针对现有磁流变液制动器使用存在发热严重的缺点,设计一种磁流变液与形状记忆合金复合制动装置,利用装置在制动过程中产生的热量,使形状记忆合金弹簧产生附加的摩擦转矩,提高了装置的制动转矩。阐述该复合制动装置结构和工作原理,进行磁场有限元分析、形状记忆合金弹簧挤压力分析以及复合制动转矩分析。结果表明:磁流变液传递的转矩随电流的增大而增大,形状记忆合金弹簧的摩擦转矩随温度的增加而提高;当线圈电流为3 A、温度达到100℃时,复合制动转矩比单一的磁流变制动转矩提升约31.4%。

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。