磁流变差速器的磁路设计与磁场分析

磁流变液差速器的磁路设计与磁场分析

摘要：磁流变液差速器是一种新型差速器，通过磁流变液的剪切应力传递动力，该剪切力随外加磁场变化而变化。本文利用磁路定理对磁流变液差速器进行磁路设计，利用ANSYS进行模拟仿真验证。通过分析和比较两种磁路模型产生磁感应强度的大小、均匀性以及磁力线是否垂直穿过摩擦片，体现本磁路设计的优越性，再对差速器进行结构改进，使磁流变液及摩擦片工作在最优磁场范围内。

关键词：磁流变液差速器；磁路设计；模拟仿真；均匀性；

Magnetic Circuit Design and Field Analysis of

Magnetorheological Differential

CHEN Zuobing, LIU Gang*, CHENG Haibin, TANG Shuai

(School of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

Abstract:Magnetorheological differential is a new type of differential, which transfers the power through shear stress of magnetorheological fluid. The shear stress changes when magnetic field changes. This paper designs magnetic circuit for magnetorheological differential by using the magnetic circuit theory, and makes simulation by using ANSYS. It compares two models and demonstrates the superiority of the magnetic circuit design by the magnetic induction intensity, uniformity, and the lines of the magnetic circuit vertically crosses the friction disc. Then it makes MRF and friction groups work in the optimal range of magnetic field by improving structure on differential.

Key Words: Magnetorheological differential; magnetic circuit design; simulation; uniformity;

1引言

磁流变液差速器是基于磁流变液的磁流变效应的新型差速器，通过控制外加磁场强度，调节磁流变液的粘度，从而实现不同差速转矩的分配，这种差速器具有锁紧系数大、可控性强、传递效率高等优点。磁流变液的性能及励磁线圈产生磁场是决定磁流变液差速器性能的关键，所以合理的磁路设计对差速器的性能非常重要，本文基于差速器结构进行磁路理论设计及利用ANSYS 进行电磁场仿真分析。

有相关文献研究磁流变液离合器的磁路分析以及多盘式离合器的磁路分析，但对磁流变液差速器的磁路分析非常少。从结构来看，磁流变液差速器的摩擦片的结构与多片式磁流变液离合器相似，但差速器的结构更复杂，尺寸更大，本文以磁流变液差速器初始模型进行磁路分析及电磁场仿真，最后进行结构优化改进。

2差速器结构

图1为磁流变液差速器的结构模型，主要由传统差速器结构和带磁流变液的摩擦片组结构组成。传统差速器结构包括半轴齿轮A、B，行星齿轮G，差速器壳体P

和从动锥齿轮R；带磁流变液的摩擦片组结构包括摩擦片组C，励磁线圈S。其中摩擦片组C由壳体P上的外摩擦片、半轴齿轮A上的内摩擦片及中间磁流变液组成。

图1 磁流变液差速器的结构模型

一般磁流变液差速器的励磁线圈在壳体内部，本差速器的励磁线圈却设计在壳体外部，这样有两大好处：一、防止壳体内磁流变液的泄漏腐蚀线圈；二、壳体外的励磁线圈方便设计与更换。

好的磁路设计满足三点要求：一、产生磁场的磁力线尽量垂直通过磁流变的摩擦片的盘面；二、

在工作区

1

2

域尽量产生均匀分布的磁场；三、减少磁通路径以减小磁降势。有文献将励磁线圈放在磁流变液的一侧或两侧，而本差速器的励磁线圈采用的是螺线管方式，其磁路更优于这两者，其磁流变液及摩擦片组都在螺线管内，这样既能产生垂直磁场，又是均匀磁场。

3 磁路设计

3.1 磁路模型及材料选择

图2为螺线管式磁路模型，其磁路由几部分组成：①为线圈固定环，②为导磁外板，③为差速器壳体，④为导磁内板，⑤为摩擦片固定环，⑥为内摩擦片，⑦为磁流变液，⑧为外摩擦片。线圈通电后，磁力线会沿线圈固定环、差速器壳体、导磁外板、导磁内板、内外摩擦片及磁流变液组成封闭回路。

图2 螺线管式磁路模型 表1 磁流变液差速器各部分材料

表1为磁流变液差速器磁路各部分材料，其中内外

摩擦片之间空隙为0.8mm 。通过分析比较，本设计的磁流变液差速器的磁流变液型号为MRF-40AG ，即体积分数为0.4的硅油基羰基磁流变液，通过实验测试得到其B-H ，见图3。

图3 MRF-40AG 的B-H 曲线

3.2 磁阻及电流的计算

为方便理论计算，对图2的磁路模型进行模型简化，得到下面的磁路等效示意图4。该等效图是在无漏磁及磁流变液各处的磁导率相同基础上建立的。

图4 磁路等效示意图

根据图2和图4以及各结构处的尺寸计算各部分的磁阻大小。

R m1=L 1πμ1 R 12?R 22 +InR 2?InR 3

πμ1L 2； R m2

=

InR

4?InR 72πμ2L 2；R m3=L 1

πμ3 R 3

2?R 42 ； R m4=L 444272；R m5=L 5

5425

2； R m6

=L 665262；R m7=L 7

75262； R m8=

L 8

πμ8 R 52?R 6

2 ； (1)

