圆盘式磁流变离合器的磁路设计分析

分析了磁流变离合器的工作原理,针对一种圆盘式磁流变离合器模型,进行了离合器磁路的设计计算。应用Ansys软件进行了离合器的磁路建模和仿真分析,结果表明,设计的磁路满足要求,并拟合出了励磁电流与工作间隙中磁感应强度和离合器传递力矩的关系曲线,为进一步进行磁流变液离合器的结构设计提供参考。     

混合流动式磁流变阀结构设计与压降性能分析

针对目前磁流变阀结构单一且体积大的不足,设计了一种结构紧凑的混合流动式磁流变阀,该磁流变阀阻尼间隙液流通道由单个轴向圆环流动、单个径向圆盘流动和单个中心小孔流动串联组合而成。阐述了混合流动式磁流变阀结构及工作原理;分析了励磁线圈作用下有效阻尼间隙处的磁路分布,同时建立了其压降数学模型。采用有限元法对混合流动式磁流变阀电磁场进行了建模仿真,对阻尼间隙处的磁场强度和剪切屈服应力的分布规律进行了分析;仿真结果表明轴向圆环阻尼间隙厚度为1.0 mm,径向圆盘阻尼间隙厚度为0.5 mm,加载电流为1.2 A时磁流变阀压降最大,为3 342 k Pa。对混合流动式磁流变阀压降性能进行了试验测试,具体分析了加载电流以及径向圆盘阻尼间隙厚度对磁流变阀压降的影响,试验结果表明轴向圆环阻尼间隙厚度为1.0 mm,径向圆盘阻尼间隙厚度为0.5 mm,加载电流为1.2 A时磁流变阀压降最大,为2 650 k Pa,试验结果与仿真结果变化趋势基本一致。     

活塞式磁流变液阻尼器磁场有限元分析

针对磁流变液阻尼器的磁路结构,利用ANSYS软件进行电磁场有限元分析。分析不同结构模型的磁流变液阻尼器的磁场分布,研究了单级磁路与双级磁路在相同激励状况下,所产生的不同的响应。分析活塞结构的变化对磁流变液阻尼器磁场分布的影响,为磁流变液阻尼器的结构设计提供了依据。     

径向流和圆环流磁流变阀压降性能分析与试验

设计了径向流动式和圆环流动式2种不同液流通道结构的磁流变阀,并分别对其工作原理进行了阐述;推导了径向流和圆环流磁流变阀的压降数学模型。采用有限元法(FEM)分别对径向流和圆环流磁流变阀的电磁场进行了建模仿真,在结构参数和磁场参数相等的情况下分析了径向流和圆环流2种液流通道结构的磁流变阀压降变化规律。搭建了磁流变阀压降性能试验台,对不同加载电流及不同模拟负载下的径向流和圆环流磁路变阀的压降性能进行了试验分析。仿真和试验结果均表明同样结构参数和磁场参数下的径向流磁流变阀产生的压降大于圆环流磁流变阀产生的压降。     

磁流变调速起动控制模型建立与时间响应研究

为揭示磁流变调速起动过程中的时间响应特点及影响因素,在分析磁流变调速起动控制系统工作原理的基础上,建立输出转速控制数学模型,并利用Simulink软件对调速起动的时间响应进行仿真分析,其后在不同初始条件下开展调速起动试验研究。研究表明:磁流变调速起动响应时间随着励磁电流的减小和负载扭矩的增大而增加,而与输入转速间近似成正比例关系;试验时所测得不同因素的影响规律与仿真时基本一致,验证了理论模型和仿真分析的正确性,然而由于仿真时未考虑磁路响应和磁流变液流变响应,响应时间的仿真值与实测值相比偏小。     

磁流变减振器磁路磁场特性分析

磁路设计是磁流变减振器设计的核心内容,它的好坏直接关系到减振器的减振效果。利用有限元分析软件ANSYS对磁流变减振器磁路结构进行了数值模拟,对影响其性能的励磁材料磁导率、间隙大小、磁路级数以及在多级磁路中相邻两级线圈中电流方向的异同对阻尼通道磁感应强度的影响进行了分析。研究表明这些因素对减振器的特性都有很大的影响,特别是多级磁路的使用相对于单级磁路来说具有较多的优点。设计过程中应综合考虑各参数对减振器特性的影响,合理选择其数值以使设计的结构的性能得到最大发挥。     

