非球面件数控研抛力、研抛工具位置和姿态解耦技术

为解决非球面自动研抛系统中普遍存在的研抛力-研抛工具的位置-研抛工具的姿态(以下简称力-位-姿)相互耦合问题,提出一种基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的非球面数控研抛力-位-姿解耦技术。基于Hertz接触理论和摩擦学原理,分析研抛过程中的力-位-姿耦合机理,建立了耦合模型。阐述基于MRT的数控研抛力-位-姿解耦原理,开发相应的实验研究系统,建立系统研抛力模型。规划了研抛工具的路径。试验得到0.025 μm粗糙度的镜面表面。试验表明该技术能独立、主动、实时地控制研抛过程中的研抛力、研抛工具的位置和姿态。     

磁流变液壁面滑移特性研究

为了研究磁流变液在不同磁场作用下的壁面滑移特性,依据圆筒剪切流体动力学理论推导了磁流变液的滑移速度计算公式,设计并搭建了用于检测磁流变液壁面滑移特性的实验装置.利用导磁光滑壁面的圆筒剪切磁流变装置分别检测分析了不同磁场强度下的磁流变液的液粘阻尼和力学性能,建立了低剪切速率下磁流变液的滑移速度与剪切应力之间的关系曲线.实验结果表明:磁流变液在不同磁场作用下发生流变时会出现壁面滑移现象;其滑移速度随剪切应力的增加而增大,进而由近似线性增长的弱滑移状态转变为非线性增长的强滑移状态;当施加的磁场强度由47.0 mT增大至70.5 mT和94.0 mT时,磁流变液的滑移转变临界应力值由3.30 kPa增大至6.08 kPa和7.20 kPa,但其滑移转变临界应力值的增比却由原先的84%降低至34%.结论:提高磁场强度对磁流变液的壁面滑移效应虽有一定的抑制作用,但是随着磁场强度的继续增大,磁场的抑制效能逐渐减弱.     

新型磁流变阻尼器的设计和试验

 针对磁流变阻尼器存在的过热、结构复杂、磁场利用率不高和沉淀等问题,结合车辆减振对阻尼器拉压阻尼力成比例控制的需求,设计了磁场外置的旁路式、液体单向流动的新型车用磁流变阻尼器,并完成样机试制和台架拉压试验。新型磁流变阻尼器在工作原理和结构上都有突出特点,有效解决了磁场利用效率,输出拉、压力的匹配,沉淀和多自由度受力的问题。将阻尼发生装置设计成外置串联结构,线圈置于缸筒内且靠近筒壁,减小了阻尼器的径向尺寸,散热条件好,便于维修。实验设计准确合理。通过试验分析励磁电流、振幅、频率对阻尼力的影响,新型磁流变阻尼器的拉压阻尼力成比例控制结构设计合理有效,可满足车辆减振对阻尼器阻尼力控制的要求;平行圆盘缝隙式阻尼发生装置能明显提高磁流变阻尼器的磁场利用率,使阻尼力范围更大,更易控制。新型磁流变阻尼器的设计为改进和其性能提供了新的技术途径,为车辆减振应用提供了一种有效可行的新型阻尼装置和重要的研究依据。     

脉冲磁场技术在高矫顽力稀土永磁测量领域的应用

简述了超高矫顽力永磁体测量现状,分析了静态磁滞回线仪在测量高矫顽力永磁体时存在的问题及其原因.为解决此问题,采用"f-2f"原理建立了基于脉冲磁场技术的高矫顽力永磁测量装置,该装置能产生最高8 756 kA.m-1的测量磁场,能够测量高矫顽力永磁体的整个磁滞回线.阐述了该脉冲磁场测量装置的优势、组成结构以及涡流修正方法.经过实验验证,该系统具有良好的测量重复性.与国家永磁标准测量装置的对比结果显示:在低矫顽力范围内两者剩磁Br、内禀矫顽力HcJ、磁感应强度矫顽力HcB和最大磁能积(BH)max四个参数的测量偏差在1%以内;在高矫顽力范围,该装置解决了静态磁滞回线仪测量曲线变形的问题.     

电磁式柔性直线驱动器概念设计与参数优化

设计了一种结构紧凑可实现力位解耦控制的电磁式柔性直线驱动器.该柔性驱动器主要由变刚度装置和位置调节装置两部分组成,其中变刚度装置采用双线圈-永磁铁对称布置结构,通过动态改变线圈中输入电流的大小调节电磁力,从而实现变刚度输出.建立了通电线圈周边磁场的数学模型,并采用等效磁荷法推导出永磁铁在通电线圈磁场中所受电磁力的显示表达式.在此基础上,分析了设计参数对电磁力的影响规律,完成了变刚度装置的参数优化设计.通过虚拟仿真分析了变刚度装置的力-位移和力-电流特性,并将实验结果与理论结果进行对比,验证了变刚度装置力-位移和力-电流特性的准确性和有效性.结果表明,所设计的柔性直线驱动器能够实现变刚度控制.     

