電熱形狀記憶合金與磁流變液復合傳動的分析與設計.pdf

1、現有研究的磁流變傳動裝置在工作過程中由于受勵磁線圈電功率損耗、主從動器件間高剪切作用以及軸承摩擦發(fā)熱等因素的影響，將導致磁流變傳動裝置處于環(huán)境溫度不斷升高的工作狀態(tài)，從而造成磁流變效應下降、剪切力變化不可控甚至傳動效率下降等問題。因此，本文基于磁流變液的流變特性和電熱形狀記憶合金的驅動特性，提出了一種電熱形狀記憶合金與磁流變液復合傳動方法，利用電熱形狀記憶合金彈簧感溫驅動摩擦塊與外圓筒壁貼合產生摩擦力矩，有效補償了高溫環(huán)境下磁流變液損失

2、的傳動轉矩。通過利用機械設計方法和電磁場結構仿真技術，進行相關傳動機理、傳動性能分析、傳動器件設計以及相關試驗測試方法的研究，為開發(fā)傳遞轉矩大、調速范圍廣、運行可靠高效且對工況溫度不敏感的智能傳動裝置提供了理論基礎。論文的主要研究工作如下：
　　1）介紹了磁流變液的主要材料性能、制備方法以及磁流變傳動技術的研究現狀，分析了磁流變液在外加磁場作用下的鏈化機理和流變特性，研究了環(huán)境溫度變化對磁流變液黏度、屈服應力、熱膨脹特性以及剪切應

3、力的影響。
　　2）介紹了電熱形狀記憶合金驅動技術的作用原理和國內外研究現狀，分析了偏動式形狀記憶合金驅動器的設計方法和輸出特性，推導了電熱形狀記憶合金彈簧的時間響應方程。
　　3）分析了電熱形狀記憶合金與磁流變液復合傳動裝置的工作原理，分別推導了電熱形狀記憶合金彈簧輔助傳力方程和圓盤式磁流變傳動轉矩方程，建立了復合傳動裝置的傳遞轉矩與外加電流、磁場強度、材料屬性、旋轉速度以及結構尺寸等參數之間的關系。
　　4）根據復

4、合傳動的傳遞原理和傳力方程，設計了磁流變液傳動部分和電熱形狀記憶合金驅動摩擦塊輔助傳力部分的關鍵幾何尺寸；結合磁路設計方法，對線圈內置與外置式復合傳動裝置的磁場分布狀況進行了仿真對比分析，從而明確了勵磁線圈位置、工作間隙厚度以及主從動器件材料等與磁感應強度的關系。
　　5）建立了不同電流下形狀記憶合金彈簧的電熱驅動性能測試實驗，驗證了電熱形狀記憶合金彈簧產生驅動力與外加電流及溫度之間的關系，并且得到了電熱形狀記憶合金彈簧的時間響應