多液流通道旋转式磁流变制动器结构设计与特性分析

作为一种可以有效产生转矩、耗散运动能量的半主动阻尼器件,旋转式磁流变制动器具有转矩可调、响应速度快的特点,在汽车领域具有广泛的应用前景。设计了一种具有多液流通道的旋转式磁流变制动器,通过在旋转套筒中部设置隔磁材料改变磁场结构,引导磁力线通过未被利用的外轴向液流通道,增加了磁流变制动器产生流变效应的工作区域,从而将制动器有效阻尼间隙从常规2段增加为4段。阐述了多液流通道旋转式磁流变制动器工作原理,并推导了其转矩数学模型。采用有限元法对磁流变制动器电磁场进行建模仿真,分析了磁流变制动器不同液流通道区域磁场强度分布规律。搭建了旋转式磁流变制动器制动转矩特性测试试验台,对不同加载电流及不同转速下的磁流变制动器转矩性能进行了试验分析,结果表明,加载电流为1.8A、转速为600r/min时,制动器转矩可达61.4N·m,试验结果与仿真结果基本一致;转速变化对制动器转矩基本无影响。     

磁场结构对径向流磁流变阀动态性能的影响

针对不隔磁径向流磁流变阀磁力线只在径向阻尼间隙中垂直分布导致压降小的不足,提出并设计了一种隔磁径向流磁流变阀。通过设置隔磁零件来改变磁场结构,使磁力线形成蜿蜒式走向而被引导到不隔磁径向流磁流变阀中未被利用的轴向阻尼间隙,从而增加磁流变阀中产生磁流变效应的工作区域,在不增大阀尺寸前提下实现增加液流通道有效阻尼长度的目的。采用有限元法对外形尺寸和液流通道结构完全相同的不隔磁和隔磁磁流变阀进行建模仿真分析,以观察磁流变阀隔磁和不隔磁结构对磁力线路径和磁感应强度分布规律的影响。同时在动态性能测试平台上对不隔磁和隔磁径向流磁流变阀压降及响应性能进行试验测试对比。仿真和试验结果均表明:隔磁径向流磁流变阀由于设置了隔磁零件,可使磁力线在轴向和径向阻尼间隙中均匀分布,使其压降比不隔磁磁流变阀的压降大。另外,由于轴向阻尼间隙受到磁场的作用,隔磁磁流变阀具有更大的上升响应时间。     

传动装置磁流变液瞬态温度场研究

基于Bingham模型和传热学基本理论,建立滑差工况下磁流变液瞬态热传导方程,并采用数值仿真和试验研究了磁流变液温度场沿轴向和径向的分布以及滑差功率和工作间隙对其的影响规律.研究表明:轴向各间隙中磁流变液间存在着温度差异,由内向外温度逐渐降低,且内外温差随时间的增大而增加;不同时刻磁流变液表面温度分布规律基本一致,温度最高值出现在工作半径中心处;磁流变液温度随滑差时间呈近似线性上升,且温升速度随滑差功率的增大而增大,随工作间隙的增大而减小.     

圆环流磁流变阀压降性能分析与试验

磁流变阀是一种以磁流变液为工作介质的智能控制器件,其进出口压差可调且响应速度快的特点使其在减振抗震系统中具有广泛的应用前景。设计了一种典型的阻尼间隙为圆环流动式的圆环流磁流变阀,对其工作原理进行了阐述,同时推导了圆环流磁流变阀的压降数学模型。采用有限元法(FEM)和计算流体力学法(CFD)分别对圆环流磁流变阀的电磁场和流场进行了建模仿真,分析了不同电流下磁流变阀压降变化规律,仿真结果表明圆环流磁流变阀的压降随着加载电流的增大而增大,并且逐渐趋于饱和;同时采用FEM方法得到的最大压降为948 k Pa,采用CFD方法得到的最大压降为1 079 k Pa。搭建了圆环流磁流变阀压降性能试验台,对不同电流及不同负载下的磁流变阀压降性能进行了试验分析,并与仿真结果进行了对比,结果表明试验压降变化趋势与两种仿真方法得出的压降变化基本相符,试验测试得到的最大压降为662 k Pa。同时,试验结果表明外加负载对圆环流磁流变阀压降大小变化基本无影响。     

