SMA驱动的MRF在圆盘间挤压传动装置中的分析与设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 页 目 录 摘 要 . 2 . 7 1 绪论 . 8 言 . 8 内外研究现状 . 8 流变材料的研究与发展 . 8 流变器件的研究现状 . 9 状记忆合金材料的研究发展现状 . 10 状记忆合金驱动器件的研究发展现状 . 10 件组合使用设计研究现状 . 11 文研究的主要内容 . 11 2 磁流变 液 和形状 记 忆合金材料及 性 能 . 12 流变液的组成 . 12 流变效应机理及特征 . 12 见磁流变液材料及其主要性能 . 14 响形状记忆效应的因素 . 16 3 动的 动装置的工作原理 . 17 作原理 . 17 盘空 间的切向剪切传动 . 19 筒周向传动 . 31 4 动的 圆盘间挤压传动装置的设计计算 . 42 参数的 设计 . 42 塞杆强度计算 . 43 塞杆的结构设计 . 44 5 主要设计计算 . 45 塞的设计 . 45 向套的设计与计算 . 45 盖和缸底的设计与计算 . 46 体长度的确定 . 47 封件的选用 . 48 6 总结与展望 . 50 结 . 50 作展望 . 50 致 谢 . 52 参考文献 . 53 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 页 摘 要 本文 介绍了形状记忆合金和磁流变液性能及其相关器件的研究发展现状，分析形状记忆合金（ 料的热效应性能及磁流变液（ 流变特性；磁流变（ 型阻尼器的半主动控制装置，使用 析 尼器的流体动力学模型 ,分析解决使用粘度本构模型在轴对称挤压模型运行的 体的速度和压力分布。从而研究设计热效应下形状记忆合金和磁流变液交替传动装置的可行性和研究意义。 关键词： 磁流变液 ； 形状记忆合金 ；传动装置；温度；传递转矩 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 3 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 4 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 5 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 6 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 7 页 he of a of of of of R of R R s in ax of ey 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 8 页 1 绪论 言 磁流变液 (简称 新型智能材料。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。 磁流变液在无外加磁场情况下表现为牛顿流体状态；在外加磁场的作用下，流体的黏度会迅速发生显著变化，其表观黏度可增大两个数量级以上，使得流体的流动屈服应力增大，由流体状态转变成为黏塑性状态，呈现出类似固体的力学性质，从而改变其流变特性 ;但当去掉外加磁场后，流体又从黏塑性状态迅速 恢复到原来的牛顿流体状态，其中的响应时间仅为几毫秒。磁流变液的黏度能随着外加磁场的变化实现连续无极变化，可实现实时控制，能耗小且具有较高的屈服应力、温度适应性强、响应时间短、稳定性好、低电压需求等优点。磁流变液的优良的流变特性，孕育着许多创新的应用，随着磁流变液性能的提高和研究的发展，磁流变技术开始应用于航空航天、机械工程、汽车工程、精密加工工程、控制工程等领域。 形状记忆合金 (简称 是 近年来兴起的 智能 金属材料 ，具有铁弹性、超弹性及形状记忆效应等特殊力学行为。 形状记忆合金低温时在外力作用下产生塑性变形 , 随着温度的升高又会发生使材料恢复原状的逆变形 , 在逆变形过程中 , 形状记忆合金可以对外产生较大的回复力 , 故可以利用它的回复力来对外做功，制成感温智能驱动器。 因为它具有如此诱人的特殊性能，迅速在 机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域 获得 了 广泛的应用。 内外研究现状 流变材料的研究与发展 美国学者 于 1948 年发明 了磁流变液材料。 