高性能機(jī)磁耦合磁觸變器件研究.pdf

1、基于磁觸變膠的機(jī)磁耦合問(wèn)題的研究,是一種將電磁流變工質(zhì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的復(fù)雜工作。磁觸變膠是一種新型的具有流變特性的磁性功能材料,和磁流變液不同,它本身不流動(dòng),只有在磁場(chǎng)下受力時(shí)才表現(xiàn)出強(qiáng)抵抗變形的機(jī)械力學(xué)性能。由于其良好的流變特性、物化性能穩(wěn)定、低能耗、無(wú)泄漏、工作無(wú)噪聲、易控可調(diào)。因此,是一種替代磁流變液及磁粉的新工質(zhì),聯(lián)合電磁和機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的器件,可以廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)工業(yè)、自動(dòng)控制、醫(yī)療康復(fù)器械等領(lǐng)域。
　　

2、本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外前期相關(guān)研究成果的分析,綜合考慮磁流變材料工作可靠性、物化穩(wěn)定性及機(jī)磁力學(xué)性能,采用化學(xué)反應(yīng)法制備了磁觸變膠體,并對(duì)其纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中化學(xué)極性基團(tuán)對(duì)磁粒子的包裹機(jī)理進(jìn)行了表征實(shí)驗(yàn)的理論研究及分析。同時(shí),采用自改裝試驗(yàn)裝置,對(duì)磁觸變膠在磁場(chǎng)下的電流轉(zhuǎn)矩特性、各剪切速率下的屈服剪應(yīng)力、粘度剪切速率變化關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
　　 在對(duì)基于磁觸變膠體良好磁化性能的基礎(chǔ)上,突破磁觸變器件傳統(tǒng)的閥式、剪切、擠壓工作模式,提出一

3、種機(jī)磁耦合結(jié)構(gòu)的楔形擠壓阻尼增效模型,結(jié)合流體力學(xué),對(duì)該模型的磁粒子在磁場(chǎng)下的受力及運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行了分析,并將該模型的常用兩種工作模式-圓周均布板式工作模式和錐型環(huán)工作模式進(jìn)行了靜動(dòng)力學(xué)建模、理論分析及實(shí)驗(yàn)仿真。
　　 利用機(jī)磁耦合的楔形擠壓模型對(duì)器件進(jìn)行了動(dòng)力輸出理論分析、創(chuàng)新設(shè)計(jì),優(yōu)化設(shè)計(jì)。并對(duì)磁觸變器件勵(lì)磁線(xiàn)圈空間任意磁場(chǎng)進(jìn)行了理論計(jì)算。同時(shí),對(duì)磁觸變離合器、磁觸變制動(dòng)器、磁觸變減震器進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并制造出高性能磁觸變制動(dòng)

4、器試驗(yàn)樣機(jī)。
　　 以高性能磁觸變制動(dòng)器為算例,對(duì)電磁場(chǎng)和流場(chǎng)耦合下的磁觸變膠的流變特性進(jìn)行了理論分析及數(shù)值仿真研究。采用ANSYS電磁通用有限元分析模塊對(duì)磁觸變制動(dòng)器的磁路優(yōu)化設(shè)計(jì)分析及電磁場(chǎng)仿真,同時(shí)采用ANSYS Fluent的有限體積法對(duì)磁觸變膠在磁場(chǎng)下流變狀態(tài)時(shí)的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、動(dòng)力性能進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算及分析。
　　 在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以測(cè)試磁觸變膠及楔形擠壓工作模式的阻尼增效效果為目標(biāo),設(shè)計(jì)并搭建了機(jī)磁耦合性