筒式磁流变液联轴器的设计与实验研究

摘要

磁流变液(Magnetorheological Fluids,MRF)是近年来新兴的智能材料,因其独特的磁流变效应、良好的性能、广阔的应用前景,被认为是材料科学领域最具有发展潜力的新型智能材料之一。本研究的目的是将磁流变液试图应用于冲击减震和离合控制的重载传动场合,这意味着作为扭矩传递的MRF传动装置其扭矩必须提高到一个新的数量级,不但需要高性能高品质的磁流变液,而且需要对MR传动装置的结构、外加电源、输入动力参数等进行详细设计。本文首先介绍了磁流变液及器件的研究现状和发展情况,根据磁流变液的流变学机理推导了在剪切模式下工作的磁流变液联轴器(MagnetorheologicalCoupler,以下都简称为MRC)的理论设计公式,利用PRO/E和ANSYS计算机建模和仿真软件,在理论上详细分析了MRC的结构和工作原理,并结合CAJCZ-A机械传动性能综合实验台的功能特点和MRC的传动要求,设计了磁流变液联轴器样机,最后对样机进行了实验研究。本研究主要包括以下内容:
　　 1.磁流变液及其器件的理论和应用研究现状以及发展情况,阐述了磁流变传动技术的重要性和可行性,明确了本设计和研究的任务和内容;
　　 2.根据磁流变液的三种工作模式,推导了剪切模式下盘式、筒式磁流变液联轴器的理论设计公式,确定采用能够传递更大扭矩的筒式MRC作为最终的结构方案;
　　 3.对MRC的结构、磁流变液的工作间隙、磁线圈、MR密封等进行了设计,并最终制作了实验样机。
　　 4.利用ANSYS有限元工具对磁流变液的工作区磁场进行了分析,求得了平均磁场强度,分析得出了磁场强度与电流之间的关系。
　　 5.依靠所提供的实验平台,对MRC的工作性能进行了实验研究,得出了MRC所传递的扭矩趋近于确定极限值等一系列关键结论。