电阻形状记忆合金与磁流变联合传动装置分析与设计

发布时间：2021-07-06 02:31

　　磁流变液与形状记忆合金都属于新型智能材料。其力学性能受外部因素（如热场或磁场等）进行连续控制。其突出的力学性能及其广阔的前景,促使了很多国内外学者对这两种材料及其应用器件进行了相关研究与分析。本文根据磁流变液在外部因素作用下产生的流变特性以及形状记忆合金在特定条件下的形状记忆效应,提出了电阻形状记忆合金与磁流变联合传动的方法,进行了关于该联合传动的传动机理、装置的传动结构、设计原理以及相关实验检测方法的探究,为研发出结构简单、响应速度快、运行可靠、易于自动控制、安全、环保、节能、使用寿命长的新型智能传动装置打下一定的基础,希望为推动形状记忆合金和磁流变液在传动工程领域的开发研究提供一种新的思路。论文的主要研究工作如下:1)介绍了形状记忆合金的热效应特性,介绍了磁流变液的组成和制备,磁流变效应机理,通过对磁流变液剪切屈服应力的研究,分析了影响剪切屈服应力的因素;探究了磁流变液粘度以及屈服应力随温度变化的关系。2)分析了电阻形状记忆合金与磁流变联合传动工作原理及工作过程,推导了热效应下形状记忆合金驱动的磁流变液与滑块摩擦联合传动的转矩方程,建立了联合传动转矩与磁场强度、温度、转速、材料特性... 

【文章来源】：重庆理工大学重庆市

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

超弹性效应示意图

2形状记忆合金与磁流变液材料特性11图2.1超弹性效应示意图2.2.3形状记忆效应的特点形状记忆效应是温度引起的相变。在研究马氏体相变时，我们通常将高温到低温SMA材料的相变称为正相变，将低温到高温马氏体相变称为马氏体逆相变。马氏体的正相变与逆相变在一定温度范围内发生，如图2.2所示图2.2SMA材料相变温度曲线从图2.2可以看出，随着温度的连续变化，SMA材料从马氏体相转变为奥氏体相，然后从奥氏体相转变为相变体。在常规的冷却过程中，面心立方结构的奥氏体相连续转变为体心或体心立方四方结构马氏体相。一旦形成该马氏体，它将随着温度降低继续生长。随着温度的升高，它将再次降低，最后在完全相反的过程中消失。SMA材料的记忆效应可分为三类，第一种类型是单向记忆效应，它是指合金材料在较低温度下的变形，加热后，可以恢复变形前的形状。当温度再次变化时，其

重庆理工大学硕士学位论文12形状将不再变化，如图2.3(a)所示。第二种类型是双向记忆效应，该合金不仅可以记忆低温形状，而且还可以记忆高温形状。当温度在一定范围内时，当内部变化反复变化时，合金材料的形状也连续变化，通过在相变间隔内重复进行热机械循环，可以得到双向记忆合金材料。即通过训练方法获得，如图2.3(b)所示；第三种类型是全程的记忆效应。在温度较低时，SMA材料的形状变化会与高温时形状变化方向相反，如图2.3(c)所示。图2.3形状记忆效应示意图通过国内外众多学者对相关SMA材料的深入研究[43]，到目前为止，SMA已经成功应用的材料有Cu基SMA，Ni-Ti基SMA，Fe基SMA等。其中Ni-Ti基SMA凭借其优良的形状记忆效应而被广泛应用于军事、航天、核能、生物医疗等高科技领域，由于其成本太高使得它在民用领域被限制了。2.3磁流变液的特性分析2.3.1磁流变液的成分MRF是一种颗粒悬浮液。它通常是通过将微米级的软磁性颗粒分散在基础液体中而形成的。同时，为确保颗粒能够长时间稳定悬浮在基础液中，将添加基础液。借助合适的颗粒表面添加剂，故MRF的成分分为三个部分，即软磁性颗粒，基础液与表面添加剂。因此，每个组件的物化特性决定了MRF的性能。软磁性颗粒是磁流体的重要组成部分，能直接影响磁流体的特性。通常选择具有高磁化率的软磁材料。通常Fe、Co、Ni及其合金、Fe氧化物和氮化物等为主要的磁流体流体颗粒材料。这些颗粒材料具有不同的性质和价格，通常也容易制备。其中，羰基铁粉(Fe(CO)5)由于其生产简单，性能优异且价格低廉而已广泛用于磁流体中。颗粒粒度通常在数百纳米至数十微米之间。颗粒的形状通常为球形、椭圆


本文编号：3267337