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行车发电用磁流变液离合器输出特性研究
| 论文题名： | 行车发电用磁流变液离合器输出特性研究 |
| 关键词： | 离合器;磁流变液;行车发电;输出转速控制;剪切屈服应力 |
| 摘要： | 磁流变液（MagnetorheologicalFluids,MRF）是一种新兴的智能材料，已经应用于磁流变阀、磁流变减振器、磁流变制动器和磁流变液离合器等，其中磁流变液离合器凭借着其结构简单、时间响应快、可实现无级调节等优点，应用场景广泛。本文将磁流变液离合器用作行车发电的调速器，实现永磁同步发电机的恒转速输入，提高发电质量。本文研究的主要内容如下： （1）设计了一种行车发电用磁流变液离合器，最大传递转矩为80N·m，额定功率为7.5kW，离合器额定输出转速为1500r/min。基于Bingham模型的磁流变液力学模型设计离合器结构的关键参数，考虑到调速过程中会产生大量的热，设计水冷强制散热，并基于电磁学基本原理进行磁路设计。 （2）建立磁流变液离合器模型，通过磁场有限元分析软件分析磁流变液工作间隙的磁场参数，励磁线圈电流为3A时工作区域的磁感应强度达到0.5T，满足设计要求，并分析1mm和2mm两种冷却水间隙对于磁场的影响，2mm的间隙比1mm的间隙的磁感应强度低100mT-200mT，冷却水对于磁感应强度有显著的影响。 （3）磁流变液离合器在调速过程产生热量，利用温度场仿真软件分析离合器在自然散热条件下滑差功率为5kW时的温度场，结果表明：磁流变液温度在离合器运行60s时超过130℃，而在水冷强制散热条件下，离合器能够达到最大的滑差功率为5kW，磁流变液的最高温度为101℃，磁流变液处于正常工作温度范围。此外，通过温度场和结构静力学进行耦合仿真分析，结果表明温度升高带来的热应力和应变未对离合器结构带来影响。 （4）考虑励磁线圈对电流阻碍作用和温度对磁流变液的剪切屈服应力的影响，建立磁流变液离合器的输出转速数学模型，并建立PID控制、模糊控制和模糊PID控制对离合器输出转速进行恒转速控制，仿真结果表明模糊PID控制的精度和鲁棒性最高。为更确切地模拟实际中发动机转速，在AMESim中建立载重汽车的整车模型，选择标准路况信息，运行一个周期，将发动机转速数据输入到Simulink中离合器模型中，分析永磁同步发电机的发电质量的理论数据，结果表明发动机转速高于1500r/min时应用磁流变液离合器作为调速器的行车发电质量能够达到移动电站的Ⅰ级要求。 |
| 作者： | 李永杰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 谢方伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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