研究和设计了大型永磁电磁混合磁悬浮地球仪系统的较优磁路结构,采用动力学分析与磁悬浮理论相结合的方法,建立了系统数学模型,设计了3种结构,并进行ANSYS有限元仿真分析和比较,对其中两种结构的磁悬浮地球仪进行了实验验证。结果显示较优结构的磁悬浮地球仪能稳定悬浮,另一种结构的地球仪则不能稳定悬浮。实验证实了大型永磁电磁混合磁悬浮地球仪结构理论设计的正确性。

设计了1种可以进行调幅、调频控制的磁刺激治疗仪。采用MAX038信号发生器产生正弦信号,经过OPA549进行功率放大,通过单片机控制刺激时间、信号幅度和频率,并应用六位数码管显示信号幅值、频率、时间等参数。采用Ansoft有限元分析软件对磁场探头进行了磁场仿真,为磁刺激器治疗强度的设定提供了理论依据和参考标准。

通过使用COMSOL Multiphysics仿真软件,构建了磁流变液夹层板的电磁学几何模型,在磁场物理场中对其周围的磁场进行了仿真,利用所得三维绘图组和一维绘图组对磁流变液夹层板的磁场分布情况进行了仿真分析。仿真结果为后续的磁流变液夹层板的声学特性试验研究奠定了重要的基础。

薄壁零部件在航天、汽车、轮船等方面有着广阔的运用前景,但其低刚度、结构复杂、难以夹持也一直困扰着机械制造业。因此本文针对薄壁零部件的结构特点,设计一款基于磁流变效应、可柔性调控的辅助装夹装置。通过有限元仿真分析了不同参数对装置工作间隙内的磁感应强度的影响规律。而后通过试验对装置内的磁感应强度进行测试。试验与仿真结果表明,装置设计符合需求。

设计了一套基于磁流变液特性的自适应式柔性辅助支承装置,可用于提高复杂曲面弱刚度零件的加工精度,通过Comsol利用有限元法进行装置磁场仿真,确定其磁场强度大小,建立基于磁流变效应的弱刚度工件铣削加工与夹具系统装夹定位模型,对辅助支撑作用下的定位约束模型进行分析,计算静态下工件变形量,研究装置对工件加工质量的影响。搭建基于磁流变辅助支承铣削加工试验平台,在不同电流参数的条件下进行弱刚度零件铣削加工,使用Labview平台采集系统对切削信号数据进行采集分析,并测量铣削加工表面粗糙度,结果表明,磁流变辅助支承作用下,弱刚度工件表面相较于无支撑状态振动幅度相应降低了46.9%~75.7%,表面粗糙度约降低69.89%~80.61%。

为满足光束定向器方位轴内气体的密封要求,设计一种外筒分离式的磁流变液密封结构,主要由磁流变液、极靴、永磁体、外筒和内筒组成。利用Maxwell建立该密封结构的简化模型,仿真分析密封结构的磁感应强度及其分布情况。分析磁流变液密封结构中极齿形状对耐压值的影响,得出在密封间隙为0.12~0.22 mm时,单侧倒角齿形的磁流变液密封性能更好。采用正交试验法对密封间隙、齿宽、齿高、槽宽和单侧倒角等齿形参数进行优化,正交试验结果表明:密封间隙对磁流变液密封耐压值影响最大,其次是极齿宽度,槽宽、倒角角度和齿高对耐压值的影响较小。最终得到一组最优参数,优化后的磁流变液密封的密封性能提高了199.4%。

以主轴改造后的XK7136C数控铣床为平台,以AZ31系镁合金与7075-T651铝合金为研究对象,通过理论计算与磁场仿真,设计出适用于加工铝镁合金结构材料平面的强永磁材料磁极,并采用雾化快凝球形磁性磨粒进行试验,以验证该种光整加工方法的可行性及球形磨粒性能。使用＂米字槽＂与＂田字槽＂两种磁极分别对两种材料进行研磨实验。实验结果表明：两种端面开槽方式均可防止磨料的局部堆积,保证磨料的流动性,并使端面磁通密度增大,磁场强度梯度增大,提高研磨效率。两种磁极所研磨表面粗糙度分别为0.126μm和0.148μm,端面拥有更大磁通密度的＂田字槽＂磁极前期研磨效率更佳。

根据磁流变液的可控流变特性设计了一种双线圈磁流变阀，阐述了双线圈磁流变阀的工作原理，并对其进行了压降分析。利用ANSYS软件对双线圈磁流变阀进行磁场仿真，研究了两个线圈的通电方向、阀芯倒角和工作间隙宽度对阻尼间隙中间的磁感应强度和压降的影响，依据对各种结构参数的研究结果得出双线圈磁流变阀的最终结构尺寸，并加工出双线圈磁流变阀。相关结论和方法对磁流变阀的结构设计具有一定的指导意义。

设计了一种新型差动自感式磁流变阻尼器（DSMRD），研究中发现该阻尼器中的绕线缸体在磁场中容易产生漏磁现象。基于此现象，建立了不同绕线缸体材料的DSMRD磁场仿真模型，对绕线缸体构成材料与漏磁之间的关系进行了仿真分析。仿真结果表明：导磁缸体较不导磁缸体具有更好的磁场吸附能力，且能产生更高的感应电动势；采用铝和不锈钢这两种不导磁材料制成的绕线缸体产生的磁场强度接近，并且产生的感应电动势也基本相同。因此可通过改变绕线缸体材料来达到优化DSMRD的自感磁场和阻尼磁场的目的。

基于传统叶片式减振器设计了符合“失效一安全”特性的磁流变减振器（magneto-rheologicalfluiddamper，简称MRFD），并建立MRFD的阻尼力矩计算模型，分析可调系数的影响因素，为其设计提供理论依据。受结构和空间的限制，磁路设计和优化是保证MRFD性能的关键。利用有限元软件对设计的MRFD进行三维非线性磁场仿真，发现铁芯容易成为整个磁路的瓶颈。经过对一定安装空间内绕组的优化，大幅度提高了阻尼通道内的磁感应强度。仿真结果表明，该MRFD设计方案能控制从非预设缝隙泄露的磁流变液（magneto—rheologicalfluid，简称MRF），增大了MRFD阻尼力矩的可调范围，保证了减振器的可靠性。实验结果表明，所设计的MRFD工作稳定，耗功能力好，满足实车应用的需求。