作为一种可以有效产生转矩、耗散运动能量的半主动阻尼器件,旋转式磁流变制动器具有转矩可调、响应速度快的特点,在汽车领域具有广泛的应用前景。设计了一种具有多液流通道的旋转式磁流变制动器,通过在旋转套筒中部设置隔磁材料改变磁场结构,引导磁力线通过未被利用的外轴向液流通道,增加了磁流变制动器产生流变效应的工作区域,从而将制动器有效阻尼间隙从常规2段增加为4段。阐述了多液流通道旋转式磁流变制动器工作原理,并推导了其转矩数学模型。采用有限元法对磁流变制动器电磁场进行建模仿真,分析了磁流变制动器不同液流通道区域磁场强度分布规律。搭建了旋转式磁流变制动器制动转矩特性测试试验台,对不同加载电流及不同转速下的磁流变制动器转矩性能进行了试验分析,结果表明,加载电流为1.8 A、转速为600 r/min时,制动器转矩可达

设计了一种蚊香盘式液流通道磁流变阀,其液流通道主要由2个牛顿流体圆管流、1个牛顿流体圆环流、2个非牛顿流体圆盘流和2个非牛顿流体螺旋流共同组成。分析了磁流变阀的工作原理及结构,推导了其压降数学模型。采用有限元法对磁流变阀的电磁场进行建模仿真,并分析了压降变化规律,仿真结果表明,加载电流为2.0 A时,压降达5.58 MPa。搭建了磁流变阀性能测试实验台,对不同外加电流和不同模拟负载下的压降性能进行实验测试,结果表明,当加载电流为2.0 A时,压降可达5.1 MPa,较之传统的径向流磁流变阀压降性能提升明显。不同流量下的响应性能实验结果表明,所设计的磁流变阀响应速度快,上升阶段响应时间小于下降阶段响应时间。

针对目前磁流变制动器磁场利用率不高、体积-转矩比低的不足,设计了一种多液流通道旋转式磁流变制动器。通过在旋转套筒中增加隔磁零件,将制动器有效阻尼通道从常规2段增加为4段,弥补了传统磁流变制动器单一有效阻尼通道结构设计的不足。阐述了多液流通道旋转式磁流变制动器结构及工作原理;分析了有效阻尼间隙在磁场作用下的磁路分布,同时建立了制动转矩数学模型。采用有限元法对磁流变制动器电磁场进行建模仿真,并利用ANSYS软件中的一阶优化方法对初始结构进行多目标优化。对优化前、后磁流变制动器有效阻尼间隙处的磁场强度和剪切应力的分布规律进行对比分析,同时分析了优化后制动器制动转矩的变化规律。仿真结果表明,优化后的磁流变制动器在输入电流为1 A时,制动转矩由126.78 N·m增加到170.65 N·m,提高了34.6%;制动转矩可调系数由66.6

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。

为进一步扩大磁流变阀的工业应用,提出并设计了一种径向流磁流变阀控缸系统,主要由径向流磁流变阀、单出杆液压缸及蓄能器3部分构成。阐述了径向流磁流变阀控缸系统的工作原理,推导了阻尼力数学模型。对径向流阀控缸系统进行了动力性能建模仿真,并搭建了动力性能测试实验台,分别对常规型与改进型径向流磁流变阀控缸系统在不同电流、不同频率及不同振幅下的动力性能进行了实验,实验结果表明,以径向流磁流变阀作为旁通控制元件的磁流变阀控缸系统能够产生较大的输出阻尼力,阻尼力最大可达5.8 k N;另外,阻尼力随电流变化顺逆可调,且可调范围广;同时,输出阻尼力受活塞杆运动速度影响很小,阀控缸系统能在各种工况输出稳定阻尼力。对比分析2个磁流变阀控缸系统可知,更换不同的磁流变阀可得到不同的动力性能。

分别设计了中间层结构为磁流变液（MRF）和磁流变弹性体（MRE）的两种磁流变夹层梁结构;搭建振动响应性能测试台,在外加局部磁场和不同磁场区域的条件下对MRF夹层梁和MRE夹层梁的固有频率和动态响应特性进行了测试及对比分析。实验结果表明,随着外加局部磁场强度的增大,MRF和MRE夹层梁的固有频率均呈下降趋势;随着磁场区域从夹层梁的固定端移动到自由端的过程中,MRF和MRE夹层梁的固有频率同样呈趋势下降;且MRE夹层梁的固有频率下降幅度比MRF夹层梁的要大。

设计了一种3级同步液压缸，利用Matlab／Simulink数值仿真软件对3级同步液压缸的同步特性进行了动态仿真，仿真结果表明所设计的3级同步液压缸可实现同步运行。同时利用多体动力学仿真软件AD—AMS，将3级同步液压缸置于液压电梯系统中进行仿真，研究其位置、速度、加速度曲线误差大小及其对液压电梯运行平稳性的影响。仿真结果表明液压电梯系统中3级同步液压缸同步误差小于5％，满足实际使用要求。

刀盘主驱动系统是盾构的关键核心部分，是进行掘进作业的主要工作装置。采用电液比例控制技术设计了盾构刀盘主驱动闭式液压系统，并对其转速控制、方向控制、制动控制以及系统换油冷却等作了详细介绍。分析了刀盘主驱动系统调试安装的注意事项及调试结果，为盾构法施工提供了相应技术支持。