分别为92. 4℃、111. 2℃、80. 4℃,制动间隙内的温度均呈现先上升后下降的变化趋势;随着励磁电流的增加,磁流变制动装置在制停过程中的最高温度也逐渐上升,但其上升幅度越来越小。研究结果可为磁流变制动器的设计和应用提供参考依据。     

基于Matlab/Simulink的车用磁流变液制动器设计与仿真

设计了一种汽车轮内叶轮式磁流变液制动器,根据磁流变液在强磁场下的流变特性,推导出该制动器的制动力矩计算方法,并在Matlab/Simulink环境下建立仿真模型,分析了制动器结构参数对制动力矩的影响。所设计的汽车磁流变液制动器能够满足一般小型汽车的制动力矩需求。     

基于磁流变原理的旋转制动器的研究

根据磁流变液的流变特性,设计了磁流变液制动器,给出了制动器的结构及工作原理,采用磁场有限元分析的方法,对制动器工作间隙的磁场分布及强度进行分析,建立了制动器的制动力矩模型,给出了制动力矩的仿真及实验测试结果并对制动性能进行了分析。     

馈能式曳引电梯磁流变制动器设计与性能分析

针对现有的磁流变制动器缺乏断电保护并依赖电源,以及制动轴非制动工况下多余旋转能浪费的特点,设计了一种具有能量回馈功能的曳引电梯磁流变制动器,可对转轴转动能量进行捕捉并收集存储。蓄能装置在特殊情况下还可以与主电源共同作用于励磁线圈来增大制动力矩。此外,设计中还为制动器加入了循环水冷系统以改善制动器的温升。首先,介绍了新型磁流变制动器结构及工作原理;然后,对其进行了理论分析与建模仿真;最后,根据设计制造了新型磁流变制动器的样机并且对其进行了测试,对制动性、能量回收性能、温升以及噪声4个方面进行了试验。结果表明:能量回馈式磁流变制动器连续制动工况下最高温度不超过60 ℃,制动力矩可达380 N·m,馈能效率最高可达50%。     

曳引电梯磁流变制动装置的温度特性研究

针对现有曳引电梯使用的机械式制动器存在的运行冲击大、噪声大的缺点,设计了一种新型磁流变制动装置。该装置具有双线圈结构,且考虑了有利于整体散热的冷却液流道,满足电梯制动应具有的较大的制动力矩和良好散热功能的要求。基于装置的热传导过程数学模型,采用有限元法对装置空载运行和紧急制动典型工况的温度场进行数值仿真分析,研究采用水冷却提高装置散热性能的有效性,揭示典型工况下装置关键部位的温度变化规律,并通过实验方法验证其是否处于合理的工作温度范围。仿真与实验研究结果表明：在典型工况下,温度对曳引电梯磁流变制动装置的制动力学性能有较大影响,所设计的有效冷却条件使装置能满足电梯运行工况要求。     

磁流变传动装置多种工况下热结构场研究

针对高温条件下磁流变液剪切应力、热磁化强度、黏度和流变特性显著降低,以及热应力对磁流变液链化结构的破坏,严重影响磁流变传动装置性能的问题,基于剪切模量与磁场强度的非线性关系,推算了磁场作用下磁流变液固化状态的弹性模量;研究了在滑差和励磁线圈功率损失工况下磁流变液的温度、热变形以及等效热应力分布规律;探讨了滑差功率、电流、间隙宽度和励磁线圈绕组级数对其的影响。研究结果表明,滑差功率和励磁线圈生热都会造成磁流变液温度显著升高,由此产生的热变形对结构影响较小,而等效热应力影响较大;磁流变液工作间隙与非工作间隙的等效热应力分布存在明显差异;可在滑差和电流不变的情况下通过改变间隙宽度和绕组级数提高磁流变传动装置的性能。     

