磁流变复合液压执行器及其效率研究

介绍了一种可同时实现定位(驱动)与可控阻尼的磁流变复合液压执行器的原理及系统结构,研究了在入口压力较高时磁流变阀不可能完全理想关闭情况下桥式磁流变阀路的效率问题,建立了基于桥式磁流变阀路的磁流变复合液压执行器定位(驱动)时的效率模型。

基于磁性复合磨粒的磁流变抛光试验研究

针对铝合金磁流变抛光过程中出现的磨粒分布不均,提出基于二氧化硅包覆四氧化三铁(Fe_(3)O_(4)@SiO_(2))壳核结构磁性复合磨粒的化学辅助磁流变抛光工艺。用溶胶-凝胶法制备Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)磁性复合磨粒,通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱仪(EDS)及振动样品磁强计(VSM)对其进行表征。进行6061铝合金平面材料的单因素抛光试验,研究主轴转速、抛光间隙、进给速度及抛光时间等对表面质量的影响。结果表明:主轴转速为600 r/min、抛光间隙为3 mm、进给速度为80 mm/min、抛光时间为40 min是最优参数组,在此参数下抛光6061铝合金,获得了Ra=0.02μm的超光整表面。对比同参数下传统磁流变抛光后的铝合金表面,因磨粒分布不均导致的表面细小划痕得到改善。

基于电磁和磁流变弹性体的复合隔振器设计及仿真分析

针对电磁隔振器主动控制力不足和磁流变弹性体(MRE)隔振器移频范围窄的问题,提出并设计了一种基于电磁和MRE的复合隔振器。对复合隔振器进行整体结构设计及磁路分析,通过等效磁路法得到电磁隔振系统的解析电磁力表达式。同时采用COMSOL软件对电磁隔振系统及MRE隔振系统进行磁场仿真分析,并通过Dymola动力学仿真软件对复合隔振器进行动力学仿真,分析其隔振性能。仿真结果表明,增大复合隔振器中励磁线圈电流能够增大隔振器固有频率,并且能有效削减不同激励频率下的共振幅值。

一种磁流变弹性体执行器的联合优化方法研究

磁流变弹性体(magnetorheological elastomer,MRE)执行器作为智能减振应用系统的核心元件,其结构的优化是决定执行器性能上限及系统控制成效的关键。针对目前MRE执行器优化方法及理论研究欠缺的问题,文中面向一款横向隔振的MRE执行器,基于其机械结构和有效磁路,以优越磁控性能、低功耗和快速响应时间为优化目标,提出了一种新的MRE执行器联合参数优化方法。首先,基于MATLAB和COMSOL的联合仿真,将遗传优化算法和电磁有限元分析方法进行有效结合,实现对MRE执行器的优化编程;其次,完成对器件的全局尺寸结构优化设计,使得器件具备优越磁控性能(526.21 mT)、低功耗(44.05 W)及快速响应(5.43 ms);最后,通过搭建测试系统对优化后装配的MRE执行器进行测试和评估,验证了文中优化方法的可行性和有效性。提出的联合优化方法不仅适用于MRE执行器结构,还可为多领域减/隔振应用的共性MRE器件优化设计提供理论参考。

磁流变纤维骨架阻尼增强型阻尼器研究

为了增强磁流变脂的剪切性能,提高阻尼器的阻尼力输出,研究棉纤维对磁流变脂剪切增强效果。制备了不同棉纤维质量分数的磁流变脂试样,在流变仪上对其进行测试。结果表明,复合纤维磁流变脂的最大剪切应力随着纤维质量分数的增加而增加。基于复合材料设计制造了一款剪切式磁流变阻尼器,该阻尼器具有磁流变材料用量少、密封要求低等优点。磁流变阻尼器的阻尼特性实验表明,在1.6 A电流下,棉纤维质量分数为1.5%的磁流变脂的最大阻尼力可达99.5 N,与无棉纤维添加的磁流变脂相比,提升了23.8%,这表明使用复合纤维磁流变脂的阻尼器具有更好地阻尼力输出。

磁流变抛光技术研究进展

表面质量是精密零部件最重要的性能之一,零件的表面质量主要是由加工过程中不同的工艺参数和方法决定的。传统的磨抛工艺由于作用在工件上的力很大、嵌入的磨料颗粒、对工艺的控制有限等原因很难使表面粗糙度降低到精密零部件的要求精度。磁流变抛光(MRF)提供了一种新型高效的方法使工件加工质量达到预期的精度水平。MRF对工艺控制具有更大的灵活性,并且可以在不破坏表面形貌的情况下完成加工。综述了磁流变抛光液组分对加工效果的影响、材料去除模型的建立和发展、不同的MRF加工方式和未来磁流变抛光技术发展的新方向,最后总结了目前MRF技术存在的问题总结,并提出了MRF技术未来可能的发展方向。

