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智能汽车风扇离合器的分析与设计
| 论文题名： | 智能汽车风扇离合器的分析与设计 |
| 关键词： | 智能汽车;风扇离合器;磁流变液;形状记忆效应 |
| 摘要： | 磁流变液(MR fluids)和形状记忆合金(SMAs)是新型智能材料。磁流变液是将微米尺寸的磁极化颗粒分散溶于绝缘载液中形成的具有可控流变行为的特定非胶性悬浮液体,其流变特性随外加磁场变化而变化。在外加磁场作用下,其流体结构和性能会在几个毫秒内迅速变化,表观粘度系数增加两个数量级以上,会变成类似“固体”的状态,一旦去掉磁场后,磁流变液又表现出类似牛顿流体的行为。形状记忆合金是一种具有形状记忆效应和超弹性特性的材料。形状记忆合金在外力作用下发生残余变形后,在温度作用下又会发生逆变形,使材料恢复原状,在恢复原状的过程中,形状记忆合金若受到约束就会产生很大的回复力,可以用它对外做功,制成智能驱动器。 基于磁流变液的流变特性和形状记忆合金的形状记忆效应,结合机械设计的方法,建立了智能汽车风扇离合器的设计计算模型;分析了形状记忆合金驱动器的驱动力大小及其输出行程与温度的关系;得出了几何尺寸的设计计算公式并对其结构进行了设计。论文的主要研究工作如下: 1)介绍了磁流变液的组成、磁流变液效应、磁流变液的主要性能和研究现状以及形状记忆合金的研究现状、形状记忆效应和形状记忆合金的力学性能。 2)基于Navier-Stokes方程和Bingham模型,结合智能汽车风扇离合器的工作原理,研究了磁流变液在离合器中的流动,建立了流动方程;得出了传递转矩与屈服应力、工作圆盘半径、工作间隙之间的关系式;得到了输出转速的表达式。 3)分析了形状记忆驱动器的原理和设计方法,建立了驱动力大小及输出行程与温度等参数之间的关系式。 4)根据离合器传递转矩的要求,确定了离合器的基本结构参数,以此为基础进行了磁路设计,得出了工作圆盘半径尺寸,同时分析了传递转矩和输出转速与温度之间的关系。 5)利用ANSYS软件对智能汽车风扇离合器进行了磁回路仿真分析,利用仿真结果对离合器性能进行了分析。 6)建立了智能汽车风扇离合器的特性实验方案。 本文的创新之处在于: 1)建立了磁流变液传递的转矩方程,得到了智能汽车风扇离合器中有效工作间隙和MRF的有效体积的计算式,为离合器的关键几何尺寸的设计提供了理论依据。 2)进行了形状记忆合金弹簧的设计,得出了形状记忆合金弹簧的驱动力大小及输出行程与温度等参数之间的关系式,提供了温度对传递转矩的控制方法,发展了一种温度控制的智能汽车风扇离合器的设计理论和方法。 |
| 作者： | 麻建坐 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 贺建民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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