热效应下形状记忆合金驱动的磁流变传动机理与应用

针对目前传统硅油传动在高温下传递性能差以致传动失效等缺点，提出了一种热效应下形状记忆合金驱动的磁流变液传动方法，其输出转速可随温度变化而变化；从形状记忆合金热效应机理出发，建立能驱动磁流变液进入工作间隙和驱动电流控制器的形状记忆合金弹簧输出行程与温度、应力应变、材料参数及尺寸参数的关系；从磁流变液流变特性机理出发，建立热效应下磁流变传力与温度、磁流变液材料参数、磁场参数、运动参数以及关键几何参数的关系；从磁流变传动性能出发，建立工作间隙与传力可控比、高温下磁流变液的粘度、磁饱和下磁流变液的屈服应力及运动参数的关系。

形状记忆合金（SMA)和磁流变液(MRF)作为新型智能材料，其力学性能可由热场或磁场进行连续控制。因其独特的力学性能及其广阔的应用前景，引起了国内外学者对SMA和MRF材料及其应用器件研究的高度重视。. 项目的主要研究内容及重要结果如下：.1) 分析了热效应下SMA驱动的MRF剪切传动、压力驱动传动及挤压传动工作原理，研究结果表明：其传动性能可由温度和磁场连续控制。.2) 分析了SMA的热力学特性，建立了SMA弹簧驱动力及输出行程的方程，结果表明：其驱动和输出特性可由温度连续控制。.3) 分析了在外加磁场作用下MRF产生磁流变效应机理，基于链化模型，建立了MRF的屈服应力方程。.4)建立了形状记忆合金驱动的MRF在剪切、压力驱动和挤压三种模式中的流动和传力方程；研究结果表明：MRF在器件中的流动是呈粘塑性流动，随着外加磁场的增加，MRF传力增大。.5) 研究了热效应下SMA弹簧驱动的MRF离合器设计方法，研究了此离合器多目标（MRF材料参数、磁场参数及关键几何尺寸参数）的优化设计，建立了离合器中两圆盘间的MRF有效间隙及有效体积的方程。.6) 在实验方法研究和实验平台建立方面.（1）建立了热效应下SMA弹簧输出行程及驱动特性影响的实验方法及装置，验证了热效应下SMA弹簧的设计理论和方法的正确性。.（2）建立了利用数字全息显微技术对MRF在三维空间的微观结构测量方法及装置，分析了MRF在磁场中的磁链结构、链化速度、响应时间以及受力情况；.（3）对圆盘式MRF剪切传动特性进行了实验，并将理论分析结果与实验结果进行了对比分析，结果表明所建理论方程的正确性；.（4）建立了SMA驱动的MRF离合器性能实验方法及装置，测试了SMA和MRF材料参数、磁场参数、温度及关键几何尺寸参数对离合器功能的影响。. 项目的科学意义如下：.1）建立的MRF屈服应力方程，为优化MRF的参数设计，制造性能良好的MRF提供了科学依据。.2)建立的MRF流动及传力方程，揭示了MRF的流动本质及传力机理。.3）建立的MRF有效间隙及有效体积的方程，为磁流变离合器的关键几何尺寸的设计提供了理论依据。