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轮边驱动车辆磁流变液缓速器设计与性能研究
| 论文题名： | 轮边驱动车辆磁流变液缓速器设计与性能研究 |
| 关键词： | 轮边驱动车辆;磁流变液缓速器;结构设计;电磁场;冷却液;流动形态 |
| 摘要： | 缓速器是独立于行车制动系统以外的辅助制动装置，可使下坡车辆保持匀速行驶或平稳减速，保障持续制动时的行车安全。轮边驱动采用分布式驱动形式，安装空间紧凑，传统缓速器体积较大，不适用于轮边驱动车辆。磁流变液缓速器体积小、重量小、制动力矩可控。论文依据磁流变液缓速器的优点，设计一款适用于轮边驱动车辆的磁流变液缓速器，通过理论分析、有限元仿真等优化所设计的磁流变液缓速器性能。论文主要研究内容如下： （1）利用安东帕流变仪对MRF-350磁流变液开展流变特性实验、密度实验和沉降稳定性实验，分析零磁场下磁流变液的剪切应力和粘度随剪切速率变化规律、不同电流强度下剪切应力随剪切速率变化规律、剪切屈服应力随磁感应强度变化规律，建立剪切屈服应力与磁感应强度关系的数学模型。 （2）以某货运轮边驱动车辆为研究对象，依据国家标准GB12676-IIA-2014对商用车缓速器的制动要求，结合所选车型满载质量、轴距、重心高度等参数指标，分析缓速器所需目标制动力矩，据此初步设计磁流变液缓速器结构。 （3）利用Maxwell软件对所设计的磁流变液缓速器进行电磁场有限元仿真，分析磁流变液缓速器中磁力线的分布和磁流变液工作间隙处的磁感应强度，依据磁感应强度仿真结果对缓速器内壳厚度、最外侧磁流变液工作间隙以及散热水道位置进行优化。优化后，磁力线在磁流变液缓速器中分布均匀，励磁线圈中输入1A电流时，工作间隙处的磁感应强度由0.27T升高到0.54T，超出目标磁感应强度0.5T，满足缓速制动力矩的需求。 （4）利用Fluent软件对磁流变液缓速器散热水道内冷却液的流动形态仿真分析，依据冷却液在散热水道内的速度矢量图和迹线图仿真结果，优化冷却液进口位置；利用Workbench软件对制动工况下的磁流变液缓速器进行瞬态温度场仿真、稳态温度场仿真以及温度场与结构场的热固偶合仿真。结合国标对缓速器持续制动720s的要求，瞬态温度场仿真得出缓速器最高温度为92.31℃；稳态温度场仿真得出缓速器达到稳态后的最高工作温度为114.2℃，处于磁流变液-40℃~150℃的工作温度范围之内；利用耦合场仿真最高温度下磁流变液缓速器热应力与热应变分布；结果表明，所设计的磁流变液缓速器符合制动法规要求。 |
| 作者： | 杨秀峰 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 邢恩辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 烟台大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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