【摘 要】
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针对磁流变传动装置传递力矩较小、磁性颗粒磁饱后剪切屈服应力不能继续提升以及磁场利用率不高等问题,分析了特定体积分数下的磁流变液在外磁场及挤压作用下形成的复杂稳定团簇结构形式,建立了体心立方结构模型,对其进了微观力学性能分析,并建立了基于体心立方结构的剪切屈服应力模型。基于磁流变液挤压强化效应,设计了一款偏心挤压磁流变挤-剪传动装置,完成了主体结构及磁路的设计与优化,讨论了壁面滑移效应及偏心圆筒参数
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“电磁热形状记忆合金与磁流变液楔挤自加压复合传动机理及应用研究”(批准号:518750868); 重庆市教委会科学技术研究项目“热力磁耦合作用下基于剪切及挤压强化技术的磁流变液柔性传力机理研究”(批准号:KJQN201901120); 国家自然科学基金(51875068)
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针对磁流变传动装置传递力矩较小、磁性颗粒磁饱后剪切屈服应力不能继续提升以及磁场利用率不高等问题,分析了特定体积分数下的磁流变液在外磁场及挤压作用下形成的复杂稳定团簇结构形式,建立了体心立方结构模型,对其进了微观力学性能分析,并建立了基于体心立方结构的剪切屈服应力模型。基于磁流变液挤压强化效应,设计了一款偏心挤压磁流变挤-剪传动装置,完成了主体结构及磁路的设计与优化,讨论了壁面滑移效应及偏心圆筒参数对该装置的传动特性影响。本文的主要研究内容如下:(1)分析了磁流变液磁性颗粒在外磁场作用下的运动、受力及动态链化过程,利用MATLAB进行了二维链化数值模拟;分析了磁性颗粒在微窄通道中受剪切作用时的微结构演化规律,并搭建了微观观测试验台进行了对比验证。(2)建立了挤压剪切作用下磁流变液形成的体心立方复杂团簇结构模型;基于最小体系能量理论及赫兹接触理论,对该体心立方结构的体系能量、稳定性以及单列体心立方结构的受力进行分析;基于磁偶极子理论,建立了基于体心立方微结构的剪切屈服应力模型。(3)基于磁流变效应和挤压强化效应,设计了偏心圆筒式挤-剪传动装置结构,基于体心立方微结构的微宏观力学模型,推导了偏心圆筒磁流变挤-剪传动装置的力矩传递方程;以大转矩、高稳定性为目标完成了装置的主体结构及整体磁路的设计与优化。(4)建立了圆筒式磁流变传动装置的壁面滑移模型,进行了相关传递力矩表达式的推导,分析了壁面滑移效应对传动装置传动特性的影响;讨论了偏心结构参数中间隙比、偏心率与偏心距对传动装置传动力矩的影响。
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