为了解多电机并联驱动-传动系统的固有振动特性,揭示系统刚度参数对其固有频率的影响规律,考虑齿轮时变啮合刚度、啮合误差等非线性因素,采用集中质量法建立其耦合动力学模型,根据中心构件振动位移的特点,给出了3种典型的系统低阶振型,即扭转振型、横向振型和行星轮振型;研究了传动轴扭转刚度和部件支撑刚度对系统固有频率的影响。结果表明,除高阶频率外,其他频率成分对系统刚度参数的变化比较敏感,且在求解系统固有频率时应充分考虑系统的耦合效应;同时,系统刚度参数的变化会引起模态跃迁现象,即系统振动模式发生突变,增加系统动力学行为的复杂性。在动态设计过程中,应尽量避开模态跃迁点,进而避免系统产生多阶次共振现象。

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%。

简单介绍了微混合器,主要综述了微混合器的国内外研究现状及其混合机理,对微混合器研究中所遇到的几个问题加以讨论,展望了微混合器的研究前景.

针对不同温度下磁流变液的性能差异巨大,造成高温环境条件下磁流变液流变效应下降、剪切力变化不可控甚至传动装置传动失效等问题,分析了温度对磁流变液及其剪切应力的影响,在此基础上建立了磁流变传动装置的有限元模型对传动装置工作时的温度场进行分析。研究结果表明,温度对磁流变液的黏度有较大影响,进而影响磁流变液的流变特性和屈服应力;温度对磁流变液的力学性能影响明显,特别是在温度高于100℃后,材料在磁场下的成链受到显著影响,造成流变效应下降、剪切力变化不可控等问题;磁流变液工作时磁性颗粒间的滑差会造成磁流变液温度的显著升高。

介绍了形状记忆合金温控的磁流变液自发电传动工作原理;基于形状记忆合金的温度力学特性,建立温度与形状记忆合金温控开关输出行程的关系式。基于发电机输出特性和形状记忆合金弹簧的力学特性分析,建立了温度与输出转速和输出电流的关系,并根据自发电原理建立了磁感应强度和温控开关电阻与发电机参数关系式。基于黏温方程,建立温度与输出转矩关系式。研究结果表明,弹簧输出行程、输出电流、输出转矩和输出转速随着温度的变化而变化;根据建立的损耗功率关系式,对比普通磁流变风扇离合器,在通常工作温度范围内,自发电传动装置损耗的功率更小。

针对磁流变液纯剪切传动传递转矩小的缺点,提出一种基于电磁挤压的磁流变液传动方法。利用有限元软件Ansoft Maxwell进行磁场有限元仿真分析,得到不同输入电流下磁流变液的剪切屈服应力以及压盘所受到的电磁力。基于磁流变液的挤压强化效应,分析磁流变液在受到压盘挤压强化后的剪切屈服应力及传递的转矩。结果表明:磁流变液在受到挤压后,剪切屈服应力会增大,从而使装置所能传递的转矩增大;磁流变液在挤压剪切模式下传递的转矩是纯剪切模式下的1.53倍。

基于磁流变液工作间隙形状对磁流变传动装置传动性能的影响,分析3种不同工作间隙形状的盘型磁流变传动装置结构和传动性能上的差异。通过磁场有限单元法对传动装置进行有限元分析,对传动装置的结构和尺寸进行优化,建立圆弧形工作间隙的转矩方程,并通过计算对3种不同形状间隙的转矩大小进行对比。研究结果表明:当电流为3 A时,3种形状的磁流变液转矩分别为55.77、71.40、74.73 N·m,锯齿形工作间隙和圆弧形工作间隙的转矩分别是平面形工作间隙转矩的

针对磁流变液在高温下性能下降的缺点,提出了圆锥式磁流变与形状记忆合金复合传动方法。基于Bingham模型,描述了磁流变液的流变特性;基于形状记忆合金的热效应特性,分析了温度对形状记忆合金弹簧输出力的影响;建立了圆锥式磁流变与形状记忆合金复合传动传递转矩方程,揭示了其传动机理。研究结果表明,圆锥式磁流变传动随锥角的增大,其传递转矩减小;在保证磁场强度和传动半径相同的情况下,圆锥式磁流变比圆盘磁流变传递的转矩更大;在高温下,形状记忆合金弹簧驱动的滑块所产生的摩擦转矩可以弥补磁流变液性能下降,保证传动装置的传动性能稳定性。

针对高温条件下磁流变液剪切应力、热磁化强度、黏度和流变特性显著降低,以及热应力对磁流变液链化结构的破坏,严重影响磁流变传动装置性能的问题,基于剪切模量与磁场强度的非线性关系,推算了磁场作用下磁流变液固化状态的弹性模量;研究了在滑差和励磁线圈功率损失工况下磁流变液的温度、热变形以及等效热应力分布规律;探讨了滑差功率、电流、间隙宽度和励磁线圈绕组级数对其的影响。研究结果表明,滑差功率和励磁线圈生热都会造成磁流变液温度显著升高,由此产生的热变形对结构影响较小,而等效热应力影响较大;磁流变液工作间隙与非工作间隙的等效热应力分布存在明显差异;可在滑差和电流不变的情况下通过改变间隙宽度和绕组级数提高磁流变传动装置的性能。

提出了一种温控变面磁流变传动方法,通过温控形状记忆合金弹簧来驱动磁流变液,使磁流变液的工作间隙由一面变为两面,增大了装置所能传递的转矩。基于圆盘式磁流变传动的特点,推导了装置在变面前后分别传递的转矩,探究了温度对磁流变液传递转矩的影响,并采用ANSYS有限元软件进行了磁场分析。结果表明,变面前在工作间隙h1内的磁感应强度随半径的增大而增大;变面后在工作间隙h2内磁感应强度先随半径增大而减小,然后再随半径的增大而增大;变面后在工作间隙h3内磁感应强度随半径的增大而增大;装置变面后所能传递的转矩比变面前传递的转矩增大了91.06%。