电磁热智能材料传动技术

本书探究磁流变液与形状记忆合金两类典型智能材料复合技术及应用，提出电磁热智能材料复合传动方法，系统、全面地介绍电磁热智能复合传动机理及应用的近期新研究成果。本书主要内容包括磁流变液与形状记忆合金及其性能、电磁热智能材料传动理论、电磁热智能材料传动分析与设计、电磁热智能材料复合传动装置、电热形状记忆合金弹簧与磁流变传动实验。

目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 磁流变液国内外研究现状 2
1.2.1 磁流变液性能 3
1.2.2 磁流变液应用 5
1.3 形状记忆合金发展与应用 9
1.3.1 形状记忆合金性能 10
1.3.2 形状记忆合金应用 11
1.4 形状记忆合金与磁流变液复合传动技术 13
1.4.1 形状记忆合金驱动的磁流变液传动 13
1.4.2 形状记忆合金挤压的磁流变液传动 14
1.4.3 形状记忆合金弹簧摩擦与磁流变液复合传动 15
参考文献 16
第2章 电磁热智能材料 28
2.1 磁流变液及其性能 28
2.1.1 磁流变液组成 28
2.1.2 磁流变液分类 31
2.1.3 磁流变效应 31
2.1.4 磁流变液本构模型 34
2.1.5 磁流变液工作模式 36
2.1.6 磁流变液性能 37
2.2 形状记忆合金及其性能 47
2.2.1 形状记忆效应 47
2.2.2 超弹性 48
2.2.3 经典形状记忆合金本构模型 49
2.2.4 形状记忆合金剪切本构模型 60
参考文献 63
第3章 电磁热智能材料传动理论 68
3.1 电磁热智能材料传动概述 68
3.1.1 定义 68
3.1.2 工作原理 69
3.1.3 特点 70
3.2 磁流变液传动形式 70
3.2.1 磁流变液工作间隙结构 71
3.2.2 磁流变液受力 72
3.3 磁流变液剪切传动 73
3.3.1 圆盘式剪切传动 73
3.3.2 圆筒式剪切传动 77
3.3.3 圆锥式剪切传动 81
3.3.4 圆弧式剪切传动 82
3.3.5 球形剪切传动 83
3.4 磁流变液挤压传动 85
3.4.1 平行圆盘间挤压传动 85
3.4.2 偏心挤压传动 90
3.4.3 椭圆挤压传动 93
3.5 磁流变液压力驱动传动 96
3.5.1 圆筒内压力驱动传动 96
3.5.2 矩形管内压力驱动传动 101
3.6 磁流变液剪切挤压传动 104
3.6.1 两圆盘间流动 104
3.6.2 压力分布 106
3.7 磁流变液摩擦传动 108
3.7.1 滑动摩擦机理 108
3.7.2 刚性体在弹性体上滑动 109
3.7.3 刚性体在刚性体上滑动 110
3.7.4 接触摩擦传动 113
参考文献 124
第4章 电磁热智能材料传动分析与设计 126
4.1 电磁场基本公式与分析 126
4.1.1 毕奥-萨伐尔定律 126
4.1.2 安培环路定律 130
4.1.3 磁通量和磁感应强度 134
4.1.4 磁化和磁导率 135
4.1.5 磁场边界条件 137
4.1.6 磁路分析 138
4.2 热场基本原理与分析 143
4.2.1 热传导 143
4.2.2 热对流 144
4.2.3 热辐射 145
4.2.4 传热过程和传热系数 146
4.2.5 导热问题的数学描写 148
4.2.6 热场有限元分析 152
4.3 磁流变液分析与设计 155
4.3.1 磁流变液器件的失效形式和设计准则 156
4.3.2 磁流变器件的关键几何尺寸 157
4.3.3 磁流变器件用磁流变液的主要性能 165
4.3.4 圆筒式磁流变离合器的设计方法 171
4.4 形状记忆合金驱动器件 172
4.4.1 圆柱螺旋弹簧分析与设计 172
4.4.2 平面蜗卷弹簧分析与设计 178
4.4.3 电热形状记忆合金弹簧分析与设计 180
4.4.4 形状记忆合金有限元分析 185
参考文献 188
第5章 电磁热智能材料复合传动装置 191
5.1 磁流变液与电热形状记忆合金弹簧滑块摩擦复合传动装置 191
5.1.1 复合传动装置工作原理 191