基于simulink磁流变液制动器性能仿真与分析

介绍了磁流变液的组成和性能,阐述了磁流变液制动器的结构和原理。根据磁流变液的流变特性,推导了单盘式圆盘型磁流变液制动器和圆筒型磁流变液制动器的制动力矩公式,并在Simulink环境内建立了单盘式圆盘型磁流变液制动器和圆筒型磁流变液制动器模型,分析了2种磁流变液制动器的性能特点。分析结果可为磁流变液制动器的理论研究和设计提供参考。     

T型磁流变制动器的有效工作间隙位置对制动性能的影响

针对T型结构磁流变制动器工作间隙的位置和数量的不同对制动性能的影响,结合理论建模与模拟仿真分析,在同等外形尺寸、同种磁流变液材料的约束下,对T型结构磁流变制动器不同工作状态下的制动力矩和磁场分布进行了研究.基于工作间隙的不同位置和数量,进行了磁路的设计和制动力矩理论建模与计算;通过仿真结果和理论计算结果的对比,对不同位置的工作间隙所产生的制动力矩进行了分析.结果表明,当所使用磁流变液的材料、制动器的外形尺寸一致的情况下,对比制动力矩的仿真分析结果和理论计算结果,两者的相对差值在盘式工作状态下大于筒式工作状态.其中,盘式工作状态下,间隙A的相对差值最大;筒式工作状态下,间隙D的相对差值最小.进一步地,间隙D在单位磁动势下产生的制动力矩最大,表明该工作状态下制动器的能量利用率最高.研究结果为T型结构磁流变制动器的设计研究提供了理论参考.     

基于Fluent的盘式磁流变液制动器优化设计

针对盘式磁流变液制动器的散热问题,通过对盘式磁流变液制动器进行结构改进,使磁流变液在制动间隙采用流动模式,将制动过程中产生的热量及时带走,较好地解决了制动装置的散热问题:给出了基于Fluent的优化设计流程,并通过一个实例验证了方法的可行性和有效性.     

电动汽车磁流变液制动器优化及制动特性研究

以电动汽车磁流变液制动器为研究对象,分析磁流变液内部结构,对其结构进行优化,建立其优化前后的理论模型;运用Matlab编程求解得到磁流变液制动器制动力矩与线圈电流及制动器速度与制动时间之间的关系,运用实验的方法对其进行验证。理论计算及实验结果表明,磁流变液内部结构存在较大的优化空间;通过优化制动器内部结构可以提高电动汽车磁流变液制动系统的制动效能;实验结果与理论计算结果基本相近,验证了理论计算准确性;研究为电动汽车制动系统精确控制提供了重要基础,为电动汽车制动效能提升、制动器精确控制等提供了理论依据及有益的借鉴。     

圆盘式与圆筒式磁流变制动器制动转矩研究

基于磁流变液的磁流变效应,介绍了圆盘式及圆筒式磁流变制动器的制动原理,推导了所需磁流变液体积公式,建立了磁流变制动器的磁路模型。应用ANSYS软件对磁路模型进行有限元磁场仿真,得到了磁感应强度云图和磁感应强度分布曲线。最后基于两种磁流变制动器的结构特点,分别计算并比较了它们的制动转矩大小。结果表明:当所使用磁流变液的材料、体积及励磁线圈匝数、通入电流大小相同的情况下,圆筒式磁流变制动器的制动转矩要比圆盘式磁流变制动器大50%左右。     

基于Modelica的磁流变制动器多领域建模与仿真

针对磁流变制动器的多领域耦合建模问题,对磁流变制动器的工作原理和多领域模型的构建进行了研究。基于Modelica/MWorks平台,采用多领域统一建模方法,建立了磁流变制动器的多领域统一模型。分析了结构参数、磁路参数、材料特性、工作间隙、转轴转速和励磁电流等因素对制动性能的影响,并对磁流变制动器在不同参数下的制动性能进行了仿真;同时,设计并制造了一款用于微型汽车的单盘式磁流变制动器,搭建了制动器性能测试平台,将实验结果与仿真结果进行了比较,两者基本吻合。研究结果表明,用多领域统一建模的方法构建的磁流变制动器模型具有较高的精确性,该建模仿真方法为磁流变制动器后续的优化设计及产品开发奠定了基础,对其他磁流变装置的研究开发也具有借鉴作用。     

