首先分析了磁流变液的构成及其流变特性;然后对磁流变液的工作模式及其在机械工程中的应用进行了详细的阐述,如磁流变液在传动、减振、液压系统、精密加工、柔性夹具、机械密封等方向的应用;最后分析了磁流变液在机械工程应用中存在的问题,并对其应用前景进行了展望。

分别选择二甲基硅油、矿物油350N和合成基础油PAO10为载液制备磁流变液样品。用扫描电镜观察制备前、后磁性颗粒的微观结构。对三组样品的传动性能(沉降稳定性、零场粘度和剪切屈服应力)进行了测试和讨论。结果表明,磁流变液样品MRF-2、MRF-3的沉降速率均小于20%,励磁电流为2 A时,剪切屈服应力高于27 k Pa,具有较好的综合性能,满足传动用磁流变液的要求。

针对线圈内置式磁流变液传动装置线圈散热性差、密封效果不好等问题,基于Bingham模型设计了一种线圈外置式磁流变液传动装置.利用电磁场分析软件Infolytica对其进行了磁路设计和磁场仿真,得到了传动装置在不同励磁电流下的磁感线分布图.搭建了磁流变传动实验台,并对传动装置的磁场进行了测试.结果表明,所设计的传动装置满足设计需要,为线圈外置式磁流变液传动装置的优化设计提供了参考和依据.

针对钕铁硼永磁体在加工制作微型结构时成型困难且易脆的问题,采用磁流变液作为微型磁控机器人的驱动材料,设计一种用于人体胃部靶向送药的球形磁控机器人。根据磁流变液的流变机理,分析磁性颗粒在磁场中的力学关系,建立球形磁控机器人的动力学模型并进行仿真分析。搭建机器人运动图像获取系统,并利用霍夫变换圆检测算法计算该机器人的位移。最后,制作机器人样机并在具有空间磁场的实验平台中进行运动测试。结果表明,基于磁流变液的球形磁控机器人易于控制并且运动稳定、可靠。

为了验证矿井提升机液压制动系统设计的准确性,建立矿井提升机液压制动系统的数学模型,利用AMESim软件搭建仿真模型,仿真验证制动器的贴闸油压,分析正常开车和停车时系统的油压、碟簧力、碟簧的变形量和制动正压力,以及一级制动和二级制动时系统的油压。仿真结果符合理论结果和实际运行规律。仿真与理论结合研究矿井提升机液压制动系统的工作原理,加深矿工对该系统的理解,具有指导意义。该方法缩短开发周期,提高系统的可靠性,对矿井提升机液压制动系统设计验证提供一定的参考。