复合间隙磁流变控制阀的优化设计与性能分析

发布时间：2017-03-24 15:02

  本文关键词：复合间隙磁流变控制阀的优化设计与性能分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着对磁流变液(MRF)的研究不断深入,磁流变(MR)器件凭借其优良特性,逐渐在各个领域中得到应用。作为MRF系统中的关键控制元件,MR控制阀具有调节系统阻尼以及开关换向等功能。相比较传统电磁阀,MR控制阀有着无运动阀芯,结构简单,控制简便,响应快速等优点。因而,对MR控制阀的设计与研究具有十分重要的意义。本论文提出一种结构紧凑、阻尼特性优良的复合间隙阻尼控制单元,并对其进行相关的分析研究。论文共分为六章,各章内容分述如下：论文第一章主要介绍了磁流变液的基本特性与应用,以及磁流变控制阀的特点与优势；分析了MR控制阀的国内外研究现状,并对现状进行总结分析；最后概述了课题的主体内容及其研究意义与目标。论文第二章从阻尼单元的基本结构介绍开始,分析阻尼单元的作用机理；根据电磁基本原理,建立阻尼单元磁场计算模型,推导出流道中的磁场强度；从阻尼特性、响应特性与能耗特性等方面分析阻尼单元的性能模型；最后将基于解析法的磁路模型与有限元法进行验证,并对单元的阻尼特性进行分析。论文第三章对复合间隙阻尼单元模型中的参数进行分层处理,引入内部设计参数与外部设计参数的概念,提出无量纲分析方法；分析了单元设计的总体要求,建立了阻尼单元的优化模型,并对其进行优化设计,分析外部设计参数对阻尼单元优化性能的敏感性。论文第四章应用阻尼单元完成MR控制阀的设计与样件加工,对其进行阻尼压降与流量及控制电流的性能分析,并提出了简易的磁流变阀测试实验台及测试方法。论文第五章着重介绍了控制阀在MRF系统中的应用。该系统基于磁流变液构建,可采用调节控制阀电流的方式对系统的运动状态以及阻尼特性进行控制。建立了系统的机理模型,并基于Matlab平台进行模拟分析。论文第六章对本论文的工作做了全面的总结,阐述了研究的主要内容与结果,并对论文的不足和未来工作提出了展望。
【关键词】：磁流变液 阻尼单元 MR控制阀 优化设计 性能分析
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH134
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 课题研究背景12-14
• 1.1.1 磁流变液及其特性12-13
• 1.1.2 磁流变液的应用13-14
• 1.2 磁流变控制阀研究概述14-19
• 1.2.1 控制阀的结构研究14-16
• 1.2.2 控制阀的优化研究16-19
• 1.2.3 研究现状总结19
• 1.3 课题研究意义及研究内容19-21
• 1.3.1 课题来源及研究意义19-20
• 1.3.2 研究内容20-21
• 1.4 本章小结21-22
• 第二章 复合间隙阻尼单元的建模与分析22-38
• 2.1 阻尼单元的控制机理与结构22-24
• 2.1.1 阻尼单元的控制机理22-23
• 2.1.2 阻尼单元的结构形式23-24
• 2.2 复合间隙阻尼单元的数学建模24-29
• 2.2.1 阻尼单元的磁路模型24-27
• 2.2.2 阻尼单元的性能模型27-29
• 2.3 阻尼单元模型的分析与验证29-37
• 2.3.1 基于有限元法的磁路分析30-32
• 2.3.2 模型的分析与验证32-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 复合间隙阻尼单元的优化设计38-52
• 3.1 阻尼单元模型的无量纲化处理38-40
• 3.1.1 模型机电液耦合参数归类38-39
• 3.1.2 无量纲化的分析模型39-40
• 3.2 阻尼单元的优化分析模型40-42
• 3.2.1 阻尼单元设计的总体要求41
• 3.2.2 阻尼单元的优化建模41-42
• 3.3 优化设计及外部参数敏感性分析42-48
• 3.3.1 结构参数分析44-45
• 3.3.2 流体参数分析45-48
• 3.3.3 电磁参数分析48
• 3.4 复合间隙与环形间隙单元的性能比较48-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 控制阀性能分析与测试方法52-60
• 4.1 磁流变控制阀的设计52-56
• 4.1.1 控制阀的结构及参数52-53
• 4.1.2 主要材料及特性53-56
• 4.2 控制阀阻尼性能分析56-57
• 4.2.1 阻尼压降与电流关系56-57
• 4.2.2 阻尼压降与流量关系57
• 4.3 控制阀的性能测试方法57-59
• 4.3.1 性能测试台设计57-58
• 4.3.2 性能测试方法58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 磁流变阀控缸系统的仿真分析60-72
• 5.1 磁流变阀控系统构建与原理60-62
• 5.1.1 系统基本组成与功能60
• 5.1.2 系统工作原理与控制方式60-62
• 5.2 磁流变阀控缸系统机理建模62-67
• 5.2.1 系统主要元件建模62-66
• 5.2.2 系统的分析模型66-67
• 5.3 磁流变阀控缸系统的分析67-70
• 5.3.1 Simulink仿真模型与系统参数67-69
• 5.3.2 控制阀激励电流对系统的影响69-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 论文总结72-73
• 6.2 研究展望73-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间的成果80

【共引文献】

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