基于电流变和磁流变离合器的设计方法

摘要

本发明公开一种基于电流变和磁流变离合器的设计方法，采用圆盘式ER和MR离台器模型，然后再采用无量纲模型进行无量纲化处理；所述采用圆盘式ER和MR离台器模型，是指利用Bingham模型描述电流变和磁流变效应，液体的剪切应力；所述采用无量纲模型进行无量纲化处理，是指：对传递力矩的表达式进行无量纲化处理，并根据实际工作结构进行简化处理，得到传递力矩的无量纲表达式。本发明控制方便、快速，而且控制过程可逆，容易实现自动控制。

主权项

1.一种基于电流变和磁流变离合器的设计方法，其特征在于采用圆盘式ER和MR离台器模型，然后再采用无量纲模型进行无量纲化处理；所述采用圆盘式ER和MR离台器模型，是指利用Bingham模型描述电流变和磁流变效应，液体的剪切应力$\tau ={\tau }_b+{\eta }_0\stackrel{·}{\gamma }---\left(1\right)$式中τ_b——场致屈服应力；η₀——无场作用时的液体粘度；——剪切率；以F表示场强，则场致屈服应力τ_b＝αF^β                                                    (2)式中α，β——ER流体和MR流体的特征参数；设圆盘式ER和MR离合器主动盘的角速度为ω₁，从动盘的角速度为ω₂，则两盘之间的流体剪切率$\stackrel{·}{\gamma }=\frac{({\omega }_1-{\omega }_2)r}{b}---\left(3\right)$在忽略摩擦力产生的力矩的情况下，离合器传递的力矩T_u由流体粘度引起的粘致力矩T_η和剪切屈服应力引起的场致力矩T_f两部分组成，即T_u＝T_η+T_f                                                    (4)对圆盘进行受力分析，得到$T_{\eta }={\int }_{R_1}^{R_2}{2\mathrm{\pi \eta r}}^2\stackrel{·}{\gamma }\mathrm{dr}=\frac{\mathrm{\pi \eta }(R_2^4-R_1^4)}{2b}({\omega }_1-{\omega }_2)---\left(5\right)$$T_f={\int }_{R_1}^{R_2}{2\mathrm{\pi r}}^2{\tau }_b\mathrm{dr}=\frac{2\mathrm{\pi \alpha }(R_2^3-R_1^3)}{3}{F}^{\beta }---\left(6\right)$如果离合器由多个极板组成，形成N个流体作用的间隙，则总传递力矩T＝NT_u                                                    (7)所述采用无量纲模型进行无量纲化处理，是指：对传递力矩的表达式进行无量纲化处理，令$T_u^{*}=\frac{T_u}{\mathrm{\pi \eta }({\omega }_1-{\omega }_2)h^3}---\left(8\right)$${\tau }_b^{*}=\frac{{\tau }_b}{\eta ({\omega }_1-{\omega }_2)}---\left(9\right)$$R_2^{*}=\frac{R_2}{h}---\left(10\right)$并根据实际工作结构进行简化处理，假设得到传递力矩的无量纲表达式$T_u^{*}=\frac{1}{2}{R}_2^{*4}+\frac{2}{3}{R}_2^{*3}{\tau }_b^{*}---\left(11\right)$实际上是流变流体在场作用下的剪切屈服应力和粘性剪切应力的比值，它的大小代表了离合器输出力矩的调控能力；而是离合器的主结构参数，在离合器工作状态和选用的流变流体确定的情况下，通过调整参数来满足设计要求，还能用来估算所设计离合器的外形尺寸以及流变流体的用量。