作为磁性液体最成熟的应用之一,磁性液体密封的极齿结构易出现因安装和转轴跳动而剐蹭损坏的问题,且常用的极齿结构因尺寸微小,还存在加工工艺差和大间隙下密封性能差的问题,从而导致密封失效。为了解决上述问题,首次提出使用环形导磁片和不导磁片交替放置的无齿磁性液体密封结构,新型密封的结构优势明显,经ANSYS仿真计算,并与经典磁性液体密封进行了对比,发现新结构具有一定的耐压能力,可以替代磁性液体密封的经典结构;随后运用Design-Expert统计工具对无齿磁性液体密封进行优化设计,为无齿磁性液体密封的设计提供参考方案。该方法设计出的无齿磁性液体密封在工程中已有成功应用,密封良好,可靠性高。

为了在磁流体密封结构的密封间隙内获得最大磁感应强度差从而提高磁性液体密封装置的耐压能力,基于一典型的磁性液体密封结构,在磁性液体密封理论基础上,采用有限元仿真计算出磁性液体密封结构中的磁场,从而计算出磁性液体密封耐压能力并对极齿进行了优化。结果表明,改变极齿齿形,增加极齿齿顶部长度,极齿处于饱和磁化,磁阻逐渐减小,极齿间最大磁感应强度的均值逐渐增高,而最小磁感应强度的均值逐渐降低,因此密封间隙的耐压能力增强。继续增加极齿齿顶部宽度,极齿处于不饱和磁化状态,极齿间最大磁感应强度降低的幅度大于最小磁感应强度降低的幅度,因此耐压能力降低。

作为磁性液体最成熟的应用之一,磁性液体密封常用的环形磁体存在连通和定位问题,首次提出在永磁体上设计连通通孔这一新型结构。对磁体部位连通通孔尺寸和位置进行建模设计,随后进行有限元分析和仿真,利用仿真结果计算出不同情况下磁体液体密封装置的耐压值,分析了不同结构下密封装置耐压值的变化,为永磁体通孔的设计提供了方案:当通孔设置远轴侧时,其直径应小于磁体径向尺寸的2/3;若需要将通孔位置设置于近轴侧,通孔直径应小于磁体径向尺寸的1/3。该方法设计出的磁性液体密封在工程中成功应用十多年,密封良好,可靠性高。

斯特封作为常用的往复密封圈,在密封过程中起着重要作用。选用斯特封作为飞机作动器密封的主密封件,首先通过单轴压缩实验获得斯特封D形圈和阶梯圈的材料参数,然后利用ABAQUS软件完成斯特封在不同工况下的有限元仿真。通过设置往复密封系统的结构、材料、工况等参数,选择流体压力渗透载荷加载方式,获得斯特封在不同油液压力时过盈安装后和内外行程的应力应变云图及阶梯圈唇口、底部的接触压力分布和接触宽度,为建立往复密封数学模型提供了参数。

为了测试磁性液体阻尼器的有效性和各种参数对阻尼器减振效果的影响，设计一种阻尼器模型，并根据阻尼器的工作原理设计一套满足频率低、位移小、加速度小等条件的实验台，根据实验要求，在实验台上对磁性液体阻尼器进行实验。结果表明：实验台可实现频率范围为0．74～5．75Hz的振动；与没有安装阻尼器相比，弹性悬臂梁在安装阻尼器后振幅完全衰减的振动时间缩短约65％；安装阻尼器后的悬臂梁对数衰减率随频率大小的变化规律是先增大后减小，然后再增大；安装阻尼器后的悬臂梁对数衰减率随着振幅的增大而增大；磁性液体阻尼器对于不同长度悬臂梁的振动都起到了很好的减振作用，当悬臂梁的长度为0．7m时，磁性液体阻尼器的减振效果最好；磁性液体阻尼器对于不同初始振幅的悬臂梁振动都具有良好的减振效果。

提出了一种基于二阶浮力原理的磁性液体阻尼减振器设计方法。通过选择磁性液体种类、永久磁铁材料和形状以及减振器壳体材料和外形，设计制造了磁性液体阻尼减振器，并进行了减振试验。试验重点研究了减振器端盖锥角及减振器内永久磁铁与壳体的间隙对减振器减振性能的影响。通过试验分析得知端盖锥角以及永久磁铁与壳体间隙都存在最佳值使得减振器减振性能最优。

针对要求结构紧凑和能量耗散较小的场合,提出一种新的磁性液体阻尼减振器。该减振器利用磁性液体的独特性质,依靠液体的粘性阻尼耗散能量,是一种新型吸振装置。利用基于弹性悬臂梁的减振实验,研究多种实验参数对该减振器加于悬臂梁后减振效果的影响。实验结果表明,磁性液体阻尼减振器在实验中所有频率上对悬臂梁的振动都具有减振作用,而且同一减振器在小于1 Hz的振动频率范围内减振效果最好;实验中同种结构参数的减振器当使用饱和磁化强度为27.01kA/m的磁性液体时达到了最好的减振效果;该减振器对弹性悬臂梁的减振作用分别随着其中永磁体半径和永磁体孔半径的增大而增大,而且永磁体与外壳间有一最佳间隙,使其在其它参数相同时对悬臂梁的减振作用达到最大。

提出了一种结构简单的磁性液体阻尼减振器。根据牛顿第二定律和液体的连续性方程,建立了减振器中磁性液体流动的动力学模型,结合弹性悬臂梁的振动能量,得到减振器施加于悬臂梁后梁对数衰减率的表达式。设计实验验证减振器中不同永磁体半径,外壳与永磁体间的不同间隙以及不同饱和磁化强度的磁性液体对梁振动对数衰减率的影响,表明在所假设的条件下,理论与实验结果的一致性较好。同时还发现,在一定的范围内,磁性液体阻尼减振器的阻尼效果随着永磁体半径的增大而增大;减振器外壳与永磁体间有一最佳间隙,可使得梁振动达到最大的对数衰减率。