为了优化圆筒圆盘式磁流变传动装置结构和磁场分布,以传递最大转矩为优化设计目标,提出磁场分布、磁流变液有效工作间隙和传动尺寸优化方案;基于磁流变传动特性,采用有限单元法和控制变量法,分别得出最优的磁流变液工作间隙的有效厚度、磁场性能最佳的线圈布置方案和磁流变传动装置结构尺寸的最优化设计方案。结果表明:线圈布置于圆筒端面两侧能够显著增强磁场强度,有效提升磁流变传动装置的传动性能;磁流变液工作间隙结构尺寸满足传动尺寸比ε=1.6时,传递的转矩达到最大值13.3 N·m,此时传动性能最佳、装置结构紧凑。

基于形状记忆合金热效应下的形状记忆特性和磁流变液的流变特性,介绍了形状记忆合金控制的磁流变液无级传动的工作原理;建立了能控制励磁线圈电流大小的形状记忆合金温控开关输出行程与温度、结构参数、材料参数、工作载荷等参数之间的关系式;基于Herschel-Bulkley模型描述了磁流变液剪切应力随外加磁场变化的本构方程;建立了磁流变液无级传动的传递转矩与磁场参数、材料参数、尺寸参数和运动参数之间的关系式。研究结果表明:形状记忆合金温控开关的输出行程随温度的变化而变化,磁流变液无级传动的传递转矩随外加磁场的增大而增大,输出转速能根据来自散热器气流温度的高低实现连续调整。