磁流变液装置及其在汽车中的应用

磁流变液是一种在磁场作用下，其流变学性能可作出迅速响应且易于控制的新型智能材料．笔者在分析磁流变液装置工作模式的基础上，介绍了应用在汽车上的磁流变液阻尼器、离合器和制动器．并对其应用前景进行了展望．     

摆线波纹状磁流变联轴器机理模型及特征

针对传统磁流变液联轴器存在的传递扭矩大与尺寸小、质量轻之间的矛盾,提出一种结构紧凑扭矩传递能力强的摆线波纹状磁流变联轴器,该结构使得波纹状磁流变液工作腔将磁链从单纯的剪切工作模式变为挤压与剪切混合工作模式,从而提高联轴器的动力传递能力.通过电磁学仿真验证磁感线在弧形表面的形成方式,基于金属塑性变形理论建立了混合工作模式下磁流变液传递扭矩的机理模型,分析联轴器的关键参数并考察了其性能特征.结果表明:该联轴器在相同尺寸的情况下稳定传递扭矩约为普通磁流变联轴器的1.6~2.0倍,为传统磁流变联轴器的优化设计与理论模型提供了理论依据.     

磁流变风扇离合器结构设计与可控性分析

针对发动机离合器的传统驱动方式无法实现风扇转速实时连续调整,易造成发动机功率无谓损耗、冷却过度等问题,设计了一种以磁流变液为传动介质的风扇离合器。基于磁流变液Bingham模型和不可压缩粘性流体Navier-Stokes方程,建立了磁流变离合器转矩传递模型,分析了模型中各参数对输出转矩的影响。依据磁路设计理论,提出了磁流变离合器磁路的两种设计方法。采用ANSYS软件进行了磁流变离合器磁路的数值分析,验证了理论计算结果的正确性。优化设计并加工了磁流变离合器的系列试验样品。利用构建的磁流变离合器性能测试平台进行了样品的机械静态特性、输出特性、调速特性试验研究。结果显示:该磁流变离合器在2 A输入电流控制下,输出静态转矩达到13 N.m;转矩随转速差加大增加的幅度较小,保持在0.4~0.8 N.m之间;负载特性试验证实了磁流变离合器输出转速的可控性。     

剪切挤压混合模式磁流变阻尼器的性能

磁流变阻尼器是一种智能半主动减振装置,具有良好的应用前景.但磁流变阻尼器多以剪切阀为工作模式,此类型阻尼器应用于如液压机械腿、压机调平等力重比较大场合时,因结构尺寸限制其输出阻尼力不足,使得减振效果不佳.文中针对此问题研究了一种剪切挤压混合模式磁流变阻尼器,并采用全通道式磁路结构代替传统磁路结构,以增大阻尼器最大出力和...     

磁流变液阻尼器的参数优化与特征仿真

基于液压流体力学的液压缸设计理论,由磁流变液的物理性质建立了单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的力学模型,用数值计算方法对磁流变液阻尼器的参数进行了模拟仿真研究,求得缸体和活塞之间的缝隙、活塞的运动速度及磁流变液的粘性系数与阻尼力之间的关系,确定了最佳的磁流变液阻尼器设计参数.定量描述了磁流变液阻尼器的非线性阻尼特性,为单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的设计提供了理论依据.     

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.     

磁流变可调矩传动离合器磁路设计

首先介绍磁流变可调矩传动离合器的结构和工作机理,并据此提出该装置磁路设计的理论和方法,完成算例,并用ANSYS有限元分析软件进行电磁场仿真加以验证.其结论对于优化磁流变传动装置结构和参数、提高其工作能力具有较大指导意义.     