公式(1)中L1到L8为图2中各结构磁路的长度，单位m，R1到R7为图2中各结构到轴心的半径，单位m，μ1到μ8为各结构处的磁导率，单位N/ A2， R m1到 R m8为图4中各部分的磁阻，单位A2/Nm。

通过各磁阻的串并联关系可以计算得到总的磁阻R m=49015.95 A2/Nm，根据磁路定理可知单一回路的各段磁路的磁通量相等，即

Φ=B i A i (2)

式中B i为图2中第i段的平均磁感应强度，单位T；

A i为图2中第i段磁路面积，单位m2。

由图4可知，该磁路并非单一回路，有分支，但以R m5，R m6，R m7，R m8为主通道，可近似计算其总磁通量。而摩擦片组间隙处的磁流变液的磁感应强度一般工作在0.1T到0.6T，为防止实际情况下的漏磁、不同的磁导率、磁场不均匀等原因，设定最大磁感应强度B max=0.8T，由于在R m5，R m6，R m7，R m8处的磁感应强度近似相等，通过截面积可求出总的磁通量。

Φ=B7A7+2B5A5

=πR52?R62B max+2πR42?R52B max (3) NI0=ΦR m

=[πR52?R62+2πR42?R52]B max R m (4)

通过式(3)就可以计算出总磁通量Φ=0.018Wb，通过公式(4)就可以计算出工作点处达到要求的磁感应强度的所需磁动势NI0=882.29A。通过线圈允许的最大电流以及电流密度计算励磁线圈的导线计算直径。

d=2I max

πJ

(5)

式(5)为励磁线圈的导线铜芯直径计算公式，其中d 为励磁线圈的导线铜芯计算直径(mm)，I max为导线材料允许的最大电流(A)，J为导线的电流密度(A/mm2)。

根据电流的安全指标，取导线材料的最大允许电流I max=2.5A，以及导线的电流密度J=3A/mm2，由式(5)可计算出d=1.03mm。通过查漆包线铜线参数表可选d=1.12mm的漆包线，见下表2。

表2 漆包线的相关参数

为综合考虑线圈的绕线长度、工作电流以及结构尺寸，线圈的尺寸为10mm×104mm，则线圈层数X=10/1.23=8.13，线圈层数Y=104/1.23=84.55。所以线圈匝数可以取N=8×84=672，则能产生的882.29A的磁动势的流通电流大小为882.29/672=1.3A。其小于最大允许电流2.5A，这样也减少的电能损耗及产热量。

4电磁场分析

4.1ANSYS分析前处理

由于该差速器是轴对称模型，所以采用是磁场二维模型分析，在ANSYS中采用从上而下方法建立差速器二维模型，设置单元类型

PLANE53，网格尺寸为1mm，通过材料的磁导率以及B-H曲线添加各结构属性，然后定义模型外框为磁通量的平行边界，其中忽略漏磁，最后在线圈部分添加电流密度，本次模拟的励磁电流为1.0A，螺线管式励磁线圈的电流密度为646154A/ m2，双级励磁线圈的电流密度为604938 A/ m2。

4.2磁路仿真结果与分析

图5、图6为螺线管式励磁线圈(本设计)的磁力线分布和磁感应强度。

图5 螺线管式励磁线圈的磁力线分布

由图5可知在线圈的固定环处截面最小，所以磁力线最为密集，而摩擦片组内的磁力线是均匀分布而且都是垂直摩擦片盘面，总体看来磁力线分布均匀。

由图6可知磁感应强度最大在固定环处可达5.0T，而摩擦片组内的磁感应强度分布比较均匀，范围在0.6T 到1.2T左右，满足磁流变液的工作范围。

为体现本磁路设计的优点，将壳体外的螺线管式励磁线圈改为双级励磁线圈进行仿真分析，其磁力线分布及磁感应强度见图7和图8。

3

图6 螺线管式励磁线圈的磁感应强度

图7 双级励磁线圈的磁力线分布

由图7可知该结构的磁力线分布不均匀，特别是在摩擦片组的中心处几乎没有磁力线通过，而且也不是垂直穿过，这样严重影响磁流变液的工作。

图8 双级励磁线圈的磁感应强度

由图8可知在摩擦片组内的磁感应强度非常不均匀，部分区域的磁感应强度为0T，最大可达到1.3 T。所以通过比较，相比于双级励磁线圈的设计，螺线管式励磁线圈更为合理，更满足设计要求，这样得到的磁流变差速器的性能为最优。

5结论

通过对磁流变液差速器的磁路设计与模拟仿真得到如下的结论：

(1)相对壳体内的励磁线圈分布，采用壳体外的螺线管式励磁线圈分布在设计上更合理，在更换上更方便。(2)通过分析比较螺线管式的励磁线圈能够产生更加均匀的磁感应强度，保证磁流变液粘度均匀，受力均匀。

(3)采用该结构在激励电流为1.0A时，摩擦片组能够产生足够大的磁感应强度，可达到最高可达1.2T，可调节范围更广，总体上满足设计要求。

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ment of an automotive magnetorheological semi-act

ive differential. Mechatronics, 2014(24):426–435.

