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1.8 A、转速为600 r/min时,制动器转矩可达61.4 N·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。

多液流通道旋转式磁流变制动器结构设计及优化

针对目前磁流变制动器磁场利用率不高、体积-转矩比低的不足,设计了一种多液流通道旋转式磁流变制动器。通过在旋转套筒中增加隔磁零件,将制动器有效阻尼通道从常规2段增加为4段,弥补了传统磁流变制动器单一有效阻尼通道结构设计的不足。阐述了多液流通道旋转式磁流变制动器结构及工作原理;分析了有效阻尼间隙在磁场作用下的磁路分布,同时建立了制动转矩数学模型。采用有限元法对磁流变制动器电磁场进行建模仿真,并利用ANSYS软件中的一阶优化方法对初始结构进行多目标优化。对优化前、后磁流变制动器有效阻尼间隙处的磁场强度和剪切应力的分布规律进行对比分析,同时分析了优化后制动器制动转矩的变化规律。仿真结果表明,优化后的磁流变制动器在输入电流为1 A时,制动转矩由126.78 N·m增加到170.65 N·m,提高了34.6%;制动转矩可调系数由66.65增加到68.75,提高了3.2%。