适用于力反馈数据手套的被动力觉驱动器

为了克服目前力反馈数据手套存在的安全性差、力再现范围小等不足,提出了一种磁流变液被动力觉驱动器实现方法.利用液体智能材料磁流变液在磁场作用下毫秒级时间内能连续、可逆地由牛顿流体状态转变为类似固体状态的特殊性能,设计了一种被动力觉驱动器;介绍了该驱动器的结构和实现原理,利用电磁场有限元分析方法分析了驱动器的电磁特性,在此基础上建立了驱动器的动力学模型,讨论了输出力的动态范围并进行初步实验验证.最后利用研制的驱动器原型构建了单手指力反馈数据手套并进行了初步实验.实验结果证明,基于磁流变液的被动力觉驱动器利用流体传递力,增加了输出力的稳定性,多旋转片结构使输出力增大2倍,并具有安全性好、力再现范围大等优点.     

分层式磁流变力矩传递装置的研制及试验

为了提高磁流变装置的力矩传递范围和稳定性,研究了具有多层动、静转子的磁流变液力矩传递装置.该装置实际上增加了剪切力的实际面积,在剪切力不变的情况下,使得输出力矩增大,在输出力矩一定的情况下,通过增加层数,使得单位面积上的载荷变小,从而保证了转子从动盘不会受力过大而发生变形甚至破坏.在深入研究磁流变液流变机理及流变特性的基础上,建立了磁流变液力矩传递装置的力矩传递模型.通过三维建模和ANSYS有限元仿真对该装置进行性能分析和结构优化设计,从而确保理论上的可行性.通过搭建的试验平台对所研制的样机进行了力矩传递性能测试.结果表明:与单层磁流变液力矩传递装置相比,该装置传递的可控力矩可成倍地增加.     

磁流变液力觉驱动器的优化设计方法

根据力觉交互的需要,提出了一种基于磁流变液力觉驱动器的优化设计方法.介绍了磁流变液力觉驱动器的结构、原理及其动力学模型,用无因次量替代动力学模型中的相应参数得出无因次动力学模型,分析了在磁流变液宾汉值为常数的条件下输出被动驱动力动态范围、输出被动驱动力随结构参数的变化关系.综合考虑体积、输出被动驱动力大小及其动态范围基础上提出了阻尼器的最优设计方法,并给出了设计程序.利用该设计方法设计了应用于被动力反馈装置的驱动器,加工了原型并进行了测试,测试结果验证了设计方法的有效性.     

基于CFD技术盘式磁流变液制动器结构及性能

为了研究转盘结构对盘式磁流变液制动器的性能的影响,对制动器磁流变液流场进行了仿真和试验研究。根据制动器的结构特点和磁流变液宾汉模型理论,运用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件Fluent对不同转盘结构下,制动器内磁流变液流场的速度、压力、黏度及剪切应力分布进行仿真,得到制动力矩随结构和磁场强度的变化规律,并进行了试验验证。仿真及试验结果表明:磁流变液腔室宽度对制动力矩影响较小,表面开辐射状槽时转盘制动力矩最大,开有通孔的情况次之,开环形槽时制动力矩最小。研究结果为磁流变液制动器的结构设计提供了参考依据。     

磁流变旋转阻尼器阻尼力矩的数值计算与结构设计

从磁流变液本构关系出发，建立了磁流变旋转阻尼器阻尼力矩的计算模型．应用有限元的数值分析方法，计算了几种典型结构旋转阻尼器的阻尼力矩，并提出了阻尼片与内腔壁的间隙对阻尼力矩有较大的影响．对数值模拟的结果进行比较，得出了结构设计中应遵从的一般性原则，为磁流变旋转阻尼器的结构设计提供了理论依据．依据该原则，设计了一种以磁流变液为阻尼介质和密封材料的新型旋转阻尼器．     

适用于力反馈的三圆盘磁流变液执行器工作机理及建模

为了提高磁流变液执行器力学模型的精度,建立了适用于电流随机变化且包含磁滞特性的三圆盘磁流变液执行器的分段线性力矩-电流模型.分析了执行器的工作原理,推导了基于Bingham塑性模型的力矩公式.磁路由铁磁物质和磁流变液组成,说明了这2种物质的磁特性,分析了铁磁物质中存在磁滞以及在磁流变液中观察不到磁滞的原因.铁磁物质的磁滞特性影响了执行器的力矩-电流特性,实验表明力矩和电流之间存在磁滞.当电流变化过程为0-1.2-0 A时,不包含磁滞特性的二次多项式模型的残余标准差分别为8.2和11.2 N· mm,分段线性模型的残余标准差分别为5.9和6.2N·mm,分段线性模型的精度比较高.     