4

《磁现象和磁场》教学设计

教学评估 《磁现象和磁场》教学设计 教材分析：磁场是此现象发生的根本原因，也是把电和磁联系到一起的纽带和桥梁，让学生去理解和掌握磁场的概念和性质，是非常有必要的。 学情分析：九年级学生积极性、主动性较强，不过基础较为薄弱，容易凭想象和感觉去判断问题。 【教学目标】 一、知识与技能：理解掌握磁场的性质，会画磁感线。 二、过程与方法：恰当的运用类比来让学生理解新知识，用实验进行探究总结，化无形为有形，化空泛为具体，把知识落实到点上。 三、情感态度价值观：培养学生勤于思考善于思考的习惯，拥有实事求是，尊重自然规律的科学态度，不怕困难勇于探究的信心和决心，产生将科学服务于人类的意识和行动，拥有振兴中华的使命感和责任感。 【教学重点】理解掌握磁场。 【教学难点】如何认识磁场的存在，同时怎样把无形的磁场转化成有形的研究对象。 【教学方法】本节课采用实验探究法，启发式教学法，以合作学习和探究性学习为主。 【教学准备】吹风机、布条、条形磁铁、磁针、铜、铝、铁、钢钉、大头针、橡皮筋、铁屑、牙签筒（用来装铁屑）、摆放小磁针的小底座、实验纸板、自制的内部具有磁铁的“地球”。 【教学过程】 教学过 程 教师活动学生活动设计意图 创设问题情境，导入新课。老师做演示实验，具有磁铁的小车靠近磁 铁就会运动起来，不让学生看到磁铁，给 学生猜想为什么小车会运动，从而导入新 课。 观察显现并 且进行思考 回答。 目的是调 动学生学 习积极 性。

新课教学1、回顾小学学习过的关于磁的知识。 2、让学生通过实验来回顾磁铁的性质 （条形磁铁做实验，用磁铁吸引一个 小实验盒中的铁、铝、镍、橡皮筋、 钢钉、大头针等） 提问：*磁铁能吸引什么？ *磁铁各处的吸引力大小是否一样？ *铁和钢靠近磁铁后有何性质，是否具有磁性？ *指南针能指南北，实验中看看磁铁是否能指南北？ 3、归纳出磁性，磁极和磁化的概念。（也 就是简单的表面磁现象） 4、指南针可以指南北，我们实验中的磁 铁做出来的是不是在指南北啊？做实验 指南北，该如何改进实验器材？把磁铁做 成磁针，放在几乎没有摩擦力的支架上， 红端总是指向北方，叫做北极，白端总指 向南方，叫做南极。 5、引导学生思考为什么指南针能指南北。 用指南针演示指南北，指南针指南北有 条件：不受到别的外界因素的干扰。 用木棍和气流来影响指南针，受到外界 干扰后不能指南北，说明磁铁周围存在 着物质干扰磁针，这种物质我们把它叫 做磁场。 磁场磁针 6、磁场看不见摸不着，该如何去研究磁 场呢？类比于如何去研究风来研究磁场。 打开电吹风做实验，让学生猜想风是向哪 吹（利用自制的可以吹循环风教具），引 入风向线的概念，以及使用风向线有什么 好处。学生思考归纳得出研究风的方法。 风布条 同理也可利用磁针来研究磁场 磁场磁针 学生在老师 引导下思 考，由实验 回顾总结磁 的一些简单 现象，从生 活中如何去 判断风这种 看不见的物 质的经验去 考虑如何研 究磁场这种 看不见摸不 着的物质。 明确本节 课的目 的。试验 强化学生 的认识， 加深学生 的思考， 类比归纳 使得学生 由不同的 现象中得 出相似的 研究方 法，学会 把无形的 物质变得 具体化。 推测 作用 作用 推测

汽车差速器的设计与分析

摘要 本次毕业设计主要是对安装在驱动桥的两个半轴之间的差速器进行设计，主要涉及到了差速器非标准零件如齿轮结构和标准零件的设计计算，同时也介绍了差速器的发展现状和差速器的种类，对于差速器的方案选择和工作原理也作出了简略的说明。在设计中参考了大量的文献，因此对差速器的结构和作用有了更透彻的了解，通过利用CATIA软件对差速器进行建模工作，也让我在学习方面得到了提高。 关键词：半轴，差速器，齿轮结构

目录 1.引言 (1) 1.1汽车差速器研究的背景及意义 (1) 1.2汽车差速器国内外研究现状 (1) 1.2.1国外差速器生产企业的研究现状 (1) 1.2.2我国差速器行业市场的发展以及研究现状 (2) 1.3汽车差速器的功用及其分类 (3) 1.4毕业设计初始数据的来源与依据 (4) 1.5本章小结 (5) 2.差速器的设计方案 (6) 2.1差速器的方案选择及结构分析 (6) 2.2差速器的工作原理 (7) 2.3本章小结 (9) 3.差速器非标准零件的设计 (10) 3.1对称式行星齿轮的设计计算 (10) 3.1.1对称式差速器齿轮参数的确定 (10) 3.1.2差速器齿轮的几何计算图表 (15) 3.1.3差速器齿轮的强度计算 (17) 3.1.4差速器齿轮材料的选择 (18) 3.1.5差速器齿轮的设计方案 (19) 3.2差速器行星齿轮轴的设计计算 (19) 3.2.1行星齿轮轴的分类及选用 (19) 3.2.2行星齿轮轴的尺寸设计 (20) 3.2.3行星齿轮轴材料的选择 (20) 3.3差速器垫圈的设计计算 (20) 3.3.1半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 (21) 3.3.2行星齿轮球面垫圈的尺寸设计 (21) 3.4本章小结 (21) 4.差速器标准零件的选用 (22)

