1.目的及意义

磁流变离合器是一种液体传动式离合器, 它以智能材料磁流变液为工作介质, 利用磁流变液在磁场作用下流变特性改变且变化可逆来实现主从动轮之间转矩的传递。磁流变离合器结构简单, 其作为滑差离合器, 在无磨损、低功耗条件下, 能实现机械系统传递扭矩可控和无级调速;其响应快、冲击磨损小、噪声低, 能实现软起动、过载保护和安全防护, 是新型的机电传动控制器件。

磁流变液（Magneto-rheologicalfluid, MRF是_种由非导磁 性液体和均匀分散于其中的高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒组成的悬浮液。在磁场的作用下,磁流变液可以在毫秒级的时 间内快速、可逆地由流动性良好的牛顿流体转变为具有屈服度、低流动性的Bingham塑性固体。

磁流变离合器是一种液体传动式离合器，它以智能材料磁流变液为工作介质，利用磁流变液在磁场作用下能产生类似固体 的屈服强度的特性来实现主从动轮之间转矩的传递。通过改变磁 场大小来改变磁流变液的屈服极限,可实现机械系统传递扭矩可 控和无级调速;磁流变离合器结构简单，响应快、冲击磨损小、噪声低,能实现软起动、过载保护和安全防护,克服了传统离合器的弊端，是新型机电传动控制器件。其在无级调速及机器人关节柔顺控制方面的应用已得到国内外研究学者广泛关注[1-5]。

参考文献[6]介绍了一种以羰基铁粉为磁性粒子，硅油或烃油为载液，对高浓度、微米级的磁流变体材料进行了研究。并对其各项性能及影响因素进行了分析，通过添加剂的加入，合成工艺的改进，可以得到性能良好的磁流变体材料，该磁流变体在汽车智能减振器的应用试验中取得较好效果。参考文献[7]对基于磁流变液这种智能材料的新型阻尼减振器的结构原理和动态力学特性作了深入论述并展望了该新型磁性智能材料及其器件的良好应用前景。磁流变联轴器和磁流变离合器有不少相似之处，所以参考文献[8]介绍磁流变离合器的工作原理，分析了磁流变离合器设计的几何参数，设计中应注意的技术问题等对设计磁流变联轴器也有很大的参考价值。参考文献[9] 里研究了在土木及汽车减振领域最具应用潜力的剪切阀式磁流变液减振器的磁路设计计算方法。发现了磁路最小断面面积是影响磁场强度的的关键因素之一，进而提出了磁路设计中应该注意的几个基本问题。参考文献[10]基于对磁流变液体的试验，讨论了磁感强度、温度和剪切应变速率等对磁流变液剪切应力的影响；建立了描述磁流变液剪切应力的Bingham模型、广义Bingham模型和非线性模型。参考文献[11]采用实验的方法，对不同组分的磁流变液，在不同的磁场强度、不同的剪应变率下的流变特性进行了研究，得到了磁流变材料的性能随磁场强度、剪应变率、磁介质百分率、磁介质微粒大小等变化的规律，为磁流变材料的开发研究和工程应用提供了基本依据。美国Washington University以Dyke为首的研究小组针对剪切式磁流变阻尼器，结合Spencer现象模型，提出了修正的BoucWen模型，并为试验结果所证实^[12]。参考文献[13]通过丰富的实例来讲解利用ANSYS有限元软件求解目前工程中普遍存在的各种热与电磁学分析问题。参考文献[14]介绍了3种计算直流螺线管式电磁铁电磁吸力的工程方法，即经验公式法、磁路分割法和有限元方法。通过工程实例比较了3种方法的计算特点，包括计算难易程度、计算精度等。由于采用有限元方法可以考虑磁性材料的非线性特性及磁路的漏磁效应，因此磁力计算结果较为精确，适宜在工程设计中推广应用。参考文献[15]介绍了磁流变液材料Bingham本构模型和工程应用性能及基于Couette剪切模式的磁流变离合器的工作原理和结构，建立了Couetle剪切模式的转矩理论计算模型；对离合器设计中关键的工作磁路，利用ANSYS进行了磁场有限元仿真，提出了离合器结构的改进方法

本文通过对磁流变液离合器传递力矩构成进行分析，通过Bingham方程对离合器的力矩传递形式建立数学计算模型，并且通过理论分析和推导得到传递扭矩的计算公式；利用ANSYS电磁仿真对离合器的性能进行模拟分析，根据仿真结果又对离合器的机械结构进行优化，并且通过对性能仿真试验结果的分析计算得出结论。

2. 研究的基本内容与方案

2.基本内容技术方案

2.1主要内容：