传动装置中磁流变液的稳态流动分析

为了了解磁流变液在传动装置中的流动,基于Bingham 模型和流体动量方程,分析稳态下传动装置中磁流变液的流动特性.研究结果表明,在同步工况下,传动装置流场中磁流变液未屈服,各点角速度相同;在滑差工况下,随外加磁场的增大和滑差转速的减小,磁流变液逐渐从完全屈服向部分屈服转变;磁流变液完全屈服时,磁流变液角速度随半径呈非线性增加,工作间隙中磁场越强,流场的非线性分布越明显;磁流变液部分屈服时屈服区域随外加磁场的增大而减小,随滑差转速的增大而增大,未屈服区与主动转子相连;稳态下磁流变传动装置传递的转矩随外加磁场的增加而近似呈线性增大,但在相同外加磁场下,传递转矩基本不随滑差转速改变而改变,表现出良好的恒转矩特性.     

挤压式磁流变弹性体阻尼器力学性能测试与分析

磁流变弹性体是一种由铁磁颗粒和凝胶混合而成的可控智能材料。这种弹性材料的最大的优点是颗粒不会随时间而沉降,也不需要密封装置。研制了几种还原铁粉制备的磁流变弹性体,并设计了一种挤压式磁流变弹性体阻尼器,测试在外加磁场条件下弹性体的弹性模量;由弹性模量与磁场强度的关系来分析磁流变弹性体的力学性能随磁场变换的规律,并结合磁流变弹性体阻尼器在转子振动控制上的应用来说明弹性模量的变化对临界转速的影响。     

磁流变液双质量飞轮的设计及性能

为满足车辆不同工况时双质量飞轮应具有不同扭转阻尼的要求,结合磁流变液在磁场作用下的流变特性,将磁流变液应用到双质量飞轮中,通过对二级分段刚度曲线和弧形弹簧参数的设计,以及对电磁回路磁场和工作间隙阻尼力矩的分析,设计、制作了一套可通过励磁线圈电流来控制扭转阻尼的磁流变液双质量飞轮装置,并通过静态特性试验验证了其使用性能.文中还建立了AMESim动态仿真分析模型并进行了台架试验验证,结果表明,所设计的磁流变液双质量飞轮可通过控制励磁线圈电流来实现其扭转阻尼的半主动控制.     

磁流变抛光轮结构设计与磁场分析

目前对磁流变抛光中磁场的研究主要是进行粗略的评估,并不能实现精确的控制.本文对磁流变抛光中的磁场展开了更为精确的分析.首先设计了磁流变抛光系统,并对其抛光机理进行了阐述;其次对磁流变抛光轮的结构进行了设计,并对其实现方式进行描述;进而利用有限元法对磁流变抛光轮内部磁场进行了具体分析,得到了分布合理的梯度磁场.利用在磁感线上取点进行拟合的方法得到磁感线方程,计算磁感线与磁流变抛光轮表面所围成的面积值,可通过有效控制磁流变抛光液的截面流量使其按照指定磁感线进行分布,完成整个抛光过程,从而为利用磁场控制磁流变抛光液进行确定性抛光提供了保证.     

一种精确的永磁同步电机数学模型及仿真模型的研究

通常在建立永磁同步电机的数学模型时,为了便于分析,都忽略了电机的铁耗.但在实际电机中铁耗总是存在的,并在电机的总损耗中占很大的比重.为此对永磁同步电机的铁耗数学模型和仿真模型进行了研究,建立了一种在d-q坐标系下永磁同步电机的铁耗数学模型.利用Matlab6.5/simulink5.0的强大功能,建立了永磁同步电机的仿真模型.为了验证仿真模型的正确性.采用转子磁场定向矢量控制进行了仿真验证,并对线性模型和铁耗模型进行了仿真比较.仿真结果证明,考虑铁耗的电机模型更能体现实际电机,用它来研究电机的动态性能更能反映电机的真实情况.     