单线圈径向流磁流变阀优化设计与性能分析

针对磁流变阀通过改变内部结构提高压降而导致阀体积增大、内部通道易阻塞的问题,在不改变普通单线圈径向流磁流变阀内部基本结构及外观尺寸的基础上,对单线圈径向流磁流变阀压降与压降可调系数进行了多目标优化,设计了一种带有隔磁套筒的单线圈径向流磁流变阀,并阐述了其工作原理,基于Bingham模型推导了其压降数学模型。采用有限元法建立了磁流变阀二维仿真模型,观察径向圆盘阻尼间隙处磁感应强度分布规律,建立约束条件,分析了磁流变阀关键部件尺寸对剪切屈服应力与压降等相关性能的影响。运用ANSYS零阶和一阶优化工具对磁流变阀进行几何尺寸参数优化,并对优化前后磁流变阀有效阻尼间隙处的平均磁感应强度,以及进出口压降进行仿真对比分析。在磁流变阀动态性能测试平台上,对优化前后磁流变阀压降性能进行实验测试对比,实验结果表明,当励磁电流为1. 8 A时,优化前磁流变阀压降为1. 84 MPa,优化后磁流变阀压降为2. 58 MPa,增加了40. 22%;优化前磁流变阀压降可调系数为7. 94,优化后压降可调系数为10. 07,增加了26. 83%;不同负载对磁流变阀压降效果影响不大。     

三工作面旋转式磁流变阻尼器设计与实验

设计了一种具有3个工作面新型结构的旋转式磁流变阻尼器,转子2个端面和圆柱面均为工作面,在不增大转子体积的情况下,有效增加了转子工作面积。基于磁流变液与磁芯材料特性,对阻尼器进行了磁路设计,获得了阻尼器的相关机械参数与电气参数。针对阻尼器结构特点,应用有限元法,建立了磁流变阻尼器的有限元模型,并对其进行了电磁场分析,得到了阻尼器模型的电磁场物理量。结合有限元分析结果与磁流变液的本构关系,对磁流变阻尼器的力学性能进行了仿真研究。在此基础上,研制了磁流变阻尼器及其力学性能测试系统,对阻尼器的力学性能进行了实验研究,得到了阻尼器的力矩-转速力学特性以及屈服力矩-电流力学特性。     

圆盘式磁流变液制动器理论设计与仿真分析

介绍了磁流变液的组成,并且应用Bingham模型对磁流变液的流变特性进行了描述,分析圆盘式磁流变液制动器的工作原理,建立了制动器的力矩计算模型,进一步推导出制动器设计中主要几何参数的理论计算公式。最后在Simulink环境中对圆盘式磁流变液制动器进行了仿真分析,其结果可为进一步合理设计磁流变液制动器提供理论参考。     

两级径向流蜿蜒式磁流变阀结构设计与动态性能分析

设计了一种具有复杂液流通道结构的两级径向流蜿蜒式磁流变阀,其液流通道主要由2段圆环轴向流、4段圆盘径向流及3段中心小孔流组成。阐述了两级径向流蜿蜒式磁流变阀的工作原理,并推导了其压降数学模型。采用有限元法(FEM)对两级径向流蜿蜒式磁流变阀电磁场进行了建模仿真,分析了磁流变阀压降变化规律,仿真结果表明加载电流为0.8 A时压降为5.81 MPa。搭建了磁流变阀压降性能及响应特性测试实验台,对不同加载电流及不同模拟负载下的磁流变阀压降性能进行了实验分析,结果表明加载电流为0.8 A时压降可达5.77 MPa,与仿真结果基本相符。同时,对磁流变阀压力响应时间进行了测试分析,实验结果表明所设计的磁流变阀响应迅速,响应时间在3~7 ms之间;并且响应上升时间比下降时间短;负载对响应时间没有影响;激励电流越大,响应越快。     

