针对现有加压式磁流变制动器结构复杂的问题,提出一种利用楔形间隙自挤压强化的盘式磁流变液制动器。此制动器通过在转子壁面上布置4个矩形槽的结构,利用矩形槽与圆盘面之间的间隙产生的挤压力对磁流变液进行挤压,使它在提高工作性能的同时,结构更加紧凑。基于有限单元法对磁场进行分析,得出不同电流下磁流变液的磁学与力学性能;基于计算流体动力学对磁流变液进行流场分析,得到挤压应力沿周向分布的云图;基于Navier-Stokes方程和挤压强化模型,推导出磁流变液的流动方程,并得到制动器产生的转矩与电流、液体挤压应力的关系。结果表明楔形间隙使得液体挤压应力产生周期性的变化,磁流变液在挤压强化后,剪切屈服应力显著增加,当输入电流为2.0 A时,磁流变液剪切屈服应力最大值为67.7 kPa,制动转矩为24.8 Nm,相较于未挤压状态,制动转矩提升了...

针对均匀间隙磁流变制动器制动力矩较低、制动效率低的问题,根据磁流变液挤压增强效应原理,设计了偏心式磁流变制动器,建立了偏心式磁流变制动器制动力矩模型;分析了工作间隙、偏心率及偏心距对制动力矩的影响规律,基于Sobol法对制动器结构尺寸参数进行全局灵敏度分析,以偏心制动器制动力矩为目标进行了结构尺寸优化。结果表明,偏心率对制动力矩影响最大,且偏心制动器制动力矩随偏心率增大而增大;偏心率从ε=0.1到ε=0.2变化时,制动力矩从38.3 N·m提升到51.9 N·m;偏心距对制动力矩影响较弱,且制动力矩随偏心距的增大而减小,在偏心距e大于1后,影响效果不明显;优化后的偏心制动器制动力矩达到86.3 N·m,较优化前提高了约35.27%;在磁流变液达到磁饱和时,偏心结构对制动器制动力矩提升约7.57%。

针对磁流变液纯剪切传动传递转矩小的缺点,提出一种基于电磁挤压的磁流变液传动方法。利用有限元软件Ansoft Maxwell进行磁场有限元仿真分析,得到不同输入电流下磁流变液的剪切屈服应力以及压盘所受到的电磁力。基于磁流变液的挤压强化效应,分析磁流变液在受到压盘挤压强化后的剪切屈服应力及传递的转矩。结果表明:磁流变液在受到挤压后,剪切屈服应力会增大,从而使装置所能传递的转矩增大;磁流变液在挤压剪切模式下传递的转矩是纯剪切模式下的1.53倍。