阻尼器设计

1.结构设计 2.工作原理 2.1磁流变液 磁流变液是在1948 年被Rabinow,J.发明的一种由非磁性基液（如矿物油、硅油等）、微小磁性颗粒、表面活性剂（也称稳定剂）等组合而成的智能型流体材料。在无磁场加入的条件下，磁流变液将表现为低粘度较强流动性的牛顿流体特性，加入磁场后，则会表现为高粘度低流动性的Bingham 流体特性。 非磁性基液是一种绝缘、耐腐蚀、化学性能稳定的有机液体。基液所拥有的特征是：粘度较低，磁流变液在没有磁场加入的条件下表现为低粘度状态，这样能够较好的降低磁流变液的零场粘度； 沸点高、凝固点较低，这样就可以确保磁流变液在温度变化波动较大的环境下工作依然可以保持较高的稳定性；较高的密度，能够保证磁流变液不会因沉降问题而无法正常使用； 无毒无味、廉价，保障其安全性的同时做到能够广泛使用。 微小磁性颗粒是一种可离散、可极化的软磁性固体颗粒，其单位是微米数量级的。其主要的特征有[5]： 低矫顽力，对于已经磁化过的液体，加较小的磁场就能够使其恢复零磁场状态，即拥有较高的保磁能力； 高磁导率，能够在弱磁场中获得较强的磁感应强度从而节约能量；磁滞回线狭窄、内聚力小； 磁性颗粒的体积应相对大一些，用于存贮更多的能量。 表面活性剂是可以增加溶液或混合物等稳定性的化学物质。在实际使用过程中，磁流变液比较容易出现沉降分层现象，所以需要在磁流变液中加入表面活性剂保证物理化学性能的平衡，减少分层、降低沉降。 2.2磁流变液的工作模式 磁流变液在外加磁场影响下出现磁流变效应现象，改变流体的表观粘度、流动状态，从而改变剪切屈服应力等参数，使输出的阻尼力能够实时变化，达到所期望的目的。现如今，磁路变液的一般工作模式有三类：流动式、剪切式及挤压式，如下图所示。 （a）流动式（b）剪切式（c）挤压式 图1-3 磁流变液工作模式 Fig. 1-3 MR fluid working mode 流动式：如图1-3（a）所示，在两块固定静止的磁极板中间具有充足的磁流变液，对磁流变液施加一个压力使其流过两磁极板，其中，两极板之间外加了与磁流变液运动方向垂直的磁场。当磁性液体经过磁场时，其流体特性与流动状态被改变从而产生剪切应力即阻尼力。改变线圈的输入电流强弱从而使磁场强度发生变化，阻尼力也会跟着变化，实现实时调节的效果。流动式多用于控制阀、阻尼器、电磁元件等的设计。

九年级物理全册 第20章 第1节《磁现象 磁场》教案 (新版)新人教版

第1节磁现象磁场 一、教学目标 1．知识与技能： 1）知道磁体周围存在磁场。 2）知道磁感线可用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的。 3）知道地球周围有磁场以及地磁场的南、北极。 2．过程与方法： 1）观察磁体之间的相互作用，感知磁场的存在。 2）通过观察磁体间的相互作用，提高学生的实验操作能力，观察、分析能力及概括能力。 3）通过感知磁场的存在，提高学生分析问题和抽象思维能力，使学生认识磁场的存在，渗透科学的思维方法。 3．情感态度和价值观： 1）通过了解我国古代对磁的研究方面取得的成就，进一步提高学习物理的兴趣。 2）通过感知磁场的存在，知道磁感线和地磁场，使学生养成良好的科学态度和求是精神，帮助学生树立探索科学的志向。 二、教学重点 1.知道磁铁的指向性和磁极间的相互作用。 2.知道什么是磁场、磁感线、地磁场和磁化。 三、教学难点 1.磁场和磁感线的认识。 2.被磁化的钢针磁极的判断。 四、教学器材 条形、蹄形磁体，铁、钴、镍片，铁屑，钢针，投影仪，投影片，挂图，微机，大头针，铁架台，细线，有关磁性材料的实物，图片（有些实验器材可布置学生自己准备），小磁针。 五、教学过程 （一）引入 这是一个朋友在瑞典北部城市科罗娜（KIRUNA）旅游时拍到的照片，你知道这是什么自然现

象吗？这就是传说中的极光，它是绚丽的、多变的、神秘的。长久以来、人们除了感叹极光的美丽，也在不停的寻找极光出现的原因，国内外也有很多关于极光的神话传说。随着科技的进步，人们才研究发现，这钟现象是和地球的磁场有着密切的关系的。这节课我们就来认识磁现象。 （二）新课进行 1．磁现象 在小学的时候中，我们就了解了简单的磁现象，同学们回忆一下，有哪些现象？学生发言，教师可以适时补充。例如磁铁能吸引铁；指南针可以指南北，帮助人们辨别方向；小磁针指南北；两磁铁可以相吸，其中一个换另一头就相斥等等。 磁现象与生产生活密切相关，具有较高的科学研究价值。从古代开始，很多人们就致力于对磁现象的研究，例如司南的发明，就为当时的航海提供了很大的便利。司南就是我国早期的指南针，由两部分组成。一部分是天然磁石制成的勺子形状，另一部分是水平光滑的“地盘”，静止的时候勺子的长柄就会指向南方。 （1）磁体 人们利用天然磁石制成各种形状的磁体，它们具有共同的性质，就是能够吸引钢铁一类的物质。演示操作，得出结论。 我们把铁、钴、镍片，橡皮，塑料尺等器材放在桌上摆好，用条形磁铁和蹄形磁铁分别接近它们，观察到磁铁能吸引铁片，能微弱地吸引钴片和镍片，不吸引橡皮和塑料尺。磁铁

