磁流变阀及具有阻尼特性的磁流变液压执行器的研究
发布时间：2023-03-11 18:55
液压执行器系统不仅广泛应用于民用机械加工、车辆和建筑行业,而且在航天、航空以及军工产品也得到广泛应用。液压控制阀作为液压执行器的核心控制单元之一直接影响到液压执行器的静特性、动特性及工作可靠性。传统的液压控制阀由于存在活动的机械部件,不仅结构复杂、体积大、加工要求高、容易磨损、成本高,而且还存在不易控制、响应慢、工作噪声大、工作可靠性低等问题。因此寻求一种结构简单、动作可靠、易于控制、响应快的液压控制阀是液压执行器急于解决的问题。 近年来,随着对智能材料与结构(Smart Materials and Structures)研究的不断深入,基于智能流体(Smart Fluids)的智能执行器的研究与应用受到广泛重视。磁流变(Magnetorheological, MR)液作为智能流体的一种典型代表,已被成功应用于开发各种可控制器件。本文作者提出并研究了两种不同阻尼间隙的磁流变阀的原理与结构,在此基础上研究并实现了一种具有阻尼特性的磁流变液压执行器的原理。由于磁流变阀采用电信号控制,无相对移动部件,不仅结构简单、运动可靠,而且控制方便、响应速度快,可以改善液压执行器的性能。本文的主要研究工...
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 液压执行器的发展与应用
1.2 磁流变液
1.2.1 磁流变液的组成和特性
1.2.2 磁流变液的工作机理和剪切力分析
1.2.3 影响磁流变液性能的主要因素
1.2.4 磁流变液的应用
1.3 问题的提出和国内外研究现状
1.3.1 问题的提出
1.3.2 磁流变阀和磁流变液压执行器的研究现状
1.4 本文研究的目的及研究内容
1.4.1 本文研究的目的
1.4.2 本文的研究内容
2 磁流变阀的原理与结构的研究
2.1 磁流变阀的原理
2.2 磁流变阀的工作模式
2.3 磁流变阀设计的若干问题
2.3.1 磁力线在阻尼间隙的方向
2.3.2 磁路设计中导磁材料和隔磁材料的选择
2.3.3 阻尼间隙尺寸设计
2.3.4 提高磁流变阀的阻尼力的方法
2.4 具有圆环阻尼间隙的磁流变阀
2.4.1 具有圆环阻尼间隙磁流变阀的原理与结构
2.4.2 磁流变阀的材料选择
2.4.3 具有圆环阻尼间隙磁流变阀的磁路计算
2.5 同时具有圆环和圆盘阻尼间隙的磁流变阀
2.5.1 同时具有圆环和圆盘阻尼间隙磁流变阀的原理与结构
2.5.2 同时具有圆环和圆盘阻尼间隙磁流变阀的磁路计算
2.6 本章小结
3 磁流变阀的磁场仿真分析
3.1 引言
3.2 有限元分析软件ANSYS 及其磁场仿真
3.2.1 有限元分析软件ANSYS
3.2.2 基于ANSYS 的磁路仿真
3.3 磁流变液及磁流变阀的参数
3.3.1 磁流变液的参数特性
3.3.2 磁流变阀的尺寸参数
3.4 圆环阻尼间隙磁流变阀的磁场仿真
3.4.1 仿真环境的描述
3.4.2 实体模型的构成
3.4.3 磁场仿真分析
3.5 同时具有两种阻尼间隙的磁流变阀的磁场仿真
3.5.1 实体模型的构成
3.5.2 仿真分析
3.6 两种磁流变阀磁场仿真的比较
3.7 本章小结
4 磁流变阀的性能仿真
4.1 引言
4.2 两种磁流变阀的数学模型
4.2.1 圆环阻尼间隙的数学模型
4.2.2 圆盘阻力间隙的数学模型
4.2.3 两种阻尼间隙同时存在时的数学模型
4.3 磁流变阀的性能仿真
4.4 本章小结
5 磁流变阀的性能测试
5.1 实验系统
5.1.1 基于dSPACE 的快速原型实验系统
5.1.2 实验软件介绍
5.1.3 测试系统介绍
5.2 具有圆环阻尼间隙的磁流变阀的测试
5.2.1 无激励电流时磁流变阀及系统的工作特性
5.2.2 不同激励电流作用时磁流变阀及系统的工作特性
5.3 同时具有圆环和圆盘的阻尼间隙磁流变阀的测试
5.3.1 无激励电流时磁流变阀及系统的工作特性
5.3.2 不同激励电流作用时磁流变阀及系统的工作特性
5.4 两种磁流变阀测试结果的比较分析
5.5 本章小节
6 具有阻尼特性的磁流变液压执行器的研究
6.1 引言
6.2 具有阻尼特性的磁流变液压执行器的原理
6.2.1 具有阻尼特性的磁流变液压执行器的定位(或驱动)原理
6.2.2 具有阻尼特性的磁流变液压执行器产生可控阻尼的原理
6.3 具有阻尼特性的磁流变液压执行器可控阻尼力的计算模型
6.3.1 Newton 流体阻尼力计算模型
6.3.2 Bingham 流体阻尼力计算模型
6.4 具有阻尼特性的磁流变液压执行器定位和驱动时效率的研究
6.4.1 磁流变阀工作在Newton 流体状态下阻断性能的研究