从 50 年代到 80 年代，电流变学成为人们关注的热点， 成功研制出了不同的电流变材料和器件，而磁流变技术一直处于停滞不前的状态，很少引起人们对此领域的关注。 进入 90 年代，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 9 页 随着科技的发展， 人们发现了磁流变液性能比电流变液更优，比如剪切应力比电流变液大一个数量级、要求电源电压小、具有良好的动力学稳定性及温度稳定性等，因此 磁流变液的研究重新得到了重视和发展 ，对磁流变液的研究从初始的探索性研制向规模化、商业化方向发展。 在磁流变液的制备方面，美国 料公司的研究人员在磁流变液及应用研究方面取得了突出成果，如 等人对磁流变器件进行了研究 , 并申请了磁 流变阻尼器及减振器、制动器等的多项专利 ; 人对磁流变液材料的流变行为及磁流变液减振器的挤压模型进行了研究，并且 料公司已有商品化磁流变液材料上市。 美国通用汽车公司 等人 研究了磁流变液的制备方法 。 在磁流变液性能方面， 英国 学 等人研究了在 外 力作用下磁流变液的性能。 等人的研究表明，外磁场强度增加时，磁流变液的磁化强度首先迅速增加，随着磁场强度的进一步增强，磁化强度的增加趋于缓慢，最后完全饱和； 我国复旦大学的潘胜 6等研究表明，磁 流变液的流变性具有较大温度范围内（室温至 150）的稳定性； 南京航空航天大学翁建生 7等人从唯象角度研究了磁流变液的流变力学特性 。 流变器件的研究现状 磁流变器件是利用磁流变效应的特长，并与机械设计方法相结合，开发的智能器件和装置。根据已有的文献，利用磁流变液的磁流变效应的特点，磁流变液可以用于汽车振动控制、阻尼器、离合器、制动器、抛光装置以及医疗器件等。 由于磁流变效应具有响应迅速和易于控制的特点，近年来国内外兴起了磁流变液装置的研究设计热，将磁流变液器件作为电气控制与机械系统间简单而安 静的中间装置，这些装置包括阻尼器、制动器、离合器、抛光装置、阀、密封装置、复合构件、柔性夹具等。美国的 司、 究所和美国内达华大学的工作较为出色，已经有多种商品化的磁流变液及应用器件上市，如汽车座椅减震器、飞机机翼减震支座和应用于健身器材的各种阻尼器等。美国德尔福 (司利用 司研发的磁流变阻尼器，开发了汽车磁流变阻尼悬架系统 产品获得了 1999 年度世界一百大科技成果奖。 近年来，国内对买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 10 页 磁流变液的研究也取得了一些成果， 邹继文等人基于 绍磁流变离合器的原理，分析磁场强度对转矩的影响，建立转矩的计算公式，为磁流变离合器的设计提供理论依据 8。 徐晓美 9等人研究了一种圆筒式磁流变液离合器的结构设计，基于 分析了磁流变液离合器的工作原理 ;建立了圆筒式磁流变液离合器传递转矩与输出转速的计算模型 ,并导出了其设计计算公式。黄金、麻建坐 10人建立了圆筒式磁流变离合器的几何设计方法 ,得到了磁流变液传递的转矩和两圆筒间能产生磁流变效应的最小间隙的 设计计算公式 ,为离合器的几何设计奠定了理论基础。 状记忆合金材料的研究发展现状 1962 年，美国海军军械研究所的 12发现了 金中的形状记忆效应，才使得形状记忆效应得到广泛的应用。 从 20 世纪 70 年代 开始 ，相继开发出了 、 和 形状记忆合金； 80 年代开发出了、不锈钢基等铁基形状记忆合金，由于其成本低廉、加工简便而引起材料工作者的极大兴趣。 迄今为止，已经开发出具有形状记忆效应的合金有100 多种。现在，形状记忆合金 以其奇异的形状记忆和超弹性等力学性能，以及优异的抗化学腐蚀性能和生物相容性能而被广泛地应用于土木、机械、控制、电子等工程领域中，如减震器、管结头、驱动器、微型继电器等 ;应用于介入治疗、整形外科和牙科等医学领域中，如腔道和血管支架、接骨固定器、牙齿矫形丝等 金具有优异的形状记忆和伪弹性性能、良好的力学性能、耐腐蚀性和生物相容性以及高阻尼特性，是目前应用最为广泛的一种形状记忆合金，应用范围已涉及航天、航空、机械、电子、生物医学等领域。目前 广泛应用于机械、能源、交通、航空、航天、生物医学和日常生 活等领域。 状记忆合金驱动器件的研究发展现状 从上个世纪九十年代初开始，形状记忆合金在国内成为研究的热点，在工程领域形状记忆合金多用于驱动器件上，而形状记忆合金螺旋弹簧由于行程长回复力大成为最常用的形状记忆驱动元件。