九年级物理全册 20.1 磁现象 磁场教案(2)

名 师 优 秀 教 案 执教者：xx 时间：20xx年

20.1 磁现象磁场基本思路：学习目标： 知识与能力： 1、认识磁性、磁极、磁体、磁化。 2、知道磁体的类型、磁性材料的分类。 3、认识此现象的应用：记录信息、磁动力。 4、知道磁体周围存在磁场。 5、知道磁感线可用来形象描述磁场，知道磁感线方向的规定。 6、知道地球周围有磁场，知道地磁的南、北级。 过程与方法：培养学生解答电学问题的良好习惯。 情感态度与价值观：知道磁在日常生活、工业生产和科研中有着重要应用。 重点：熟练掌握磁性、磁极、磁体、磁化。 突破措施：磁感线可用来形象描述磁场，知道磁感线方向的规定。利用模型 难点：通过实验活动进行掌握。 突破措施：讲解典型例题 教法：实验探究法、分析归纳法 学法指导：实验探究法、讨论法. 教具: 多媒体电脑课件等。 教学过程： 预习导学： 1、磁体上的两端，叫做磁极。让磁体自由转动，静止下来后会一端指南，这个磁极叫，又叫；另一端会指北，叫。又叫。 2、磁极间相互作用特点是：。 3、，这种现象叫磁化。 深入探究: 1、磁现象 〔演示实验〕：拿一块磁铁，分别让它去接触铁片、钢片、铜片、硬币、塑料片、纸片，发现磁铁可以吸引铁片、钢片、硬币。介绍磁铁还可以吸引金属钴。 课后练习 1、甲、乙两根钢棒，若用甲棒的一端靠近乙棒的某一端时，有吸引作用；若用甲棒的(1)、叫磁性； 叫做磁体。 介绍不同形状的磁体。 〔演示实验〕：将一些大头针均匀撒在讲台上，用一块磁铁去接触或靠近大头针， 发现：磁体上吸引的大头针数目较多。 (2)、磁极：。磁体有个磁极。 〔演示实验〕：用一个支架支起一个小磁针，让小磁针在平面内自由转动，发现静 止后小磁针会。多做几次，也是如此。就是根 据这个原理制造出来的。 (3)、叫南极，又叫。 叫北极，又叫。 〔演示实验〕：将一根条形磁铁甲用细线悬挂起来，另一根条形磁铁乙的N极分别 去靠近甲的N极和S极，再用乙的S极分别去靠近甲的N极和S极，观察现象可得 去结论： (4)、、。 2、磁化 〔演示实验〕：拿一根铁棒去靠近或接触大头针，会发现铁棒不能吸引大头针，然 后在铁棒的上方放一根条磁铁，在让它去靠近或接触大头针，会发现大头针 被。 ，叫做磁化。介绍一些磁化方 法。 板书设计： 课后反思：

普通锥齿轮差速器设计

第一章绪论 汽车行驶时,左、右车轮在同一时间内所滚过的路程往往不等。例如，转弯时内、外两侧车轮行程显然不同，即外侧车轮滚过的距离大于内侧车轮；汽车在不平路面上行驶时，由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过的路程不等；即使在平直路面上行驶，由于轮胎气压、轮胎符合、胎面磨损程度不同以及制造误差等因素的影响，也会引起左、右车轮因滚动半径不同而使左、右车轮行程不等。如果驱动桥的左、右、车轮刚性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上滑移或滑转。这不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操纵性能恶化。为了防止这些现象的发生，汽车左、右驱动轮间都装有轮间差速器，从而保证了驱动桥两侧车轮在行程不等时具有不同的旋转角速度，满足了汽车行驶运动学的要求；在多桥驱动汽车上还常装有轴间差速器，以提高通过性，同时避免在驱动桥间产生功率循环及由此引起的附加载荷，使传动系零件损坏、轮胎磨损和增加燃料消耗等。 差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。差速器按其结构特征不同，分为齿轮、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。 本次设计选择的是对称锥齿轮式差速器中的普通锥齿轮式差速器。

第二章 普通锥齿轮差速器基本原理 普通锥齿轮差速器由于结构简单、工作平稳可靠，一直广泛用于一般使用条件下的汽车驱动桥中。图2-1为其示意图，图中ω0为差速器壳的角速度； ω1、ω2分别为左、右两半轴的角速 度；To 为差速器壳接受的转矩；T r 为 差速器的内摩擦力矩；T 1、T 2分别为左、右两半轴对差速器的 反转矩。 图2-1 普通锥齿轮式差速器示意图 根据运动分析可得 ω1+ω2＝2ω0 (2 - 1) 显然，当一侧半轴不转时，另一侧半轴将以两倍的差速器壳体角速度旋转；当差速器壳体不转时，左右半轴将等速反向旋转。 根据力矩平衡可得 T0 T2T1T0T1-T2{ =+= (2 - 2) 差速器性能常以锁紧系数k 是来表征，定义为差速器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比，由下式确定 K=r T /0T (2 - 3) 结合式(5—24)可得 k ) -0.5T0(1T1k ) 0.5T0(1T2{ =+= (2 - 4) 定义快慢转半轴的转矩比kb=T2/T1,则kb 与k 之间有

