[发明专利]基于电流变和磁流变离合器的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离合器，具体地说，涉及的是一种基于电流变和磁流变离合器的设计方法。

背景技术

电流变流体(简称ER流体)和磁流变流体(简称MR流体)均属于智能流体，在电场或磁场的作用下，其表观粘度能发生巨大变化，比零场粘度提高几个数量级，且表现出具有弹性模量和屈服强度等类固体的性质，这种变化称为电流变效应或磁流变效应。一般来讲，ER流体和MR流体都是由作为分散相的微纳尺度的固体颗粒和作为分散介质的液体以及适当的添加剂组成的悬浮液组成。ER流体的分散相为能够产生极化的介电颗粒，分散介质为绝缘液体；MR流体的分散相为铁磁性颗粒，分散介质为非磁化液体。电流变和磁流变效应快速可逆，响应时间一般在毫秒量级，在电场或磁场撤去后，ER流体和MR流体又能恢复牛顿流体特性。

1948年美国人Rabinow首先报道了磁流变效应，次年美国人Winslow公开了电流变效应。电流变和磁流变效应的机理可以用分散相在外加场作用下，在分散介质中形成链状结构来解释。由于电场或磁场的作用，分散相颗粒产生极化或磁化，异性电极或磁极相互吸引导致颗粒沿场方向排列，形成纤维状结构。异性电极或磁极之间的引力从微观上决定了颗粒链的断裂强度，从宏观上决定了电流变或磁流变的强度。这种引力的大小决定于分散相、分散介质的特性，外加场的强度和频率，以及环境温度等等。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种基于电流变和磁流变离合器的设计方法，控制方便、快速，而且控制过程可逆，容易实现自动控制。

为实现上述的目的，本发明所述的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设计。

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

τ=τb+η0γ·---(1)]]>

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。

ER流体和MR流体的工作模式有3种：流动模式、剪切模式、压缩模式。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

γ·=(ω1-ω2)rb---(3)]]>

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