贾宝贤 13等人介绍了形状记忆合金螺旋弹簧的设计原理、方法及发展现状 ,对三种常用的设计方法（表观设计法，图解设计法，回归分析法）进行了比较和讨论，并给出建议：当只考虑 T 完全马氏体状态和 T 150C 150C 150C 工作温度 +130C +130C +130C 图 服应力与磁场强度的关系 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 15 页 图 服应力与磁场强度的关系 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 16 页 响形状记忆效应的因素 合金成分 148 合金成分是影响形状记忆特性的首要因素。增加 量 (量不超过51 )可使合金的相变点下降，同时母相的屈服强度提高。从相变点与 量的相互关系来看，一般 量增加 相变 温度将降低 10 左右。加入 换 V、 换 元素可使合金相变点向低温侧偏移。 加入可以提高合金的超弹性； V 元素可以提高合金的屈服强度和超弹性； 素可增大合金的相变滞后；加入 使合金的相变滞后减小并降低马氏体的变形应力，但相变温度基本不变。而提高马氏体相变温度的元素大多为第 副族和第 族元素，如 代 代 。 加工处理方法 149 金的记忆效应与加工处理履历有很大关系，记忆特性 的实现必须通过记忆处理。记忆处理可以先在一定温度 (通常大于 为能够出现应力诱发马氏体的最高温度 )下热成型，随后进行记忆热处理；也可以在低温下变形，约束变形后的形状在一定温度下 (处理以实现合金的记忆功能。通过不同加工处理， 金可以获得不同类型的形状记忆效应。 形变 150 在马氏体状态下施加的形变 (包括卸载后的残余变形和预应变 )对 金随后加热时的形状回复温度和回复率有重大影响。形变提高了 金马氏体的稳定性，可显著提高逆转变温度 则影 响不大。 约束状态 151 约束状态和热循环等对 金的形状记忆特性也起着一定的影响作用，忆合金元件在受载状态下，相变温度会有所提高，但形状回复率会下降。 辐射 151 当环境温度在常温附近时，中子辐射会抑制钛镍合金的马氏体相变，辐射后在 523K 下退火处理可以消除这一影响。当环境温度在 423 K 以上时，中子辐射几乎不会对钛镍合金的形状记忆行为产生影响。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 17 页 3 动的 动装置的工作原理 作原理 热效应下由形状记忆合金驱动的磁流变液在两平行圆盘间的挤压传动原理如图 过加热形状记忆合金弹簧可以产生轴向力把活塞前向推动，从而使工作间隙内充满磁流变液。利用磁流变液屈服应力可由外加磁场连续控制的特点，在一定的条件和范围内实现挤压力的无级调节。 磁流变液主要由固体颗粒、载液油和稳定剂 3部分组成。在一定强度的外加磁场作用下其流变特性会发生剧变，表观黏度在瞬间增加几个数量级，成“固化”状态；而在无磁场作用的状况下表现为一般牛顿流体的流动特性；并且通过对外加磁场的控制，磁流变液的“固化”反应是连续、可逆的 。因此，凭借其反应迅 速、连续、可逆而且方便与计算机技术 结合进行控制的特性，磁流变液已经成为智能材料发展的一个主要方向，是当今世界智能材料与机构研究的热点之一。 磁流变液传动器件的工作原理 本论文中研究的圆盘式磁流变传动器件的工作原理如图 入轴在外接动力源的带动下驱使主动盘旋转。当电磁线圈无电流时，磁流变液呈 体中散砂似的悬浮粒子不阻碍主动盘与从动盘之间的相对转动，此时，传递转矩仅是很小的流体黏性阻力矩。然而，当电磁线圈通入电流后，磁流变液买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 18 页 中的悬浮粒子在磁场作用下产生磁化，沿磁通的方向相互吸引形成链状。这种链状结构增大了磁流变液的剪切应 力，依靠这种剪切应力来传递转矩，通过改变磁场强度的大小而改变传递转矩的大小。 在图里面的磁性体里面加入活塞，活塞里面的弹簧用形状记忆合金代替，把磁流变液推入流体腔 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 19 页 盘空间的切向剪切传动 工作原理 形状记忆合金驱动的磁流 变液在两圆盘空间的切向剪切传动如图 示。加热形状记忆合金驱动弹簧，使形状记忆合金驱动弹簧轴向伸长，从而驱动磁流变液进入主动盘和从动盘之间形成的工作腔中。