6.4.2 磁流变阀工作在Bingham 流体状态下阻断性能的研究
6.4.3 执行器系统的效率研究
6.5 具有阻尼特性的磁流变液压执行器的快速原型及原型测试系统
6.6 本章小节
7 结论和后续工作展望
7.1 全文工作总结
7.2 论文工作的贡献与创新点
7.3 后续工作展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士期间发表的论文及申请的专利
独创性声明
学位论文版权使用授权书
本文编号：3760058
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 液压执行器的发展与应用
1.2 磁流变液
1.2.1 磁流变液的组成和特性
1.2.2 磁流变液的工作机理和剪切力分析
1.2.3 影响磁流变液性能的主要因素
1.2.4 磁流变液的应用
1.3 问题的提出和国内外研究现状
1.3.1 问题的提出
1.3.2 磁流变阀和磁流变液压执行器的研究现状
1.4 本文研究的目的及研究内容
1.4.1 本文研究的目的
1.4.2 本文的研究内容
2 磁流变阀的原理与结构的研究
2.1 磁流变阀的原理
2.2 磁流变阀的工作模式
2.3 磁流变阀设计的若干问题
2.3.1 磁力线在阻尼间隙的方向
2.3.2 磁路设计中导磁材料和隔磁材料的选择
2.3.3 阻尼间隙尺寸设计
2.3.4 提高磁流变阀的阻尼力的方法
2.4 具有圆环阻尼间隙的磁流变阀
2.4.1 具有圆环阻尼间隙磁流变阀的原理与结构
2.4.2 磁流变阀的材料选择
2.4.3 具有圆环阻尼间隙磁流变阀的磁路计算
2.5 同时具有圆环和圆盘阻尼间隙的磁流变阀
2.5.1 同时具有圆环和圆盘阻尼间隙磁流变阀的原理与结构
2.5.2 同时具有圆环和圆盘阻尼间隙磁流变阀的磁路计算
2.6 本章小结
3 磁流变阀的磁场仿真分析
3.1 引言
3.2 有限元分析软件ANSYS 及其磁场仿真
3.2.1 有限元分析软件ANSYS
3.2.2 基于ANSYS 的磁路仿真
3.3 磁流变液及磁流变阀的参数
3.3.1 磁流变液的参数特性
3.3.2 磁流变阀的尺寸参数
3.4 圆环阻尼间隙磁流变阀的磁场仿真
3.4.1 仿真环境的描述
3.4.2 实体模型的构成
3.4.3 磁场仿真分析
3.5 同时具有两种阻尼间隙的磁流变阀的磁场仿真
3.5.1 实体模型的构成
3.5.2 仿真分析
3.6 两种磁流变阀磁场仿真的比较
3.7 本章小结
4 磁流变阀的性能仿真
4.1 引言
4.2 两种磁流变阀的数学模型
4.2.1 圆环阻尼间隙的数学模型
4.2.2 圆盘阻力间隙的数学模型
4.2.3 两种阻尼间隙同时存在时的数学模型
4.3 磁流变阀的性能仿真
4.4 本章小结
5 磁流变阀的性能测试
5.1 实验系统
5.1.1 基于dSPACE 的快速原型实验系统
5.1.2 实验软件介绍
5.1.3 测试系统介绍
5.2 具有圆环阻尼间隙的磁流变阀的测试
5.2.1 无激励电流时磁流变阀及系统的工作特性
5.2.2 不同激励电流作用时磁流变阀及系统的工作特性
5.3 同时具有圆环和圆盘的阻尼间隙磁流变阀的测试
5.3.1 无激励电流时磁流变阀及系统的工作特性
5.3.2 不同激励电流作用时磁流变阀及系统的工作特性
5.4 两种磁流变阀测试结果的比较分析
5.5 本章小节
6 具有阻尼特性的磁流变液压执行器的研究
6.1 引言
6.2 具有阻尼特性的磁流变液压执行器的原理
6.2.1 具有阻尼特性的磁流变液压执行器的定位(或驱动)原理
6.2.2 具有阻尼特性的磁流变液压执行器产生可控阻尼的原理
6.3 具有阻尼特性的磁流变液压执行器可控阻尼力的计算模型
6.3.1 Newton 流体阻尼力计算模型
6.3.2 Bingham 流体阻尼力计算模型
6.4 具有阻尼特性的磁流变液压执行器定位和驱动时效率的研究
6.4.1 磁流变阀工作在Newton 流体状态下阻断性能的研究
6.4.2 磁流变阀工作在Bingham 流体状态下阻断性能的研究
6.4.3 执行器系统的效率研究
6.5 具有阻尼特性的磁流变液压执行器的快速原型及原型测试系统
6.6 本章小节
7 结论和后续工作展望
7.1 全文工作总结
7.2 论文工作的贡献与创新点
7.3 后续工作展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士期间发表的论文及申请的专利
独创性声明
学位论文版权使用授权书
本文编号：3760058
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3760058.html