5.1.2 传动装置转矩性能分析 192
5.2 形状记忆合金与磁流变交替传动装置性能 197
5.2.1 交替传动装置工作原理 197
5.2.2 磁场有限元分析 198
5.2.3 装置传动转矩分析 200
5.3 形状记忆合金驱动的变体积分数磁流变液制动装置 202
5.3.1 复合制动装置工作原理 202
5.3.2 制动器转矩性能分析 204
5.3.3 制动转矩分析 208
5.4 形状记忆合金与磁流变联合制动器 209
5.4.1 联合制动器工作原理 209
5.4.2 制动器转矩性能分析 210
5.4.3 高温下的磁流变液性能 212
5.5 形状记忆合金弹簧驱动的圆盘式变面积磁流变传动装置 215
5.5.1 传动装置工作原理 215
5.5.2 传动装置转矩性能分析 216
5.6 单变双筒式磁流变联合传动装置 219
5.6.1 联合传动装置工作原理 219
5.6.2 磁场分析 220
5.6.3 形状记忆合金弹簧驱动特性及温度影响 222
5.6.4 转矩分析 224
5.7 电磁力与形状记忆合金挤压的圆盘式磁流变传动装置 226
5.7.1 复合传动装置工作原理 226
5.7.2 传动装置转矩性能分析 227
5.8 电磁挤压的多盘式磁流变液传动 232
5.8.1 复合传动装置工作原理 232
5.8.2 传动装置转矩性能分析 232
5.8.3 挤压强化及转矩特性分析 235
5.9 圆锥式磁流变与形状记忆合金复合传动装置 237
5.9.1 复合传动装置工作原理 237
5.9.2 传动装置转矩性能分析 238
5.10 圆弧式磁流变与形状记忆合金复合传动装置 242
5.10.1 复合传动装置工作原理 242
5.10.2 传动装置转矩性能分析 243
5.11 高温形状记忆合金挤压的圆盘式MR制动器性能 248
5.11.1 复合制动器工作原理 248
5.11.2 制动器性能分析 249
5.12 SMA与磁流变液楔挤自加压复合传动装置 253
5.12.1 复合传动装置工作原理 253
5.12.2 传动原理分析 254
5.12.3 传动装置转矩分析 256
参考文献 261
第6章 电热形状记忆合金弹簧与磁流变传动实验 263
6.1 数字全息显微测量磁流变液实验系统 263
6.1.1 数字全息显微测量微流场原理 263
6.1.2 实验装置及参数 264
6.1.3 磁流变液全息图记录 265
6.1.4 磁流变液全息图重建及实验数据分析 265
6.1.5 电子显微镜对比实验 269
6.2 磁流变液性能测试实验 271
6.2.1 磁流变液流变特性 271
6.2.2 实验装置与设置 271
6.2.3 磁感应强度对磁流变液的影响 274
6.2.4 体积分数对磁流变液的影响 275
6.2.5 剪切应变率对磁流变液的影响 276
6.2.6 温度对磁流变液的影响 278
6.3 形状记忆合金弹簧特性实验 278
6.3.1 位移受限下形状记忆合金弹簧输出力与温度的关系 279
6.3.2 形状记忆合金弹簧输出位移与温度的关系 282
6.4 电热形状记忆合金弹簧热机械性能实验 284
6.4.1 电热形状记忆合金弹簧工作原理 284
6.4.2 实验装置与设置 285
6.4.3 回复力驱动性能 287
6.4.4 位移驱动性能 291
6.4.5 位移-回复力复合驱动性能 293
6.5 磁流变液传动特性测试 295
6.5.1 磁流变液在两平行剪切盘间的传动性能实验 295
6.5.2 形状记忆合金驱动的圆筒式磁流变液传动性能实验 297
6.6 磁流变液与形状记忆合金复合传动性能试验 303
6.6.1 磁流变液与形状记忆合金复合传动性能实验方案 303
6.6.2 磁流变液与形状记忆合金复合传动性能实验原理 304
6.6.3 磁流变液与形状记忆合金复合传动样机结构及主要参数 305
6.6.4 复合传动性能实验内容及方法 307
6.6.5 复合传动性能实验结果分析 308
6.7 电磁挤压的磁流变制动器试验 312
6.7.1 实验装置与设置 312
6.7.2 实验结果及分析 314
参考文献 315