针对磁流变液在高温下传动性能下降等缺点,提出一种形状记忆合金与磁流变液交替的传动方法。基于形状记忆合金的热力学效应,推导了弹簧挤压力与温度的关系式,并通过实验验证了方程的正确性;对传动装置的磁场进行有限元分析,得出了工作间隙沿径向的磁场分布;基于形状记忆合金弹簧热驱动特性,建立了摩擦转矩与挤压力、结构尺寸等参数的关系。结果表明,形状记忆合金弹簧产生的挤压力随温度升高而增加;温度低于40℃时,主要由磁流变液传递转矩,转矩可达9.14 N·m;温度在40℃~60℃之间时,磁流变液与形状记忆合金共同传递转矩,转矩可达13.24 N·m;温度高于60℃时,主要由形状记忆合金传递转矩,转矩可达9.40 N·m。随着温度升高,形状记忆合金能代替磁流变液传递转矩,装置能感知温度变化,实现交替传动。

针对传统的圆筒式磁流变液传动装置存在轴向长度过长且传递转矩较小的问题,提出一种具有楔形间隙的圆筒式磁流变液离合器。运用有限元法对装置进行磁场仿真,在相同输入电流下,分析不同截面下不同间隙厚度的磁场分布,得出磁流变液的剪切屈服应力。根据传动装置的结构特点和Bingham模型理论,基于计算流体动力学对楔形间隙内流场的速度、压力、黏度及剪切应力分布进行分析,得到传递转矩随结构和转速的变化。研究结果表明,磁流变液间隙差越大,该楔形间隙提供的转矩越大;同时,磁流变液在挤压强化后,剪切屈服应力显著增加;在磁感应强度为0.55 T,初始屈服应力为30 kPa的条件下,同转速60 rad/s下相较于传统圆筒式磁流变液离合器,传递转矩提升了约1.12倍。

基于磁流变液工作间隙形状对磁流变传动装置传动性能的影响,分析3种不同工作间隙形状的盘型磁流变传动装置结构和传动性能上的差异。通过磁场有限单元法对传动装置进行有限元分析,对传动装置的结构和尺寸进行优化,建立圆弧形工作间隙的转矩方程,并通过计算对3种不同形状间隙的转矩大小进行对比。研究结果表明:当电流为3 A时,3种形状的磁流变液转矩分别为55.77、71.40、74.73 N·m,锯齿形工作间隙和圆弧形工作间隙的转矩分别是平面形工作间隙转矩的