磁流变式汽车减振器设计-开题报告

毕业设计（论文）开题报告 学生姓名系部汽车与交通工程学 院 专业、班级 指导教师姓名职称副教授从事 专业 车辆工程是否外聘□是√否 题目名称磁流变式汽车减振器的设计 一、课题研究现状、选题目的和意义 （1）课题研究现状 磁流变阻尼器因其具有结构简单、控制方便、响应速度快、消耗功率小、抗污染能力强和输出力大、阻尼力连续可调等优点，它利用了磁流变液在磁场作用下能在毫秒级的时间内从牛顿流体转变成具有一定屈服强度的黏塑性体的智能特性，仅需要很小的能量输入就能产生较大的阻尼力，尤其适合在土木结构的抗风抗震中应用。在汽车、机械、土木建筑等的振动领域得到了广泛的应用和发展。现有的磁流变阻尼器的工作模式有阀式、剪切式、挤压式、剪切阀式。磁流变阻尼器已成为汽车半主动悬架系统中的研究热点。 近几年，对于磁流变阻尼器研究主要关于两个方面，对磁流变阻尼器优化方面的研究和对磁流变阻尼器控制策略的研究。 对于磁流变阻尼器研究关于优化方面的内容主要集中于结构参数的优化以及磁路优化等方面。现在就这两方面内容对其进行介绍。 1）磁流变阻尼器结构参数优化 为了提高磁流变阻尼器的可调范围和可控力值，需要对磁流变阻尼器的结构参数进行优化，以使其阻尼性能达到最佳。在早期的磁流变阻尼器的研究中，主要对单一目标函数进行优化，以得到最佳的结构关键尺寸，如间隙大小，有效长度及线圈匝数等。 西北工业大学的邓长华等人对双出杆磁流变阻尼器结构参数进行优化，其仅选择可调范围作为目标函数，利用MA TLAB优化出线圈匝数、阻尼通道厚度以及阻尼通道长度。 西安交通大学的吴龙等人从磁流变阻尼器设计原理入手，采用Bingham轴对称理论模型对小型单出杆式磁流变阻尼器进行了结构参数的优化研究。其选取推导出的有效长度公式为目标函数，利用MATLAB优化工具箱进行优化，确定相关参数值代回原阻尼力及可调范围公式反复比对，已达到最佳效果。 对于阻尼力或可调范围的这种单目标优化，涉及到的设计参数比较少，在计算过程上仅从磁学角度考虑结构参数对阻尼力的影响，优化的效果上讲，具有一定的局限性。近几年的结果优化中出现了一些针对阻尼力和可调范围等从力学和磁学双重角度考虑的多目标优化方法。 比较早的是烟台大学的陈义宝等人采用灰色系统理论的关联度计算方法，对磁流变阻尼器的结构参数进行优化设计，其选定阻尼力可调范围、粘性阻尼力和可调阻尼力作为优化目标，利用优化软件库OPB2对设计主要参数进行多目标参数优化。 哈尔滨工业大学的关新春等人以阻尼力和可调信数为优化目标，以磁流变阻尼器关键结构参数为变量，；利用多目标遗传算法，在优化软件modeFRONTIER中对磁流变阻尼器进行优化设计和分析。以及南京理工大学的张莉等人，安徽科技学院的易勇等人运用相应的软件工具和方法，对磁流变阻尼器进行了相应的多目标优化方面的研究。 2）磁流变阻尼器磁路优化 磁流变阻尼器设计磁路的目的是将磁通量引导并集中到环形间隙中的活性磁流变液区，最大限度地降低磁芯材料及非工作磁流变液区中的能量损失，保证足够的横截面积降低磁芯材料中的磁阻。在磁路的设计过程中，所得到的结构参数结果是多样化的，而且每种结果使磁流变减振器发挥的效能

汽车磁流变阻尼器的结构设计

汽车磁流变阻尼器的结构设计 Structure design of Automobile Magneto-rheological Damper 摘要 磁流变阻尼器是一种以新型的智能材料磁流变体作为阻尼器的工作液，并在阻尼器的活塞轴上缠绕电磁线圈，线圈产生的磁场作用于磁流变液，通过控制电磁线圈电流的大小来改变磁流变体的粘度，达到阻尼力可调要求的装置。磁流变阻尼器作为优秀的半主动控制器件, 具有结构简单、体积小、能耗低、响应速度快、阻尼力连续可调、易于与计算机控制相结合等优点。目前，磁流变阻尼器已被广泛运用于各种场合的振动控制，汽车磁流变阻尼器也已被广泛研究和应用。 本文在研究了磁流变液材料的组成、磁流变液效应及其主要特征、磁流变液的主要性能的基础上，根据阻尼力的要求和机械设计基本理论，确立了磁流变阻尼器的基本结构参数尺寸及主要部件材料的选用，并以此为基础进行了磁路设计，得出了活塞的磁路结构。在机械设计基本理论的指导下，计算得出磁流变阻尼器的结构参尺寸数，并应用AutoCAD及UG制图软件，画出汽车磁流变阻尼器的装配图，建立磁流变阻尼器的三维立体模型，分析影响磁流变阻尼器工作性能的主要因素。 【关键词】磁流变阻尼器；磁流变液；磁路设计；AutoCAD；UG

