初始表面粗糙度对磁流变液摩擦磨损特性影响试验研究

摘要

磁流变液是一种典型的智能材料，它是由微米级磁性极化粒子、载液和稳定剂组成的可控悬浮液。在外加磁场作用下磁性固体微粒被极化从而沿磁场方向形成相互连接的链状结构，这种磁性颗粒链的形成产生了明显的磁流变效应。随着磁场强度的变化，磁流变液在液态和固态之间能够瞬时转换，这个转换的过程具有可逆性和可控性，为磁流变液在航空航天、汽车工程和设备制造业等领域的应用提供了发展空间。磁流变液的工作原理是利用在外加磁场作用下表面剪切力瞬时变化而达到控制效果，因此，磁流变液的摩擦学特性对磁流变液的控制性能的影响至关重要。此外，磁流变阻尼器等相关产品的结构设计中多采用密封元件对磁流变液进行密封，而密封元件在工作过程中容易被磨损。 基于磁流变液相关应用所存在的一系列问题，将重点研究摩擦副的初始表面粗糙度对磁流变液的摩擦磨损特性的影响规律，分析摩擦表面的摩擦磨损行为及机理。 本文研究内容如下: 首先，结合实验室的现有设备，设计一款磁流变发生装置，在摩擦试验过程中产生较大磁场，使磁流变液更好地发挥出其性能。 其次，通过ANSYS软件对所设计的磁流变发生装置进行磁场仿真分析，确保其所产生的磁场满足试验要求。通过高斯计试验测量磁流变发生装置在不同电流下产生的磁感应强度大小，验证仿真结果的正确性。 再次，进行摩擦磨损试验并分析试验数据，研究在外加磁场下初始表面粗糙度对磁流变液的摩擦磨损特性的影响规律。 最后，通过扫描电子显微镜观察磨损之后试样的表面形态，进一步分析摩擦表面的摩擦磨损机理及磨损机制。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景及其现实意义

1．2磁流变液摩擦学研究现状

1．3磁流变液在机械中应用及研究方向

1．3．1磁流变液在机械中应用

1．3．2磁流变液研究方向

1．4本文主要研究内容

第2章磁流变机理及其性能

2．1磁流变液组成

2．1．1铁磁颗粒

2．1．2基础液

2．1．3添加剂

2．2磁流变液流变机理

2．3磁流变液链化理论

2．3．1磁流变液链化假说

2．3．2磁流变液链化过程

2．3．3磁流变液链化形式

2．3．4磁流变液链化模型

2．4磁流变液主要性能

2．4．1物理性质

2．4．2力学性能

2．4．3磁学特性

2．4．4摩擦特性

2．4．5稳定性

2．5磁流变效应影响因素

2．6本章小结

第3章磁流变发生装置设计

3．1磁流变液工作模式

3．1．1流动模式

3．1．2剪切模式

3．1．3挤压模式

3．2磁路设计基本理论

3．2．1磁路设计原理

3．2．2磁场方向

3．2．3磁路欧姆定律

3．2．4磁漏

3．3磁流变发生装置主体结构

3．4磁路分析及材料选择

3．4．1磁路分析

3．4．2磁路材料选择

3．5本章小结

第4章磁流变发生装置磁场分析

4．1电磁场有限元分析基础

4．2磁场有限元分析

4．2．1 ANSYS有限元分析概述

4．2．2磁场有限元分析过程

4．2．3磁场有限元分析结果

4．3磁场试验测量分析

4．4本章小结

第5章磁流变液摩擦磨损试验及其机理研究

5．1试验设备

5．1．1MMW-1立式万能摩擦磨损试验机

5．1．2磁流变发生装置

5．1．3直流电源

5．1．4电子天平

5．1．5扫描电子显微镜

5．2磁流变液摩擦磨损试验

5．2．1试验原理

5．2．2试验条件

5．2．3试验步骤

5．3磁流变液摩擦磨损特性影响分析

5．3．1电流对磁流变液摩擦磨损特性影响分析

5．3．2初始表面粗糙度对磁流变液摩擦磨损特性影响分析

5．3．3载荷对磁流变液摩擦磨损特性影响分析

5．3．4转速磁流变液摩擦磨损特性影响分析

5．4SEM分析

5．4．1摩擦盘表面形态分析

5．4．2销表面形态分析

5．4．3摩擦盘化学成分分析

5．5本章小结

第6章结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

附录