本文对磁流变抛光(magnetorheological finishing)过程中所采用的梯度磁场，以及磁流变抛光液(MRP fluid)中的磁性颗粒在磁场中的受力情况进行了分析，进而证明了该磁场满足磁流变抛光的要求。最后以实验对其进行了验证。

针对旋转式磁流变液阻尼的磁滞性问题以及由于磁滞性而造成的旋转式磁流变液阻尼器输出力矩不稳定的问题,设计了一种差动式阻尼器,不仅可以使输出的力矩可控性更好,而且有效地克服了磁滞现象的影响。在通过理论计算得到磁流变液差动阻尼器输出力矩模型的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对磁流变液差动阻尼器进行了磁场分析,得到了磁流变液的磁感强度与磁流变液差动阻尼器线圈中的控制电流之间的关系,结合数值分析软件得到了磁流变液差动阻尼器的输出力矩与线圈中的控制电流之间的关系。研究结果表明,通过控制磁流变液差动阻尼器的控制电流可以实时调整差动阻尼器的输出力矩大小及方向,对磁流变液阻尼器作为精确控制的力矩控制元件奠定了理论基础。

针对目前钢制管道壁面检测工作主要依靠人工手持探伤设备进行检测的情况,设计四轮驱动磁粉探伤爬壁机器人。对机器人的两种危险状况进行静力学分析,得出永磁轮最小吸附力为250 N。建立永磁轮尺寸优化模型并将它导入有限元分析软件Ansoft Maxwell,优化得到永磁轮轭铁厚度为6 mm、半径为20 mm。对永磁轮进行磁场分析并研究轭铁厚度与半径变化对吸附力的影响;组装机器人样机进行实验。结果表明:所设计的机器人能够沿壁面稳定行走与转向,验证了机器人设计的合理性。

针对磁流变液传动装置转矩偏小和温度升高磁流变液性能下降的问题,提出一种磁流变液和电磁摩擦联合传动装置,并介绍其工作原理。利用Maxwell软件对装置进行磁场有限元分析,得到线圈在不同位置时磁流变液工作区域内的磁场强度和磁感应强度;基于圆筒式磁流变液传动装置转矩公式和电磁吸力公式,计算出磁流变液传递的转矩和电磁摩擦转矩。结果表明:随线圈分布位置距离摩擦盘越近,装置传递的转矩越大;当线圈分布在主动轴两端最外侧且距摩擦盘0 mm时,电磁摩擦转矩达到最大值96.86 N·m,同时磁流变液传递转矩也达到最大值36.60 N·m,总传动转矩为130.25 N·m;相较于单一的磁流变液传动,电磁摩擦与磁流变联合传动装置传递转矩性能提升255%。

针对船舶发动机振动主动控制系统,提出一种高效电磁作动器.基于电磁作动力为目标设计电磁作动器结构,并对电磁作动力进行理论计算.建立电磁作动器磁场模型,给定直流加载对磁场模型进行仿真分析,计算电磁作动力与磁感应强度.在此理论基础上,以直流信号输入对电磁作动器进行试验验证.结果表明,试验与仿真分析得出的电磁作动力达到预定设计目标,最大磁感应强度基本吻合且未达到磁饱和强度,符合设计要求.验证了应用ANSYS对磁场进行仿真研究的准确性,且相同大小体积下电磁作动器输出的作动力大,性能良好,可以较好地应用于发动机的振动主动控制.

为了满足风力发电机检测的爬壁机器人在竖直塔筒外壁面安全吸附、移动平稳自如、具备一定的负载能力,设计了一种新型永磁吸附装置。根据Ansoft软件进行永磁铁磁场分析,确定吸附单元的最佳形状、尺寸参数,以及不同间隙下的吸附力变化规律,根据结果设计了一种磁能利用率极高的磁吸附装置,保证机器人在壁面运动时具有足够大吸附力的同时,吸附装置自身体积质量最小,符合爬壁机器人自身重量尽量轻的要求。

该文针对目前磁流变传动技术中普遍存在的单位体积可传递扭矩较小的问题，提出一种压差——剪切式的新型磁流变制动器，该设计基于汪克尔发动机的基本构型，并在此基础上进行结构与磁路的设计，通过建立力矩模型计算该制动器的输出力矩，并利用ANSYSWorkbench软件进行三维磁场仿真分析，验证了该设计的合理性，实现智能快速制动。

为解决传统油液式旋板减摆器存在的结构复杂以及被动调节阻尼力等问题，采用压差与剪切联合作用的工作模式，设计了一款基于磁流变效应原理的旋板式减摆器。首先，依据减摆器的基本要求进行了结构与磁路的设计，再通过建立力矩模型计算该减摆器的阻尼力矩，按照能量等效的原理计算相关参数，并通过黏性当量阻尼系数与厂方提供的数据相比较来衡量性能好坏。最后利用ANSYS Workbench软件对此模型进行三维磁路仿真与运动仿真分析，验证了本设计的合理性，实现智能快速减摆，为以后的结构定型奠定了基础。

为了更好地利用长行程磁流变阻尼器阻尼通道内磁场有效面积及控制的灵活性，实现对冲击力和位移的平稳控制，对阻尼器进行了磁场有限元仿真与分析，给出了4个线圈输入电流不同时阻尼通道内有效长度上的磁感应强度分布的非参数化模型。结合冲击载荷下控制目标，为控制算法的设计奠定了基础。

对基于磁场测量的行程传感液压缸技术的磁性标尺、传感器结构及布置方法、信号处理方法等进行了研究.通过理论分析确定了传感器部分的测量磁路结构参数,提出了磁性标尺的帧重叠编码方法.通过对双磁敏传感器布置形式的研究,提出了消除间隙影响的信号处理方法.实验结果证明,各项技术能够应用于行程传感液压缸.