摆线波纹状磁流变联轴器机理模型及特征

摆线波纹状磁流变联轴器机理模型及特征

针对传统磁流变液联轴器存在的传递扭矩大与尺寸小、质量轻之间的矛盾，提出一种结构紧凑扭矩传递的摆线波纹状磁流变联轴器，该结构使得波纹状磁流变液工作腔将磁链从单纯的剪切工作模式变为挤压与剪切混合工作模式，从而提高联轴器的动力传递能力.通过电磁学仿真验证磁感线在弧形表面的形成方式，基于金属塑性变形理论建立了混合工作模式下磁流变液传递扭矩的机理模型，分析联轴器的关键参数并考察了其性能特征.结果表明:该联轴器在相同尺寸的情况下稳定传递扭矩约为普通磁流变联轴器的1.6一2.0倍，为传统磁流奋联轴器的伏化设计与理论樟型提供了理讼依抿.磁流变液是一种具有流动性质的智能材料，在外加磁场的作用下其力学特性与阻尼特性有着瞬时可控的特点，并且其化学成分稳定，基于这些优良特性，磁流变液被广泛应用在刹车器、离合器以及阻尼器等多种工程中.通过理论计算与磁路仿真研究了盘式、筒式和碟式磁流变液制动器的关键尺寸以及线圈的分布对制动扭矩性能的影响.吴杰等叫设计了一种双层多线圈磁流变液制动器并对其磁路以及制动扭矩进行了理论分析.李国发等[3j研制出一种杯状的磁流变液力矩传递装置，并通过实验的方式验证并拓宽了磁流变液的应用范围.郑军等川结合整体针翅回转热管设计了一种散热性优良的磁流变传动装置，并对该装置的热特性与机械特性进行了理论分析与实验研究.侧重磁路分析与优化，设计了一种紧凑式的磁流变液扭矩传递装置用来减小工作体积.困在普通盘式磁流变制动器的工作腔内添加滚珠轴承，通过增加接触面积以提高转动阻尼和制动力矩.只是通过增加磁流变液工作腔的面积或者通过改变扭矩传递装置的机械结构形式与尺寸，虽然可以提高扭矩传递性能，但是在增加传递扭矩能力的同时也增加了装置的体积与质量和制造成本，这无疑了磁流变联轴器在工程上进一步的广泛应用.为此本研究基于磁流变液传递扭矩的本质特征，提出并设计出一种摆线波纹面磁流变联轴器，

从动套筒通过安装在输人套筒与透盖内的轴承与驱动套筒连接从而实现相对转动，并在周向与轴向留有间隙作为磁流变液的容腔，驱动套筒通过O型圈密封以防止液体泄漏;在线圈内径与驱动套筒的周向均嵌有由隔磁材料制成的隔磁环用于引导磁路.从动套筒外表面通过电火花加工形成的外摆线形式(联轴器的轴向剖视图所示)，与驱动套筒构成异型的波纹磁流变液腔.

该装置的稳定传递扭矩约为采用普通平面1.6一2倍，同时波纹腔所带来的勃滞力矩与普通平面相差不大，在相同性能要求下，可以减小传统磁流变扭矩传递装置的尺寸与质量.为进一步摆线波纹式磁流变扭矩传递装置样机的设计提供了理论依据.