当励磁线圈通入电流后，磁流变液中的悬浮粒子在磁场作用下产生磁化，沿磁场方向相互吸引形成链状，这种链买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 20 页 状结构增大了磁流变液的剪切应力，依靠这种剪切应力实现主动圆盘与从动圆盘之间的转矩的传递。在低温下形状记忆合金驱动弹簧被压缩，在离心力和工作腔中压缩空气的作用下，磁流变液通过导管流回储油腔中保存起来。 流动模型 磁流变液在两圆盘间的剪切模型如图 示， 磁流变液工作在内外半径分别为 2、相距为 h(hr)的两个平行圆盘的间隙中。主动盘以角速度 1 沿圆盘间的磁流变液受到剪切，从而带动从动盘以角速度 2 转动。设磁流变液在两圆盘间的平行流动中，磁流变液沿径向和和轴向没有流动( 0 ， 0 )，磁流变液的切向速度 u 是 z 和 u =u(z, r)。 控制方程与边界条件 柱坐标下，磁流变液在两圆盘间沿 方向的运动方程为 170 1 1 2r r zr z ru u u u u u u pu u ft r r z r r r r z r (式中， 是磁流变液密度； u 为切向 速度； t 为时间； 径向速度； f 为 方向的质量力； 为应力张量。 图 状记忆合金驱动的磁流变液在两圆盘间的剪切传动 R MA h MR il MA r 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 21 页 图 流变液在两圆盘 间的周向流动 R 于如图 所示的磁流变液在两平行圆盘间的受剪流动，假设磁流变液为不可压缩流体，磁流变液对称稳态流动 ( 0， 0t)，流速只沿切向分布，忽略质量力，无外加应力，则方程 (简化为 2 0rz rr z r (式中， 由式 (知，磁流变液在两平行圆盘之间的流动是一个二维问题。在这种情况下，磁流变液的切向速度 u是 r 和 z 的函数，即 ( , )u u z r 。根据假设条件，可知 0u ，也就是说流速分量 u在 方向并不变化，沿各坐标方向的流速为 0( , )0r z (式中， r 为微圆环的半径， ( , )是磁流变液在圆盘厚度方向的角速度，它是 z和 r 的函数。 由于磁流变液在两圆盘间的流动方程 (一个非线性偏微分方程，剪切速率受两个方向的速度梯度的影响，无法得到解析解，因此必须应用数值解法。然而，一维本构方程（如 ）无法运用于数值解法。由本文第二章的分析可知，在外加磁场作用下，磁流变液的三维本构模型可表示为 ( 2 )0( 2 ) 0i j j J (1 2 h z 2 0 z r 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 22 页 式中，应变张量， G 是未屈服部分材料的弹性模量； 是被 屈服液体的粘度；y为屈服应力，)2(应变率张量， ( 2 ) ( 2 )22 J 。方程 (一维形式为 1 2 1 2121 2 1 212( 2 ) (当12 时，式 (为 构模型。然而，在本构方程 (，当剪切应变率趋于零时 (12 0 )，表观粘度 (12y)趋于无穷大，从而导致不连续，在数值计算中无法得到数值解。为了避免这种情况， 74对 型进行了修正以近似 表达磁流变液的流变行为 ( 2 )( 2 )yi j i (式中， 为修正系数。经过修正系数 的修正，在 型中类似固体未屈服的材料近似地由很高粘度的液体代替，如图 示。 图 型 柱坐标下应变率的一般形式为 212121212121)( ， 应变率各分量由速度分量表示，则 y减小 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 23 页 11 1 1()()221 1 1 1 1 1 1( ) ( )221 1 1( ) ( )22r r r z u z rr r ru u r r r r z u u ur z r z z (偏应力张量在极坐标系下的一般形式为 000根据假设条件和式 (方程 (化为 1 ( , )0 ( ) 021 ( , ) 1 ( , )( ) 0 ( )221 ( , )0 ( ) 02r z (变形率的第二不变量为 2 2 2( 2 )221 ()41 ( , ) ( , ) 4r z z r r z z r z (由于只有两个非零的变形率张量和应力张量分量，因此它们可以表示为矢量形式 ， 12 (为了简化，式中用 代替 ( , )表示 速度。 