硅油基磁流变液传动特性研究

摘要

磁流变液(Magnetorheological Fluids，MRF)是一种新型的智能材料，它是由微米级的磁性颗粒、载液以及添加剂组成。在没有外加磁场的条件下，磁流变液具有牛顿流体的特性；在外加磁场的作用下，其表观粘度可在数毫秒内增加几个数量级，转变为Bingham流体，而去掉外加磁场后又重新表现为牛顿流体的特性，并且该转变快速可逆、方便可控。由于其优良的流变性能，受到国内外学者的高度重视和研究，并广泛应用于机械工程、生物工程、航空航天和医疗器械等领域。磁流变液传动技术(Magnetorheological Fluids Transmission)是磁流变液器件的研究重点之一，具有结构简单、控制方便、响应迅速、能耗低等优点，具有广泛的应用前景。本文的主要研究工作如下：
　　(1)对磁流变液的组成、制备方法和流变特性进行了分析，并制备了适合传动用的硅油基磁流变液；给出了磁流变液的性能指标及其影响因素；开展了磁流变液剪切屈服应力测试实验，提出了磁流变液屈服应力随磁场变化的宏观模型。
　　(2)对传动用磁流变液的性能要求及其失效形式进行了分析，在对磁流变液传动装置结构设计和磁学设计理论研究的基础上，设计了满足实验要求的磁流变液传动装置，并基于Ansoft Maxwell进行了磁路仿真。
　　(3)搭建了磁流变液传动系统实验台，并进行了传动介质测试实验、磁场测量实验、传动特性实验。实验结果表明：自行制备的磁流变液性能优良，满足传动需求；磁场分布均匀与仿真结果保持一致，符合设计需要；磁流变液传动系统具有线性度较好的电流—转矩特性，空载阻力较小，具备恒转矩特性和较好的调节能力，且稳定状态下传动效率较高，能够符合实际工程应用的需要。
　　(4)针对所搭建的磁流变液传动系统实验台，分析了磁流变液调速技术的工作原理，设计了磁流变液传动系统的模糊控制策略，并开展了相关的开环调速实验。

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变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景（Research Background）

1.2 国内外研究现状（Research Status at Home and Abroad）

1.3 研究中存在的问题（Main Problems in the Research）

1.4 主要研究内容（Main Research Contents）

1.5 本章小结（Summary）

2 磁流变液及其流变特性

2.1 磁流变液的组成及制备（Compositions and Preparation of MRF）

2.2 磁流变液流变特性（Rheological Properties of MRF）

2.3 磁流变液的性能指标及影响因素（Main Performance Index and Influencing Factors of MRF）

2.4 磁流变液剪切屈服应力及其宏观模型（Shear Yield Stress and Its Macro-models of MRF）

2.5 本章小结（Summary）

3 磁流变液传动装置设计

3.1 磁流变液传动理论（Transmission Theory of MRF）

3.2 磁流变液传动装置结构设计理论（Mechanism Design Theory of MRF Transmission Device）

3.3 磁路设计理论（Theory of Magnetic Circuit Design）

3.4 磁流变液传动装置详细设计（ Detailed Design of MRF Transmission device）

3.5 本章小结（Summary）

4 磁流变液传动特性实验研究

4.1 磁流变液传动实验系统（MRF Transmission System）

4.2 实验内容及结果分析（Experimental Contents and Result Analysis）

4.3 本章小结（Summary）

5 磁流变液调速技术

5.1 磁流变液调速理论（ Speed Control Theory of MRF Transmission）

5.2 磁流变液调速方法（Speed Control Method for MRF Transmission）

5.3 磁流变液调速的模糊控制策略（Fuzzy Logic Control Strategy of MRF Transmission）

5.4 磁流变液调速实验（ Speed Control Experiment of MRF Transmission）

5.5 磁流变液调速技术的特点（Speed Control Characteristic of MRF Transmission）

5.6 本章小结（Summary）

6 结论与展望

6.1 结论（Conclusion）

6.2 展望（Prospect）

参考文献

作者简历

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