旋转式磁流变螺旋流动阻尼器扭矩增强研究

为提高旋转式磁流变阻尼器输出扭矩密度,提出了一种具有更高精度的旋转式磁流变阻尼器设计方法.建立了螺旋流动磁流变阻尼器内部各通道的磁流变液准稳态流动微分方程,基于Herschel-Bulkley本构模型推导了磁流变液速度分布表达式,研究了螺旋流动阻尼器在高速工况下阻尼力矩和动态范围的计算方法.对阻尼器各通道的输出扭矩进行了数值仿真,结果表明,在高速工况下,随着电流增加,螺旋流动模式的扭矩增强效应呈现先上升再下降的趋势,并最终退化为纯剪切模式.设计加工了样机,并进行了低速和高速性能测试,实验结果显示,实验结果与理论计算吻合,零场高速工况下改进模型相较于传统模型平均误差减小129.4％,为设计高输出扭矩密度的旋转式磁流变阻尼器提供了理论基础.     

平盘-波纹盘式电流变传动装置的剪切运动特性

提出以平盘-波纹盘配合来提高电/磁流变传动装置可传递的力矩.首先分析了平盘-波纹盘间电流变液的剪切运动特点,推导出平盘-波纹盘间电流变液的速度分布、压强分布及可传递力矩的特点.通过实验,将双平盘式与平盘-波纹盘电流变传动装置比较,证明了平盘-波纹盘结构可增大传递力矩,且其传递力矩的放大程度与波纹盘的波纹头数无关,而主要取决于装置和波纹的结构参数以及电/磁流变液的流变特性.     

基于制动控制器的磁流变制动器性能

本文主要对基于制动控制器的磁流变制动器性能进行探究.对磁流变制动器进行结构设计和仿真优化,得出制动器的最优结构,并基于Arduino开发板与L9349功率驱动芯片设计了磁流变制动控制器.为探究基于制动控制器的制动器制动性能,分别进行了不同阶跃信号规律、正弦信号规律的制动力矩跟随实验和制动减速度实验.实验结果得出制动器的响应时间约在40ms,控制系统滞后时间约为70ms,制动力矩在跟随过程中滞后时间约为20ms,与液压制动系统相比具有较快的制动响应.本研究对磁流变制动器的发展和应用奠定了基础.     

盘式磁流变液阻尼器的简化逆动态模型

针对磁流变液阻尼器高度非线性特性导致的控制难问题,提出一种简化的逆动态模型.该模型可由速度反馈算法或力反馈算法实现,可以用来计算磁流变液的屈服应力或输入电流,使磁流变液阻尼器实时地产生一个阻尼力,并确保该阻尼力达到从各种优化算法中获得的目标控制力.在此基础上将盘式磁流变液阻尼器应用于力反馈系统中,并将简化逆动态模型用于...     

颗粒增强铝基复合材料在汽车制动盘上的应用

通过制动台架试验,研究了颗粒增强铝基复合材料制动盘在各种工况下的摩擦性能,发现此类制动盘摩擦系数稳定、制动噪音小、制动温升低、质轻,说明颗粒增强铝基复合材料是一种比较理想的制动材料。     

基于磁流变阻尼器的双跨轴系PID振动控制研究

为了解决双轴串联的旋转机械在临界转速处产生共振问题,搭建了双跨转子实验台,在不改变原有支撑形式的条件下将磁流变阻尼器分别安装在串联的轴1、轴2上,并建立双跨轴系振动的半主动控制系统,采用比例-积分-微分（PID）控制方法,以振幅为反馈参数实时调节阻尼器电流,在线抑制双跨轴系的振动,并在此基础上通过整定PID控制的比例系数K研究其值对振动控制效果的影响。实验结果表明：基于磁流变阻尼器的PID控制系统可以有效控制两个串联轴在临界转速附近的振动;对临界振幅过大的转子宜采用较大K值,而对临界振幅较小的转子可适当减小K值。     

磁流变液减振器及其振动控制技术概述

在振动控制领域,基于新型磁流变液材料制成的减振器正得到越来越广泛的应用,应用磁流变液减振器对机械设备进行减振防护是近年来减振技术研究的热点之一。阐述磁流变减振器的类型及技术特点,对比几种常用的振动控制方法的优异性,讨论磁流变减振器的实用价,指出磁流变液减振器是目前减振设备的开发方向。     

磁流变制动器性能分析试验台的研制

在车辆制动系统中制动器的优劣直接决定了制动系统的性能优劣.为了配合新型磁流变制动器的研制,研发了专用测量分析磁流变制动器性能的试验台.试验台整体分为测量模块和施加负载模块,其中测量模块是在虚拟软件LabVIEW平台上开发,它包括转速转矩传感器和数据采集卡以及虚拟仪器.最后,通过一系列试验证明该试验台能够完成对磁流变制动器的综合性能测试分析,验证了试验台设计的合理性和可行性.     