一种双线圈磁流变阀的设计与性能分析

阐述了磁流变液的流变特性,在此基础上设计了一种双线圈磁流变阀,分析了其工作原理,并通过数学建模,对其进行了仿真分析和性能研究。研究结果表明,磁流变阀中间工作间隙的磁通密度数值整体上大于端面工作间隙,磁流变阀的压降主要由磁流变液在磁场作用下产生的抗剪切屈服应力决定,双线圈磁流变阀阻尼性能明显优于单线圈磁流变阀。     

圆槽盘式磁流变液制动器的设计研究

磁流变液制动器制动力矩不足始终是限制磁流变液制动器实际应用的主要原因。本文通过在普通制动盘的表面增加半圆形凹槽和凸脊,增大制动盘的工作面积进而增大磁流变液制动器的制动力矩。建立凸脊与圆槽配合制动的制动力矩的模型,得到影响力矩的参数。通过数学求导法求得凸脊的圆心位置,采用ANSYS中的电磁模块对圆槽式制动盘工作间隙处做磁场分析,确定凸脊的尺寸。综合制动面积和磁感应强度的变化结果,本文设计的圆槽盘式磁流变液制动器制动力矩相比于普通盘式磁流变液制动器的制动力矩提高了33%。     

磁流变液制动器的设计与制动性能测试

磁流变液制动器是一种可控回转阻力的新型制动装置。本文设计并制作了一种盘式磁流变液制动器 ,对其制动力矩进行了静态测试。实验表明 ,在使用自制的磁流变液的条件下 ,最大制动力矩达到 10 N· m。文中还分析了影响磁流变液制动器制动性能的因素     

鼓式制动器的热固耦合分析

制动器是车辆的重要组成部分,制动器的热稳定性对车辆等稳定性、安全性等有很大影响。在有限元软件环境中建立鼓式制动器的有限元模型,鼓式制动器加载条件按照实际安装情况加载,同时考虑螺栓预紧力对制动鼓仿真性能的影响。分析工况分为紧急制动和德国15次连续制动两种工况。仿真分析结果表明:螺栓预紧力对鼓式制动器的仿真分析结果影响较大;紧急制动的工况下制动鼓最高温度远低于德国15次连续制下的制动鼓最高温度;温度越高引起的热应力越大;给制动器的进一步改进提供指导依据。     

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。     

基于接触摩擦模型汽车盘式制动器场分布分析

汽车制动器制动过程中温度场、应力场等相互耦合,对系统的可靠性具有重要影响。针对应广泛的盘式制动器开展研究,根据制动原理,对影响会制动的关键参数进行分析,并根据车型参数进行验证。采用接触摩擦模型,对制动器的盘、片的热力耦合特性进行分析,建立数学模型,并采用ABAQUS建立仿真模型。选取紧急制动工况,设置制动初速度,获取各种特性参数场的分布规律,并对热力耦合特性进行分析;搭建盘式制动器性能分析台架,选取相同的紧急制动参数,获取整个制动规程中温度变化规律。结果可知：制动盘片接触的过程为非均匀接触,峰值压力为27.47MPa,最高接触应力为123.2MPa,均满足材料强度的使用要求;试验测试结果最高温度为562℃,出现在整个制动过程的结束前0.9s;仿真与试验测试温度变化趋势一致,且误差小于5%,表明摩擦接触模型分析结果是可靠的,为此类研究提供参考。     

圆筒式磁流变制动器磁路设计与优化分析

针对传统磁流变器件中励磁线圈长时间通电产生高温致使磁流变液制动效率失效的问题,设计一种利用永磁体代替通电线圈充当磁源的圆筒式磁流变制动器。针对该传动装置,从理论分析了制动器工作原理,建立了磁路模型;应用ANSYS对制动器的磁路模型进行仿真分析,验证了理论模型的正确性。仿真优化结果表明,添加隔磁环可以增大磁场强度,但磁场波动较大;一定范围内的磁偏角可增大磁场强度且不会产生磁饱和现象。