磁流变半主动空气悬架及复合控制研究进展

车辆悬架是车辆行驶系统的重要组成之一,主要功能是承受车身的重量和减少来自路面的激励,其性能的好坏直接影响到乘用车的乘坐舒适性,并且间接影响到车辆行驶的安全性和操纵稳定性。传统的被动悬架结构参数固定,减振效果受到限制,半主动悬架可以通过控制算法改变悬架的阻尼和刚度,可以达到和主动悬架一样的控制效果,结构相比于主动悬架更为简单且成本更低。空气弹簧和磁流变阻尼器(MRD)可以分别改变磁流变半主动空气悬架的刚度和阻尼,是半主动悬架减振的重要研究对象。该文在介绍磁流变半主动空气悬架的工作原理及单一控制策略的基础上,结合国内外最新的研究成果,重点综述磁流变半主动空气悬架的复合控制策略,最后探讨磁流变半主动空气悬架的发展趋势以及面临的问题,为磁流变半主动空气悬架的技术发展作进一步参考。

基于磁流变复合材料的磁流变阻尼器设计

为解决传统磁流变阻尼器存在工作介质易沉降、密封要求较高,且中高频激励下阻尼器刚度快速增大,能耗衰减严重的问题,制备并测试了一种沉降稳定性能良好且密封要求低的磁流变复合材料,建立改进的Herschle-Bulkley模型用以表征复合材料的力学性能;基于该复合材料设计加工出一种剪切式磁流变阻尼器,并设计实验测试中、高频激励下阻尼器的性能响应规律.研究结果表明:3 A电流激励下,当测试频率由5 Hz增大至20 Hz时,阻尼器动态刚度由4.87×10^(5) N/m增加到6.29×10^(5)N/m,且全频段阻尼器单周期耗能均在0.04 J左右,验证了所设计的磁流变阻尼器在中高频振动工况下的耗能能力.

机械/磁流变复合装夹系统实验教学平台及应用

为满足当前针对国内学生及留学生开设机械制造技术基础课程教学需要,提升高等教育制造类课程教学水平,建立了以航天薄壁件为对象的柔性夹具装夹系统教学实验平台。通过构建机械/磁流变复合夹具和柔性装夹评价软件系统,采用磁流变液优化配比、多原理磁流变夹具系统实验,最后以实验案例评价磁流变夹具动力学特性及验证装夹合理性。本航天薄壁件机械/磁流变复合装夹教学实验平台为推进中国制造2025和机械制造技术课程教学内容改革提供借鉴。

复合橡胶基磁流变弹性体的动态力学特性研究与模型验证

本文对研发的复合橡胶基磁流变弹性体材料(MRE)的动态力学特性进行了研究,通过循环剪切试验测试了其力学性能。设计了三组剪切试验,分别研究应变幅值、加载频率、外加磁场对MRE力学性能的影响,绘制了在不同加载条件下MRE的滞回曲线,根据试验数据计算得到最大阻尼力、等效刚度、储能模量、耗散能、损耗模量和损耗因子。试验结果表明:MRE的耗能能力明显受到幅值和频率的影响,在200%的幅值和2.0 Hz的加载频率以内,其耗能能力与幅值和频率呈正相关,且其耗能能力受幅值影响比受频率影响更大;外加磁场也能提升MRE的耗能能力,但在50 mT以上的磁场强度下,此MRE性能的提升趋势明显减弱。最后采用Bouc-Wen模型对MRE的动态力学特性进行描述,通过Simulink自带最小二乘算法进行参数拟合,对拟合结果的分析表明,最大阻尼力与耗散能的最大拟合误差在10%以内,平均误差低于5%。

适用于力反馈的圆筒式磁流变液执行器的设计

力/触觉反馈是虚拟现实交互技术中一种重要的交互形式。磁流变液执行器是最具发展潜力的力/触觉反馈装置。提出了一种适用于手指力反馈的便携式圆筒磁流变液执行器的设计方法,导出了基于B ingham塑性模型的阻力矩公式,分析了磁流变液特性和执行器结构参数对阻力矩的影响,并通过有限元分析进行优化设计,执行器的直径为31 mm,高度为38 mm,重200 g。实验测定了阻力矩和输入电流之间的关系,并采用二次多项式拟合。输入电流为0.6 A时,执行器产生的阻力矩为255 N.mm,结果表明,该执行器产生的阻力矩足以阻止手指抓取虚拟物体。

适用于力反馈的三圆盘磁流变液执行器工作机理及建模

为了提高磁流变液执行器力学模型的精度,建立了适用于电流随机变化且包含磁滞特性的三圆盘磁流变液执行器的分段线性力矩-电流模型.分析了执行器的工作原理,推导了基于Bingham塑性模型的力矩公式.磁路由铁磁物质和磁流变液组成,说明了这2种物质的磁特性,分析了铁磁物质中存在磁滞以及在磁流变液中观察不到磁滞的原因.铁磁物质的磁滞特性影响了执行器的力矩-电流特性,实验表明力矩和电流之间存在磁滞.当电流变化过程为0-1.2-0 A时,不包含磁滞特性的二次多项式模型的残余标准差分别为8.2和11.2 N.mm,分段线性模型的残余标准差分别为5.9和6.2 N.mm,分段线性模型的精度比较高.