永磁调节式磁流变阻尼器在拉索减振中的应用研究

斜拉桥拉索易发生风雨振动,在拉索上安装磁流变阻尼器是一种有效的减振措施.基于洞庭湖大桥拉索减振系统升级改造工程,对永磁调节式磁流变阻尼器进行了力学性能试验,得到了该磁流变阻尼器在不同档位、频率和振幅工况下的滞回曲线,计算了不同档位下的等效阻尼系数,评估了拉索安装阻尼器后获得的实际阻尼比.结果表明,安装永磁调节式磁流变阻尼器后满足拉索减振要求.永磁调节式磁流变阻尼器已成功应用于岳阳洞庭湖大桥,解决了该桥严重的风雨致振动问题.     

磁流变体的磁致固化研究

基于简单偶极子模型,分别用热力学方法与统计力学方法计算磁流变液体系的自由能,考虑体系中颗粒的渗透压,研究磁流变液的磁致固化.结果发现,当外加磁场超过临界磁场值Hc时,体系发生由液相向固相的转变.此外,温度变化也可以引起磁流变液的磁致固化.     

考虑铁耗时永磁同步电机的转子磁场定向矢量控制

提出了基于Matlab考虑铁耗的永磁同步电机(PMSM)控制系统仿真建模方法.在Matlab/Simulink环境下,构建了考虑铁耗时永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的仿真模型.仿真结果证明了该系统模型的可行性,并验证了其控制算法,为实际的永磁同步电机控制系统设计和调试提供了一种新的方法和手段.     

盘式磁流变液离合器的设计与分析

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.     

用永磁铁装置研磨零件的小平面

用3块永磁铁组成磁路,制成磁力研磨装置,用于零件的小面积研磨.介绍其工作原理、磁路的计算方法、步骤,以及对工作气隙进行磁场划分,用漏磁系数法计算磁路.     

磁流变液相变研究

基于简单偶极子模型计算磁流变液体系的自由能，考虑了体系中粒子的渗透压，研究磁流变液的液固相变.结果发现当外加磁场超过一临界值时，体系发生由液相向固相的转变，同时温度变化也引起磁流变液的相变.     

磁场作用下的磁流变液导电性和导热性

通过自制的实验装置,对制备的两种不同的铁钴镍磁流变液进行了实验研究,分析了其在不同磁场强度下的导电、导热规律,并与铁钴镍磁粉本身的导电性和导热性进行了对比.结果表明:在磁场作用下,铁钴镍磁流变液和铁钴镍磁粉的导电性和导热性均发生明显的变化;在磁场强度在0~0.92T内增大时,铁钴镍磁粉的电阻会有两到三个数量级的下降,其导热系数从4W/(m·K)增加到13.2W/(m·K),导热性显著提高,两种磁流变液的导热系数也均有提高.     

永磁强磁预选设备的研制与应用

采用新型永磁材料Nd-Fe-B和挤压式磁系设计研制了永磁强磁预选设备,传送带表面磁感应强度可达1.0 T,磁场梯度最高可达68 mT/mm.对齐大山铁矿极贫赤铁矿-75 mm+50 mm,-50 mm+20 mm,-20 mm+5 mm,-5 mm+0 mm各粒级进行预选试验,一粗一扫两次选别,在入选矿石铁品位17%～18%的条件下,预选精矿铁品位提高5.3%～6.8%,回收率大于60%,尾矿铁品位约13%,抛尾产率大于50%.     

基于双重傅立叶变换的永磁转子涡流损耗分析

为了优化永磁转子结构,降低转子涡流损耗,分析了表面贴式高速永磁同步电机气隙磁场齿槽效应产生的转子涡流损耗.研究了表面贴式永磁同步电机转子永磁体磁化模式,建立了永磁同步电机转子涡流损耗数学模型,分析了永磁同步电机静态气隙磁场,提取气隙磁场样本数据.采用双重傅里叶变换,研究和比较了四极永磁同步电机永磁体在Halbach磁化和平行磁化时,由齿槽效应引起的气隙磁场时空谐波和对应的转子涡流损耗,并采用瞬态有限元法计算了空载时的转子涡流损耗.结果表明:永磁体采用Halbach磁化模式,能够有效降低气隙磁场高次谐波,转子涡流损耗约为平行磁化时的34%.     

磁流体密封装置最佳齿极参数计算

多极齿形结构的磁流体装置中齿形几何参数的选择是这类装置设计的核心问题．它决定该装置中磁场分布形态，从而影响了密封的质量．采用任意三角形网格划分的有限元法求解描述永磁－软铁系统性质的非线性Ｐｏｉｓｓｏｎ方程，以矢量磁位Ａ为计算量得到磁流体密封装置中工作气隙的磁场分布数据．经多个齿形几何参数的比较，提出了磁流体密封装置的多极齿形结构设计中齿极宽度、槽宽度和槽深度的最佳参数．计算中考虑了磁铁的边缘效应、非线性效应及漏磁效应，计算结果较其他方法更可靠