智能磁-率控式阻尼器的设计与仿真

为了解决建筑结构振动的问题,基于磁流变-剪切增稠材料设计一种智能磁-率控式阻尼器;通过对阻尼器的阻尼力模型进行研究,结合磁流变-剪切增稠材料的磁流变特性和剪切增稠特性,设计智能磁-率控式阻尼器的结构形式和磁路结构.结果表明:主、副缸筒内填充磁流变-剪切增稠液具有磁敏和率敏双重特性;主活塞采用双层活塞杆实现永磁磁场可调,...     

磁场有限元在估计磁流变阻尼器性能中的应用

作为一种半主动控制器件,磁流变阻尼器已经被越来越广泛的应用于各种振动抑制场合.然而,磁流变阻尼器的设计方法在很大程度上依赖于设计人员的工程经验,而无法在事先对其性能进行较为准确的模拟计算.利用有限元方法,对特定结构形式的磁流变阻尼器进行磁场分析,结合磁流变液在阻尼器中的Couette流动分析,模拟计算了磁流变阻尼器由于屈服效应和粘性流动而产生的剪切力,得到了阻尼器的动力学曲线,与试验结果吻合良好.结果表明该方法适用于类似结构形式磁流变阻尼器的性能估计,可以为设计具有适当力值的磁流变阻尼器提供有效手段.     

磁流变液双链密排微结构模型

为了揭示磁流变液宏观响应特性下的深层次物理背景,从而为研制高性能磁流变液提供指导,基于磁偶极子理论,结合铁磁颗粒的链化机理,提出了磁流变液双链密排微结构模型.在外加磁场下,当铁磁颗粒沿磁场方向形成链状结构后,通过考虑相邻链之间的影响,假定磁偶极子链发生剪切变形后的倾斜角度服从指数分布,从磁偶极子能量的角度推导了磁流变液双链密排微结构模型的剪切屈服应力公式.分析了磁感应强度、铁磁颗粒体积分数、铁磁颗粒尺寸以及颗粒包覆层厚度等主要影响因素与磁流变液剪切屈服应力的关系,并进行了试验验证.结果表明,该模型与试验结果吻合很好,可以反映各主要因素对磁流变液剪切屈服应力的影响.     

车辆座椅减振研究

本文将磁流变阻尼器用于座椅悬挂系统,并进行了理论分析和数值仿真分析,研究结果表明将磁流变阻尼器用于车辆座椅减振效果十分优良.1人-椅系统主共振理论分析在车辆振动系统中,振动通过座椅传给人体.座椅振动传递率又称加速度传递率为座椅与人体接触面上的加速度与车辆底盘激励     

新型磁流变阻尼器的研制及其准静态分析

传统磁流变阻尼器由于其结构限制,节流通道横截面积与活塞大小及阻尼器其他结构尺寸互相关联,导致其阻尼力及可调阻尼比不能同时兼顾,致使冲击环境中应用的传统磁流变阻尼器结构复杂、尺寸过大.对此,提出一种节流通道旁置的新型双出杆磁流变阻尼器,基于流体力学理论,根据磁流变液的流变特性,详细讨论了磁流变液在节流通道内的流速分布,并...     

磁流变液可控多流道悬置隔振性能仿真分析

设计一种动刚度和阻尼可调的磁流变液可控多流道悬置.首先,建立多惯性通道液压悬置模型,数值仿真不同的流道数量对悬置动刚度和滞后角的影响;然后,建立磁流变液可控多流道悬置模型,通过实验验证可控多流道可以控制流道的开闭;最后,分析磁流变液可控多流道悬置不同流道开闭的动态特性变化.结果表明:对不同的流道分别施加磁场作用可使悬置的动刚度、阻尼可调和力的传递率最小;已知激励频率,根据可控区域实时控制流道数量,可获得最佳隔振性能.     

