新型磁流变阻尼器设计及磁场有限元分析.pdf

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1、机械设计与制造第4期10MachineryDesign&Manufacture2011年4月文章编号：1001-3997(2011)04—0010—02新型磁流变阻尼器设计及磁场有限元分析王玲玲宋爱国况迎辉张小瑞(，东南大学仪器科学与工程学院，南京210096)(南京信息工程大学信息与控制学院，南京21OO44)Designofanewtypeofthemagnet0rhe0IOgicaIfluiddamperandthemagneticfieldfiniteelementanalysisWANGLing-ling，SONGAi-guo，KUANGYing-

2、hui，ZHANGXiao-rui(1SchoolofInstrumentScienceandEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)(2SchoolofInformationandControl，NanjingUniversityofInformationScience&Technology，Nanjing210044，China)【摘要】磁流变液是一种新型的智能材料，在外加磁场作用下其流变学特性如屈服强度能够在毫秒级时间内发生连续可逆的变化。利用磁流变液的这种特殊性能，针对力觉再现技术的要求

3、，设计了一种新型的磁流变阻尼器结构。详细阐述了该阻尼器的工作原理和力矩模型，并完成了有限元模型的建立。运用磁场有限元分析软件Ansofl对阻尼器进行了磁场强度检验并进行了相应的结构改进。仿真结果表明该阻尼器设计结构合理，为磁流变阻尼器的准确设计提供了保证。关键词：磁流变；力觉再现；阻尼器；有限元分析【Abstract】MagnetorheologicalFluid／sanewesmartfluidmateria1．Thetheologicalbehaviorsuch傩yieldstrengthhascontinuousandreversiblechanges

4、withtheactionofanappliedmagneticfieldamillisecond．Inordertosatisfythe，Pofhapticdisplaysystem．itpresentsntypeofstructureforMagnetorheologicalFluiddamper．Theworkingprincipleandmomentalmodelofthedamperhavebeen一velopedcompleteThefiniteelementmodelaresetup．Themagneticfieldfiniteelementa

5、nalysissoftwareAnsisusedtocheckoutthemagneticfieldstrengthofthedamper，thenreleventstructureimprovementoreconducted．Simulationresultshowsthatthedamperhasrationalstructrue，whichguaranteestheexectdesi~ofthedamper．Keywords：Magnetorheological；Hapticdisplay；Damper；Finiteelementanalysis4-

6、-+-+一+-+-+-+-+一+一+-+-+-+”+一+一+一+一+-+-+一+-+一++”十一+一+一+一+一十一+一十一+一+一中图分类号：TH16。TP24文献标识码：A1引言通量；町—磁流变液的粘度；y—磁流变液的剪应变率。在力觉再现装置中阻尼器的转速很低，等式右边第二项与在遥操作机器人、虚拟现实和康复医疗等领域中，向操作者第一项相比值很小，因此第二项可忽略。故可通过控制外加磁场提供力反馈信息具有极大的应用价值。力觉再现装置需要满足体强度来对磁流变液的剪切应力进行控制。积小、输出力大、响应速度快(小于0．01s)等条件，分为主动式和被动式两种。被动式

7、力觉再现装置由于具有安全性高的优点而得3旋转式磁流变阻尼器的结构设计到广泛应用01。磁流变液是一种新型的智能材料，其动态剪切应力3．1工作原理随着外加磁场强度的不同而发生变化。应用磁流变液的这种流变学特性，在DorukSenkal等人提出的采用弯曲磁路设计磁流变阻尼器的基础上回，设计了一种新型的旋转式磁流变阻尼器，并完成f⋯●磁场有限元分析，提出了相应的结构改进。2磁流变液的流变学特性l磁流变液是一种磁性颗粒分散于非磁性基液中的悬浮液。●无外加磁场的时候，磁性颗粒随机分布，磁流变液可以自由流动，{其特性与牛顿流体类似翻。外加磁场后，磁性颗粒在磁场的方向排，_

8、／成一行成链条状，从而阻碍了磁流变液的运动。’甬妊g