结合方程 ( (得到 构方程 (简化形式为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 24 页 222 (假设与主动盘相接触的磁流变液的流速与主动盘转速相同，1，沿从动盘方向磁流变液的流速递减并在从动盘处流速与从动盘转速相同，2。假设磁场只分布在内外半径之间。没有外加磁场时，磁流变液的屈服应力为零0 0y H ，此时磁流变液表现为牛顿流体。基于以上假设，要用到牛顿粘性方程 。由于两圆盘间的间隙很小，所以假设在顶部与底部之间速度承线性分布，于是，边界条件为 2 1 21 1 212121222( 0 , ) ( , ) ( , ) 0( , ) 0r R r Rh r R r z z z z (引入以下无量纲参数以使运动方程、本构方程和边界条件无量纲化 ，1 ，1 ，1 ，1 ， rr h ， zz h (使用这些无量纲参数，得到方程 ( ( (无量纲形式为 2 0 z r (2211 2 (3. 15b) 2 1 2121 2 22 2 2 ( 0 , ) ( 1 , ) 1 ( , ) 1 0 1 ( , ) 1 0 1r R r r z z z (3. 15c) 流动分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 25 页 由于无法解得偏微分方程组 (3. 15a)和 (3. 15b)的解析解，故应用有限差分法求解方程组 ( (数 值解。在此方法中，速度偏导数由有限差分公式代替，因此，偏微分方程组简化为一个代数方程组。只在节点处进行计算，而其他区域不参与计算，如图 示。 图 算区域及节点 算步骤如下 (1)由方程 (到 和的解析式。上述偏导数是速度的方程。 (2)速度偏导数由有限差 分公式代替。无量纲化的速度偏导数为 2222222 ( , 1 ) ( , 1 ) 2 ( 1 , ) ( 1 , ) 2 ( , 1 ) 2 ( , ) ( , 1 ) ( 1 , ) 2 ( , ) ( 1 , ) ( 1 , 1 ) ( 1 , 1 ) ( 1 , 1 ) ( 1 , 1 ) 4j i j i j i j i j i j i j i j i j i jr z h h 也用到。 (, )为节点 ),( 速度； 别为 r 向和 (3) 方程 (偏导数由代数方程代替。 j=1 i=1 j=m i=n j i z=0 z=h r=R1 r=R2 i, j hz hr i+1, j j i, i, j+1 i+1, j+1 i+1, j+1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 26 页 (4) 编写第 3 步中代数方程的 码。运用方程 (出的边界条件，求得每个节点的速度值。 基于上述理论，应用迭代有限差分法 并用 写程序计算获得角速度分布等值线，如图 示。分析计算中假设已知以下参数：1 25 ，2 50 ， 1 ， P a s ，1 1 0 0 s ，2 2 0 s ， 50 。从以上参数中可以求得无量纲参数为：1 25R ，2 50R ，2 ， 1785， 。 需要说明的是，厚度 h 远小于径向距离 12 ，但是为了说明的目的，尺寸并没有按比例绘制。 5 10 15 20 25 30 35 40 45 505101520253035404550图 速度分布等值线 he of 10 15 20 25 30 35 40 45 5051015202530354045500 h 1 r h 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 27 页 由图 知，磁流变液在两平行圆盘间剪切流动的角速度 ( , )在半径 此可以假设 ( , ) 0z r r ，角速度只是 z 的函数。于是，运动方程 (进一步简化为 0 (积分 (得 1z c (式中，1 (可知，在两平行圆盘间作剪切流动的磁流变液受到剪切应力处处相等。如果工作间隙中的磁流变液有一处地方作剪切屈服流动，则处处做剪切屈服流动，反之，如果有一处未 屈服则处处未屈服。经过简化后的运动方程 (，形式更简单，为了简化计算过程，可采用一维本构方程来描述磁流变液流变行为。一维流动本构方程可由 型来描述 0s (式中， m 、 为大于零的常数，由实验确定。