为研究应用于汽车的波纹状磁流变制动器在磁流热场强耦合作用下的温度特性,建立了磁流变制动器的磁流耦合和热流耦合有限元分析模型,采用直接序贯耦合法得到磁流变制动器的磁场分布和稳态非制动工况、正常制动工况、紧急制动工况、连续间歇制动工况下的温度分布及其变化规律。研究结果表明,在稳态非制动工况,磁流变制动器温度分布近乎均匀,而在正常制动、紧急制动工况和连续间歇制动工况下的最高温度分别为92. 4℃、111. 2℃、80. 4℃,制动间隙内的温度均呈现先上升后下降的变化趋势;随着励磁电流的增加,磁流变制动装置在制停过程中的最高温度也逐渐上升,但其上升幅度越来越小。研究结果可为磁流变制动器的设计和应用提供参考依据。

基于磁流变液的磁流变效应,介绍了圆盘式及圆筒式磁流变制动器的制动原理,推导了所需磁流变液体积公式,建立了磁流变制动器的磁路模型。应用ANSYS软件对磁路模型进行有限元磁场仿真,得到了磁感应强度云图和磁感应强度分布曲线。最后基于两种磁流变制动器的结构特点,分别计算并比较了它们的制动转矩大小。结果表明:当所使用磁流变液的材料、体积及励磁线圈匝数、通入电流大小相同的情况下,圆筒式磁流变制动器的制动转矩要比圆盘式磁流变制动器大50%左右。

为了改善磁流变制动器的制动性能,提出一种并联液流通道结构的磁流变制动器。通过合理利用材料的导磁特性,使磁流变制动器内部的3层轴向阻尼间隙均被利用,有效提升了制动性能。建立了并联液流通道结构的磁流变制动器的力学模型,并对磁流变制动器进行了电磁场仿真分析;由仿真分析可知,磁流变制动器在转速为400 r/min时,最大制动转矩达到76.11 N·m。建立了磁流变制动器的温度场数学模型,对磁流变制动器的热源及生热率进行了理论分析;瞬态温度场仿真结果表明,在制动周期内磁流变制动器最高温度保持在磁流变液的工作范围内;因此并联液流通道结构的磁流变制动器能够正常工作。

针对现有的磁流变制动器缺乏断电保护并依赖电源,以及制动轴非制动工况下多余旋转能浪费的特点,设计了一种具有能量回馈功能的曳引电梯磁流变制动器,可对转轴转动能量进行捕捉并收集存储。蓄能装置在特殊情况下还可以与主电源共同作用于励磁线圈来增大制动力矩。此外,设计中还为制动器加入了循环水冷系统以改善制动器的温升。首先,介绍了新型磁流变制动器结构及工作原理;然后,对其进行了理论分析与建模仿真;最后,根据设计制造了新型磁流变制动器的样机并且对其进行了测试,对制动性、能量回收性能、温升以及噪声4个方面进行了试验。结果表明:能量回馈式磁流变制动器连续制动工况下最高温度不超过60℃,制动力矩可达380 N·m,馈能效率最高可达50%。

为了提高磁流变制动器的制动性能，基于Herscher-Bulkley模型，以磁流变制动器的质量最小、输出制动力矩最大为优化目标，提出了一种基于有限元分析（FEA）和多目标遗传算法（MOGA）的联合优化设计方法。利用该方法获得了磁路结构的Pareto最优解，并采用组合赋权法对Pareto最优解进行选优，得到了制动器最优的磁路结构参数。仿真结果表明：所提出的磁流变制动器磁路多目标优化设计方法是正确有效的，能够获得更加紧凑的磁路结构，并提高磁流变制动器的制动力矩，可作为磁流变制动器设计的参考。

为提高传统双线圈旁置式磁流变制动器的制动力矩,提出了一种双线圈波纹状新型磁流变制动器。该制动器采用双线圈结构,并利用凹槽与凸脊相互配合的方式,进一步增大了磁流变液的有效可控作用面积。通过数学方法确定了凹槽和凸脊的圆心位置,推导了波纹状磁流变制动器的力矩模型。研究结果表明,当波纹状磁流变制动器采用先凸脊后凹槽的方式,且当凹槽或凸脊的个数为2时,波纹状磁流变制动器输出的制动力矩最大为184.6 N·m,较传统双线圈旁置式磁流变制动器的制动力矩提高了约46%。研究结果可以作为磁流变制动器设计的参考。

得益于磁流变效应响应迅速、能耗低、易控制等优点，在传统液压制动系统基础上增加了磁流变制动器，以弥补传统制动器液压滞后的缺点，并利用其制动力矩迅速可调的特点，实现与ABS防抱死制动系统的配合使用。阐明了复合盘式制动器的工作方式，进行了结构设计和磁路设计，用ANSYS软件进行了磁路仿真分析。结果表明，磁路设计合理可行，制动力矩实时可控，且满足车辆制动力矩调节的需求。

该文针对目前磁流变传动技术中普遍存在的单位体积可传递扭矩较小的问题，提出一种压差——剪切式的新型磁流变制动器，该设计基于汪克尔发动机的基本构型，并在此基础上进行结构与磁路的设计，通过建立力矩模型计算该制动器的输出力矩，并利用ANSYSWorkbench软件进行三维磁场仿真分析，验证了该设计的合理性，实现智能快速制动。

采用ANSYS有限元分析，对在不同的激励电流、不同气隙间距和不同的线圈排布方式的条件下。电磁装置生成的磁场进行分析比较，得出最佳的线圈组合方式以及最佳的激励电流和气隙间距，为磁流变制动器电磁装置的结构设计提供依据。

主要介绍在磁流变制动装置设计过程中，借助BP神经网络的方法来构建一个能反映磁流变制动性能的力学模型，并把它应用于磁流变制动器设计参数的优化上，取得了令人满意的效果。