Abstract Magneto-rheological damper is a damper that using a variant of magnetic flow material as the working fluid damper, and the piston axis in damper on magnetic coil winding, coils in the field of MRF, through controlling the size of the magnetic coil currents to change the viscosity of the magnetic fluid variant, damping adjustable requirements. MR damper as excellent semi-active control device, it has simple structure, small volume, low energy consumption, fast response and damping force of continuous adjustable, easy and combining computer control etc. At present, MR damper has been widely used in various occasions. The main research of the paper are that introduces MR fluid material composition, MR fluid effect and the main characteristics of MRF. According to the requirements of the damping force and the basic theory of mechanical design, to establish the basic structure size of the MR damper and main material selection of parts. To calculation the size of the structure, draw AutoCAD drawings of MR damper automobile assembly. Using UG software, establish 3d modeling of MR damper. Analysis on the main factors of MR effect. 【Key words 】MR damper；Magneto-rheological(MR)fluids；magnetic circuit design；AutoCAD；UG

高中物理新课程磁现象和磁场教学设计案例

高中物理新课程磁现象和磁场教学设 计案例 高中物理新课程磁现象和磁场教学设计案例 发布者：李昌茂 内容:选修3-1第三章《磁现象和磁场》(普通高中课程标准实验教科书) 教材分析 磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场（太阳、月亮等），故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之间存在普遍联系观点的重要教学点，是学生在以后学习物理、

研究物理问题中应有的一种思想和观点。 学生分析 磁场的基本知识在初中学习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，并且大部分学生可能知道电与磁的联系，但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，故通过多媒体手段让学生能了解地磁场、太阳的磁场和自然界的一些现象的联系（如黑子、极光等），满足学生渴望获取新知识的需求。 教学目标 一、知识与技能 1、让学生自己总结生活中与磁有关的现象，了解现实生活中的各种磁现象和应用，培养学生的总结、归纳能力。 2、通过实验了解磁与磁、磁与电的相互作用，掌握电流磁效应现象。使学生具有普遍联系事物的能力，培养观察实验能力和分析、推理等思维能力。

差速器设计3.31分析

差速器设计 在车辆行驶过程中，会碰到多种情形的车况，导致左右车轮的行走的里程不同，即左右车轮会以不同的速度行驶，即会有左右车轮的转速不同。例如： （1）汽车在进行转弯时，外侧的车轮要经过更多的路程，速度要比内侧车轮速度大； （2）当车辆上的货物装的左右不均匀时，两侧车轮也会产生速度差； （3）当两侧车轮的气压不相等时，会导致车轮外径大小不同，导致速度差； （4）当一侧车轮碰到有阻碍，另一侧没有阻碍或是两侧车轮都碰到阻碍，但阻碍的情况不同时，也会有速度差； （5）当两侧车轮的磨损状况不同时，也会导致车轮大小不同，或者是受到的摩檫力矩大小不同，产生速度差； 所以从上述列出的几种情况中可以得出这样一个结论，即使是在直线道路上行驶，左右车轮也会不可避免地出现速度差。如果此时两侧车轮是由一根驱动轴驱动，那么传给两侧车轮的转速一样，那么无论是在什么路况下行驶，必然会发生车轮的滑移或者滑转现象。在这种情况下，轮胎的损耗将比正常情况下的损耗剧烈，同时也使得发动机的功率得不到充分的发挥。另一方面也会使得车辆不能按照预订的要求行驶，可能造成危险。为了使车轮相对地面的滑磨尽量减少，因此在驱动桥中安装有差速器，并通过两侧半轴驱动车轮，使得两侧的车轮可以以不同的速度行驶，使车轮接近纯滚动。 差速器按结构可分为齿轮式、凸轮式、涡轮式和牙嵌式等多种型式。在一般用途的汽车上，差速器常选择对称锥齿轮式差速器。它的特点是，左右两个半轴齿轮大小相同，然后将转矩分配给左右两个驱动轮。因此此次设计选用对称式锥齿轮式差速器。 差速器结构： P147图 差速器壳由左右两半组成，用螺栓固定在一起整个壳体的两端以锥形滚柱轴承支承在主传动壳体的支座内，上面用螺钉固定着轴承盖。两轴承的外端装有调整圈，用以调整轴承的紧度。并能配合主动齿轮轴轴承壳与壳体之间的调整垫片，调整主动，从动锥齿轮的啮合间隙和啮合印痕。为了防止松动，在调整圈外缘齿间装有锁片，锁片用螺钉固定在轴承盖上。 十字轴的4个轴颈分别装在差速器壳的轴孔内，其中心线与差速器的分界面重合。从动齿轮固定在差速器壳体上，当从动齿轮转动时，便带动差速器壳体和十字轴一起转动。 4个行星齿轮分别活动地装在十字轴轴颈上，两个半轴齿轮分别装在十字轴的左右两侧，与4个行星齿轮常啮合，半轴齿轮的延长套内表面制有花键，与半轴内端部用花键连接，这样就把十字轴传来的动力经4个行星齿轮和2个半轴齿轮分别传给两个半轴。行星齿轮背面做成球面，以保证更好地使半轴齿轮正确啮和以及定中心。 行星齿轮和半轴齿轮在转动时，其背面和差速器壳体会造成相互磨损，为减少磨损，在它们之间要装有止推垫片，那么就可用垫片的磨损来减少差速器和半轴的磨损，当磨损到一定程度时，只需更换垫片即可，这样既延长了主要零件的使用寿命，又便于维修。另外，差速器工作时，齿轮又和各轴颈及支座之间有相对的转动，为保证它们之间的润滑，在十字轴上铣有平面，并在齿轮的齿间钻有小孔，供润滑油循环进行润滑。在差速器壳上还制有窗孔，以确保壳中的润滑油能进出差速器。 差速器工作原理 P148