剪应变率 为 d ( )d zr z (当 时，磁流变液处处未屈服，类似固体。工作间隙中的磁流变液的运动角速度处处相等且等输入和输出角速度 12()z (当 时，工作间隙中的磁流变液处处作剪切屈服流动，将式 (入 ( 11d ( ) 1 (积分 (，并应用边界条件：在 z=0 处， 2)( z ；在 z=h 处， 1)( z 。得流动角速度方程为 122 ()() zz h ( 传递转矩 对于如图 所示的磁流变液在两圆盘间的流动，设圆盘的工作面积为半径从 圆环，在半径 r 处取一微圆环面积 生的作用力为 为磁流变液的剪切应力；传递的转矩为 有 dM= 可知整个圆盘能传递的转矩为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 28 页 2122 r r (两平行圆盘间磁流变液 的传递转矩由两部分组成，分别为磁流变液本身粘度产生的转矩 M和由磁流变屈服应力 y 产生的转矩 设两圆盘工作间隙中的磁流变液全部屈服作剪切流动，则由方程 ( ( (磁流变液粘度产生的传递转矩 M为 22112 3 3 12212 2 ( ) ( )3RR m m mM d M r d r R (假设磁场强度在工作间隙中均匀分布，则由磁流变屈服应力 y 产生的转矩22112 3 3212 2 ()3 y yM d M r d r R R (所以在两圆盘间，磁流变液传递的转矩为 3 3 3 3 122 1 2 12 2 ( ) ( ) ( )33 m m M R R R ( 计算结果与分析 分析计算中磁流变液材料选 度 =s ，其剪切应力与剪应变率的关系如图 示。假设磁流变液工作间隙的内外半径分别为0 5 作间隙 h=1大输入角速度为 1300s。根据式 (算得无磁场作用时稀释系数 m 对两平行圆盘间磁流变液的最大粘性传递转矩的影响，如图 示。当稀释系数 m 分别为 1 时，最大粘性传递转矩分别为 图 知，稀释系数 m 对磁流变液的粘性 传递转矩有很大影响。 图 切应力与剪应变率的关系 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 29 页 根据式 (算得磁场强度对两平行圆盘间磁流变液传递转矩的影响，如图 示。由于传递转矩由磁流变液屈服应力产生而粘性转矩很小，于是可设m=1， Pas。当磁场强度分别为 50m、 100m 和 150递转矩分别为 达到饱和磁场强度 200m 时，传递转矩为 19 倍于零磁场时的最大粘性传递转矩 图 磁场作用下传递转矩与 m 的关系 m no 递转矩与磁场强度的关系 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 30 页 在外加磁场作用下，磁性金属颗粒沿磁力线方向形成链状结构。这种链状结构限制了流体的运动，因此改变了流体的流变行为。这种限制载液流动的结构的形成即是磁流变效应。磁性金属颗粒通常由羰基铁，铁粉，铁 /钴合金等磁饱和强度高的材料制成。磁流变液中的磁性金属颗粒体积百分含量可高达 50。磁性金属颗粒的尺寸取决于生产方法，通常是微米级的。对于不同的用途，可以选择和组合不同的颗粒尺寸。羰基铁颗粒的大小通常在 1米之间。一般地，磁性金属颗粒越大和百分含量越高磁流变液在外加磁场作用下所能提供的扭矩越大，但同时磁流变 液在零磁场下的粘度也越高。因此，材料的成分对磁流变效应的影响非常大。 添加剂包括稳定剂和表面活性剂。添加剂能起到分散磁性金属颗粒、防止流体触变、改进摩擦、防止腐蚀和磨损等作用。油脂或其他防触变添加剂可以用于改善磁流变液的稳定性、防止磁性金属颗粒沉淀。亚铁可以作为分散剂，硬脂酸钠或硬脂酸锂可作为防触变添加剂。添加剂要求能够控制液体的浓度、颗粒间的摩擦和沉淀并且在设计使用寿命期间性能稳定。 电流变效应的发生取决于静电场，而磁流变效应取决于磁场。磁流变产品的控制精度比等效电流变产品高 20 至 50 倍。所有这些磁流变技 术的优势使得基于磁流变技术的器件越来越引起科研人员的兴趣。由于解决了一些工业问题，对于磁流变液的应用无论是技术还是商业利润方面都已变得非常有前途，使得磁流变技术持续不断地发展。电流变液和磁流变液主要性能的比较如表 示。 磁流变液的组成内容主要包括三个基本部分，分别为：基础液、磁性金属颗粒和添加剂。 基础液的主要功能是作为磁性金属颗粒和添加剂的载液，对磁性金属颗粒进行