磁流变减振器多场耦合仿真分析

研究了磁流变减振器电磁-流和流-固耦合的建模方法及求解方法。基于电磁-流和流-固耦合有限元方法,利用Adina软件建立高精度的流-电磁有限元网格模型和固体有限元网格模型,并在Adina软件后处理中进行求解分析,分别得到了磁流变减振器非控状态和通电状态的阻尼力-速度特性、示功特性、磁场分布特性、核心区域流场压力场和速度场特性。仿真结果表明:在高速磁流变液的冲击下,核心区域流场压力场变化明显;根据磁场分布特性,说明设计的单筒磁流变减振器结构能增大阻尼力调节范围。在电磁-流和流-固耦合计算中考虑了流体湍流流动,尽量使仿真模型与物理模型保持一致,试验结果与仿真结果吻合较好。     

车用磁流变减振器的磁路设计

磁流变减振器磁路的设计是减振器设计中较为重要的一步,为使磁路的设计思路更加完善,对影响磁路性能的各关键问题应进行比较细致的分析。选择合理的磁路参数和设计方法决定着减振器的设计能否满足性能要求,利用有限元分析软件ANSYS对设计的磁路结构进行了仿真,结果表明设计的磁路结构满足性能要求,磁路设计方法较为合理,通过分析仿真结果可对磁路结构进一步优化,使设计的磁路结构性能得到最大的发挥。     

车用磁流变液制动器制动效果分析与研究

以磁流变液(MRF)的流变特性为基础,推导了双盘式圆盘型磁流变液制动器的制动力矩计算公式;在整车环境下对磁流变液制动器进行了匹配设计,并在Matlab/Simulink软件环境下建立ABS制动控制系统模型;在ABS模型中,对磁流变液制动器的性能进行了仿真和分析,其结果证实磁流变液制动器具有优越的综合制动效果。     

温度效应下磁流变阻尼器动力学仿真建模与试验

为了精确预测磁流变阻尼器在温度效应下的动力学性能规律,提出一种参数化的仿真建模方法。采用磁流变液试验实测数据拟合方法,建立粘温特性相关非线性物理参数方程;基于Bingham力学模型及对温度效应的影响分析,运用ANSYS软件编译UDF程序、设置模型参数进行参数化仿真建模,以Fluent模块求解粘滞阻尼力,以Emag模块求解库伦阻尼力。搭建温度效应下磁流变阻尼器力学试验平台,并通过试验对仿真模型进行修正、对比与验证,讨论不同温度对阻尼力、能量耗散的变化规律。结果表明,温度效应主要影响粘滞阻尼力,仿真结果与试验实测值高度吻合;不同温度和电流下阻尼器的能量耗散与温度成反比,与库伦阻尼力成正比。仿真建模方法可预测分析输出阻尼力特征,以对磁流变阻尼器进行结构设计和参数优化。     

磁流变技术基本原理及动力学参数识别

介绍了磁流变技术的基本原理,阐述了磁流变液的组成成分、工作模式、比较常见的动力模型。通过磁流变液的动力学参数测试试验,得到了不同条件下的储能模量和损耗模量;结合流变学理论公式对试验结果进行数据拟合,得到了不同电流下,磁流变液产生的附加刚度、附加阻尼与振动频率之间的关系式。     

舰用塑壳断路器电磁脱扣器的优化

针对普通工频断路器用于400Hz条件下的舰船上不能通断问题,采用了基于磁路和基于磁场的分析方法,对额定工作电流为25A的断路器的脱扣器进行了研究。建立了脱扣器的三维模型,在有限元分析软件ANSYS中进行静态电磁仿真分析计算,找出了工频脱扣器不能正常脱扣的因素,并根据影响因素和实际工作经验,对原有的脱扣器进行了优化设计,仿真的结果得到了实验验证。