不同体积分数磁流变液对其剪切特性的影响

为研究不同体积分数磁流变液的剪切性能,分别制备出不同体积分数(10%、20%、30%、40%)的四种磁流变液;使用流变仪分别测出这四种磁流变液在不同剪切速率(0～1 000 s~(-1))下的剪切应力和表观黏度,分析其剪切性能;并用Bingham模型进行拟合,得到剪切应力、表观黏度和体积分数之间的定量关系。结果表明:在相同的体积分数下,随着剪切速率的增加,磁流变液的剪切应力缓慢增大,表观黏度呈指数下降;剪切速率不变的前提下,随着体积分数从10%增大到40%,磁流变液的屈服应力从3. 9 kPa增大到14. 2 kPa,表观黏度明显增大,塑性黏度系数从3. 2增大到3. 7,流动特性指数n减小。可见,体积分数高的磁流变液其剪切性能越好,在智能机构等方面得到广泛应用。     

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...     

一种在ANSYS中模拟磁流变液的方法

磁流变液在零场时,符合牛顿流体的力学特征,在ANSYS中可用流体单元FLUID142模拟.而处于磁场作用下的磁流变液还呈现出一定的类固体特征,在ANSYS中尚无完全合适的单元进行模拟.本文提出一种在ANSYS中模拟磁流变液在屈服前阶段力学行为的方法,即重合单元法,主要思想是采用重合的两种单元分别模拟磁流变液的流体特性和...     

环冷机磁流变液密封研究

考虑到环冷机普遍存在着严重漏风问题,依据磁流变液在外加磁场作用下能呈现出可调的流变特性和可控的屈服应力这一特性,将磁流变液密封技术应用于环冷机,以达到有效解决环冷机漏风的目的。将磁流变液看作Bingham流体,建立磁流变液磁场力和屈服应力数学函数表达式,通过有限元分析,研究非磁性密封槽内的磁流变液在外加磁场力作用下流变和屈服特性,仿真结果表明磁流变液在磁场中具有一定的耐压能力,可平衡环冷机内外压差,起到密封作用,并且非磁性隔板边界处磁流变液屈服应力随密封间隙的增大而减小,同时采用线性拟合方法得到了磁流变液屈服应力表达式以计算非磁性隔板移动所需拉力。在此基础上,通过实验验证了有限元仿真结果的正确性,即采用磁流变液密封的方法可有效地解决环冷机漏风问题。     

实验研究影响磁流变效应的因素

磁流变液是由导磁微粒、载液及添加剂组成的悬浮液,因其独特的磁流变效应,在液压、制动振动、驱动、密封等主动和自适应控制方面具有广阔的应用前景．研究磁流变效应是开发磁流变液、优化磁流变液性能以及开发工程应用的关键．为此,应用实验方法研究了磁场强度、微粒的磁化率、体积百分比浓度、微粒大小、添加剂等对磁流变效应的影响,表示了磁流变效应对各种影响因素的响应特性,并分析讨论了其影响机理,为工程开发和制造磁流变液提供了可靠依据,为磁流变技术的发展提供了理论基础．     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(I):单盘悬臂转子

从Bingham模型出发，推导出用于转子振动控制的剪切式磁流变液阻尼器的阻尼力计算公式；利用Langrange方程建立了磁流变液阻尼器－单盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程，为转子系统动力持性的理论分析奠定基础。     

基于磁流变液的薄壁零件铣削技术研究

针对弱刚度、复杂形状的零件在切削夹紧过程中难夹持、易变形的问题,提出了基于磁流变液（MRF）的变刚度柔性辅助支承方法,以获得理想的加工质量。利用磁流变效应的快速、可逆及可控等特性,通过结构设计和磁路仿真,研制了用于薄壁曲面零件加工的磁流变自适应柔性辅助支承装置;建立了以加工形变最小为目标函数的优化模型,对该装置支承单元的数量和位置分布进行优化设计;搭建了铣削试验平台,通过对铣削信号进行测试分析,验证布局优化和励磁电流对加工质量的影响。结果表明,布局优化后的磁流变辅助支承装置随着电流的增加,可以有效地提高系统刚度,减小切削振动响应,改善加工质量。