磁流变液执行器分段线性力矩-电流模型研究

磁流变液执行器通过控制输入电流控制输出力矩，精确地确定输出力矩和输入电流之间的关系是关键。提出了一种新的包含磁滞特性的分段线性力矩-电流模型，导出了基于Bingham塑性模型的圆筒式磁流变液执行器的力矩公式，研究了铁磁物质和磁流变液的磁特性。实验表明磁流变液执行器的力矩和电流之间存在磁滞，二次多项式模型、分段线性模型和实验数据比较的结果证明了分段线性模型的有效性。

磁流变液与形状记忆合金复合制动性能研究

针对现有磁流变液制动器使用存在发热严重的缺点,设计一种磁流变液与形状记忆合金复合制动装置,利用装置在制动过程中产生的热量,使形状记忆合金弹簧产生附加的摩擦转矩,提高了装置的制动转矩。阐述该复合制动装置结构和工作原理,进行磁场有限元分析、形状记忆合金弹簧挤压力分析以及复合制动转矩分析。结果表明:磁流变液传递的转矩随电流的增大而增大,形状记忆合金弹簧的摩擦转矩随温度的增加而提高;当线圈电流为3 A、温度达到100℃时,复合制动转矩比单一的磁流变制动转矩提升约31.4%。

磁流变与液压复合盘式制动器的设计与分析

得益于磁流变效应响应迅速、能耗低、易控制等优点,在传统液压制动系统基础上增加了磁流变制动器,以弥补传统制动器液压滞后的缺点,并利用其制动力矩迅速可调的特点,实现与ABS防抱死制动系统的配合使用。阐明了复合盘式制动器的工作方式,进行了结构设计和磁路设计,用ANSYS软件进行了磁路仿真分析。结果表明,磁路设计合理可行,制动力矩实时可控,且满足车辆制动力矩调节的需求。

复合智能磁流变液的制备及流变性质研究

利用多元醇软化学方法制备了 Co- Ni超细颗粒 ,将 Co- Ni磁性颗粒与微孔材料通过粘结剂混合研磨 ,制得复合磁性颗粒 ,为了克服磁流变液的沉降稳定性 ,令复合磁性颗粒的密度等于载液的密度 ,各组分按此比例制备的 MRF具有较好的稳定性。利用旋转粘度计测试表明 ,无外场时 ,磁流变液的剪切应力 τ随剪切速率 γ变化的本构关系为 :τ=11.4γ0 .7,为一非牛顿液体。探讨了剪切应力和表观粘度系数随外加磁场和温度的变化关系 ,表明研制的 MRF的流变性质具有较高的低磁场敏感性质 ,并且具有较好的温度稳定性。

超声波磁流变复合抛光中几种工艺参数对材料去除率的影响

提出了一种光学抛光的新方法——超声波磁流变复合抛光。介绍了该抛光方法的基本原理和实验装置,进行了超声波磁流变复合抛光实验,采用轮廓仪实测了光学玻璃超声波磁流变抛光材料去除轮廓曲线。通过该项工艺实验,研究了五种工艺参数(磁场强度、超声振幅、抛光工具头与工件的间隙、抛光工具头转速、工件转速)对光学玻璃材料去除率的影响。在一定实验条件下,获得的材料去除率为0.139μm/min,并获得了超声波磁流变复合抛光工艺参数与材料去除率的关系曲线,得出了光学玻璃超声波磁流变复合抛光的材料去除规律。

超精密磁流变复合抛光技术研究进展

对超精密磁流变复合抛光技术的国内外研究进展进行了评述,介绍了当前主要应用的几种超精密磁流变复合抛光技术的加工原理和发展现状.重点介绍了磁流变射流复合抛光、超声波磁流变复合抛光、化学机械磁流变复合抛光以及集群磁流变复合抛光的加工技术内涵,从加工效率、加工表面均匀性、加工精度、加工适合的材料与形状等方面对上述几类超精密磁流变复合抛光方法进行比较和评述.最后对超光滑无损伤超精密磁流变抛光技术的发展方向进行了预测.

磁流变技术在液压传动与控制中的应用展望

介绍了磁流变效应的机理及磁流变液的流变学特性;归纳了磁流变技术在液压传动与控制中的一些应用,重点介绍了磁流变阀的应用;展望了磁流变技术在流体传动与控制领域的应用前景。

微米级高聚物包埋型金属铁复合粒子的球磨法制备及其磁流变效应

采用球磨法 ,能成功地直接从高聚物与金属铁的混合研磨中 ,获得微米级由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等高聚物包埋型金属羰基铁复合粒子。详细讨论制备条件包括不同高聚物比例、球磨时间对复合粒子形貌和粒径的影响及其复合粒子的热稳定性 。