旋轉式磁流變阻尼器設計與關鍵影響因素分析.pdf

1、隨著磁流變技術應用范圍的不斷拓展，旋轉式磁流變阻尼器越來越多的應用于線控轉向力反饋裝置、無人機驅動控制、ABS制動器、轉子系統(tǒng)的振動控制等控制場合，對于這些場合應用磁流變阻尼器所要考慮的不再僅僅只是輸出力矩和體積，阻尼器的響應速度、能耗、可控性變得越來越重要。實際應用中不同場合對磁流變阻尼器關鍵性能有不同的要求，基于這些不同的要求，本文提出了一系列磁流變阻尼器的性能評價指標，針對幾種典型的旋轉式磁流變阻尼器結構，分析了關鍵結構尺寸參數(shù)對

2、磁流變阻尼器性能的影響，具體工作內容如下：
　　(1)分析了磁流變液幾種本構模型的區(qū)別和聯(lián)系，基于實際應用情況，建立了磁流變液磁致剪切屈服應力與磁感應強度之間的簡化線性模型。就一種常用的磁流變液材料MRF132DG的參數(shù)，在其磁感應強度工作范圍(0.45?0.8T)內分析了該模型與實際材料特性曲線之間的誤差，結果顯示誤差(-10％~-1%)較小，滿足應用和分析要求。
　　(2)基于傳統(tǒng)盤式和筒式磁流變阻尼器，設計了工作在混合

3、模式下的T型轉子磁流變阻尼器結構，該結構同時利用轉子多個側面和端面產生磁致力矩，能極大提升阻尼器輸出力矩。根據(jù)盤式和筒式磁流變阻尼器力矩模型推導了 T型轉子磁流變阻尼器力矩模型。
　　(3)提出了衡量旋轉式磁流變阻尼器性能的評價標準，該標準指標包含力矩密度、效率、可控性、力矩響應四個指標，推導了盤式、筒式、T型三種典型結構磁流變阻尼器關鍵結構參數(shù)的表達式，以磁流變液期望工作磁感應強度、鐵磁材料飽和磁感應強度、轉子半徑、轉子側向長度

4、、磁流變液間隙厚度為參數(shù)變量，建立了三種典型結構磁流變阻尼器性能評價分析模型，并利用該模型初步分析了三種典型結構阻尼器性能與參數(shù)變量之間的關系，結果表明轉子半徑、轉子側向長度、磁流變液間隙、線圈平均半徑是影響磁流變阻尼器的關鍵因素。
　　(4)選擇合適的結構參數(shù)和材料參數(shù)，在ANSYS中建立了三種典型結構磁流變阻尼器有限元仿真模型，分析比較磁流變液磁感應強度的仿真值和性能評價分析模型理論值之間的誤差，結果顯示誤差在可接受范圍內，所

5、建立的磁流變阻尼器性能評價分析模型可信度較高。對三種典型結構阻尼器性能評價分析模型利用MATLAB仿真，定量分析關鍵影響因素對阻尼器性能的影響。結果表明：轉子半徑的增加會使三種結構磁流變阻尼器力矩密度、效率、力矩響應增大，可控性降低，在不同轉子半徑下，T型轉子結構磁流變阻尼器的力矩密度、可控性、力矩響應評價指標均優(yōu)于傳統(tǒng)盤式和筒式磁流變阻尼器；磁流變液間隙增大會顯著提升阻尼器功耗并降低響應時間；線圈平均半徑增加會使三種結構阻尼器功耗增大