基于线控转向系统的要求,设计了一种利用转子周面和端面混合工作模式的磁流变力反馈装置。提出了昆合工作模式力矩模型及其磁路与结构设计方法,并运用有限元分析方法验证了理论设计方法的有效性。通过与周、端面单一模式对比分析表明,在产生相同力矩的情况下,混合模式可使结构更为紧凑;而为获得尽可能大的力矩,端面积与周面积比的合理范围在2~8之间。在特定条件下对装置进行优化的结果表明,混合模式力反馈装置能在质量较小的情况下,实现同等力矩要求的线控转向路感电机执行器的功能。

针对现有力反馈装置安全性和灵巧性不足的问题，设计了一种适用于手指力反馈的小型三圆盘式磁流变液（MRF）执行器。导出了基于Bingham塑性模型的力矩公式，分析了MRF特性和执行器结构参数对力矩的影响。采用Maxwell软件对执行器进行了有限元分析。执行器的直径为32mm，高度为18mm，重120g，输入电流为1．2A时产生的力矩为260．7N·mm，达到了操作者抓取虚拟物体所需的抓取力。建立了不包含磁滞特性的二次多项式模型和适用于电流随机变化且包含磁滞特性的分段线性模型，当电流变化区间为0～1．2A和1．2～0A时，二次多项式模型的残余标准差分别为8．2N·mm和11．2N·mm，分段线性模型的残余标准差分别为5．9N·mm和6．2N·mm，分段线性模型的精度高。