基于力矩补偿的往复式磁流变制动器设计与分析

为提高汽车线控制动系统效率和安全性,推动磁流变制动器在汽车领域的商用化进程,设计一种新型反复式挤压磁流变制动器。制动器使用挤压-剪切混合工作模式,使用往复式结构取代传统的旋转运动,非制动状态下保持磁流变液的流动性,制动状态下通过制动盘的往复运动增强制动效果,以充分利用磁流变液的高力学性能,提升制动力矩。考虑到磁流变液性能可能受温度波动影响,设计过程还引入了温度补偿机制,利用合金记忆弹簧作用机制对磁流变液流量进行调节,进而实现力矩补偿,确保制动效果的连续性和稳定性。通过ANSYS Workbench对设计的制动器进行不同励磁电流下的三维静态磁场仿真,进一步验证磁路设计可行性和参数、材料选择的合理性。

挤压-剪切混合模式磁流变制动器设计及仿真

【目的】提升变位机的制动响应速度与精度,同时增加断电保护功能,以确保在断电或紧急停机情况下能够快速有效地锁定设备位置,避免潜在的安全风险。【方法】本研究开发了一款集成断电自锁特性的新型挤压-剪切混合模式的磁流变制动器。励磁线圈通电时,磁流变液在挤压-剪切混合工作模式下产生制动力;断电后,通过调节杆的自由末端封闭对应的相邻两滑动腔之间的流体通道,使得滑动腔内的磁流变液无法向相邻的滑动腔流动,通过制动活塞与制动盘的配合实现对制动轴的旋转锁定,实现断电自锁。利用ANSYS Workbench进行三维静态磁场分析,验证磁路可行性及材料定义准确性,分析制动器整体及不同位置磁流变液磁场分布状态。【结果】当励磁电流从0.5 A增加到4.0 A时,制动器有效磁流变液工作区域的平均磁场强度从0.1352 T增加至0.6562 T,增幅达到385.36%。【结论】与传统变位机中装载的磁粉制动器相比,该磁流变制动器能够实现高效的制动力控制和优异的安全保障功能,弥补了以往磁流变制动器缺乏断电保护的局限性,为变位机等高精度设备的制动系统设计提供一种新的方案。