磁流变液对转子系统的影响规律实验研究

针对磁流变阻尼器能够通过变刚度和变阻尼实现半主动控制,搭建单跨转子实验台,将磁流变阻尼器作为辅助装置安装于转子跨内,通过实验研究阻尼器内磁流变液对转子系统的影响规律。结果表明,阻尼器通电状况下,使用的磁流变液质量比较小,即铁粉占比较大时,阻尼器可等效为刚性支撑,为转子提供刚度,并改变其临界转速;阻尼器使用的磁流变液质量比增大到一定程度时,阻尼器为转子提供阻尼,能有效抑制转子振动;质量比继续增大,则振动降幅随之减小;磁流变液所用硅油黏度增大时,阻尼器对转子系统振动的抑制作用增强。     

新型多功能电动轮设计及整车动力性能仿真

为节约能源和保护环境,适应未来城市交通的要求,提出了一种用于电动汽车的集动力、悬架、制动和行驶为一体的高效紧凑的多功能电动轮系统。对轮毂电机、悬架和制动器进行了选型,形成了直接驱动型电动轮系统方案。结合城市道路条件和行车环境,确定了整车参数,进行了轮毂盘式永磁电机的结构设计和动力参数的计算。设计了基于MR阻尼器的车轮内装半主动悬架。把电动轮与四轮独立驱动电动汽车车体进行耦合,在电动汽车仿真软件ADVISOR基础上,建立整车动力学仿真模型,对整车进行了动力学仿真。结果表明,该车的动力性能与设计指标基本相符,能够适应城市的交通状况,电动轮驱动系统的设计方案是实用、可行的。     

磁流变抛光头形状对加工表面粗糙度的影响

设计了4种不同形状的抛光头,并使用自制的磁流变抛光液体在三轴数控铣床上对K9平面玻璃进行了磁流变抛光工艺试验.分析了在不同的磁场强度、磁极转速,加工间隙等多种情况下抛光头形状对加工表面粗糙度的影响.试验结果表明:槽型平面抛光头的抛光效果最好;同等条件下,在抛光头上开槽能有效地提高加工效率和加工质量.     

A disc-type magneto-rheologic fluid damper

A disc-type magneto-rheological fluid damper operating in shear mode is proposed in this paper,which is based on the special characteristics of the magneto-rheological (MR) fluid with rapid, reversible and dramatic change in its rheological properties by the application of an external magnetic field. The magneticfield of the disc-type MR fluid damper is analysed by the finite element method ; the controllability of the disctype MR fluid damper on the dynamic behaviour of a rotor system ; and the effectiveness of the disc-type MR fluid damper in controlling the vibration of a rotor system, are studied in a flexible rotor system with an over-hung disc. It is shown that the magnetic flux density of the disc-type MR fluid damper in the working areas can significantly change with the applied current in the coil ; and that the dynamic behavior of the disc-type MR fluid damper can be varied by the application of an external magnetic field produced by a low voltage electromagnetic coil. The disc-type MR fluid damper can significantly change the dynamic characteristics of a rotor system, provided that the location of the disk-type MR fluid damper is carefully chosen. The disc-type MR fluid damper is a new actuator with good dynamic characteristics for rotating machinery.     

基于双质量飞轮的启停工况传动系扭振研究

为研究发动机启停工况时装有双质量飞轮传动系的扭振特性,建立了双质量飞轮的动特性仿真模型,分析获得了不同扭转频率和振幅激励下的动刚度和阻尼角曲线,并通过动特性试验验证了模型的准确性. 发动机启停工况时传动系将产生瞬时大扭矩和扭转振幅,从而引起车辆剧烈抖动,且可能导致零件损坏,然而增大双质量飞轮阻尼的解决方案却会影响怠速及匀速行驶工况时传动系的扭振减振效果. 针对传动系不同工况对双质量飞轮阻尼的对立要求,结合磁流变液黏度可受磁场强度控制的特性,设计了一套阻尼可调的半主动控制式的磁流变液双质量飞轮装置并对其进行启停工况分析. 结果表明,磁流变液双质量飞轮在启停工况时最大扭矩和相对转角比传统双质量飞轮明显降低,从而可降低启停时车辆及传动系的抖动.