基于磁流变液的回转式阻尼器设计与有限元分析

第20卷第4期宁波大学学报（理工版）V ol.20 No.4 2007年12月JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE ) Dec. 2008 文章编号:1001-5132（2007）04-0547-05 基于磁流变液的回转式阻尼器设计与有限元分析 苏会强，郑堤 （宁波大学工学院，浙江宁波 315211） 摘要：根据磁流变液在磁场作用下可进行固－液转换的特点，设计了一种回转式阻尼器，并建立了相应的阻尼器力矩模型，又利用ANSYS 9.0软件对其磁场分布进行了仿真. 总结了设计磁流变阻尼器应注意的问题，为磁流变液阻尼器的结构设计和制作提供了相应的理论依据. 关键词：回转式磁流变阻尼器；磁场分析；有限元分析 中图分类号：TH138 文献标识码：A 磁流变液(Magneto Rheological Fluid，MRF)是当前智能材料研究领域中的一个重要分支. 它在无外磁场作用下，具有良好的流动性；而在磁场作用下，可在毫秒级时间内从牛顿流体变为剪切屈服应力较高的Bingham粘塑性体，其表观粘度可增大2个数量级以上，呈现类似固体的力学性质，且这种转变是可控、连续和可逆[1]. 近年来，磁流变液及其应用器件的研究引起了国内外学者和工业界的广泛兴趣，美、日、俄、法、德等发达国家均投入了巨大的财力和物力开展这方面的研究. 目前，磁流变液在汽车、机械、航空、建筑及医疗等领域具有广泛的应用前景，被认为是未来极具前途的智能材料之一. 针对各种不同的工程应用对象，研究者们主要采用试验研究法研究和开发相应的磁流变阻尼器. 当应用对象和目的不同时，磁流变阻尼器的励磁磁路、器件结构及材料属性也将改变，相应的磁流变阻尼器也需作必要的更新设计与开发，并反复进行试制和测试以满足工程要求. 通常，这种试验研究方法会增加磁流变阻尼器的研究成本和新产品的开发周期，在一定程度上制约了磁流变阻尼器的工程应用推广. 有限元法(Finite Element Method，FEM)是目前工程技术领域中实用性强、应用广泛的数值模拟方法之一. 有限元仿真分析工具ANSYS则是基于有限元法的大型数值模拟软件，其中的电磁场分析模块ANSYS/Emag可用来求解电磁场的多方面问题，如磁力线、磁感应强度、磁场强度、涡流、电磁力、电场分布和电感等[1]. 而回转式阻尼器可作为回转机械的实时、可控的加载装置，本文将就其结构的设计和其磁场有限元分布等问题作一些探讨研究. 1回转式阻尼器的设计 1.1阻尼器的工作原理 基于磁流变液的回转式阻尼器通常工作在剪切模式，磁流变液作为传动介质充满在阻尼圆盘与壳体的间隙中，阻尼盘利用间隙中的磁流变液剪切应力产生负载力矩，且负载力矩随外加磁场的变化

磁现象和磁场教学设计

第一节磁现象和磁场教学设计 教材分析 内容分析 磁现象和磁场是本章的第一节，从整章节的知识安排来看，本节是初中内容的基础上，介绍基本磁现象、磁效应和地磁场，特别是着重介绍了在科学史上有里程碑的意义的奥斯特实验和STS的重要素材“指南针与郑和下西洋”本节内容重点是电流的磁效应和磁场概念的形成。通过演示实验或视频，对初中知识复习概况并从科学与人文两个角度提升认识，为后续学习打下基础。 学情分析 磁场的基本知识在初中的学习中已经有所接触，学生在生活中，对磁现象有一定的了解。磁与电的相互作用相对抽象，学生对电与磁的研究不够深入。然而学生对磁场在生活中应用是很感兴趣的，因此在课堂中可以通过信息技术手段让学生了解地磁场和自然界中的一些现象如黑子、极光等，以此激发学生学习物理的兴趣。 教学目标 知识与技能 1.列举磁现象在生活、生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注电 与磁的现代技术发展。 2.了解电流的磁效应，了解电流的磁效应发现过程，体会奥斯特发现的重要意义 3.知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。 4.理解磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。 过程与方法 1.利用类比法、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去理解磁场的客观实在性情感态度与价值观 1、养成学生的物理思维能力和科学研究的态度； 2、通过趣味实验的演示与参与激发学生的求知欲与创新欲。 教学重点、难点 重点：电流的磁效应和磁场概念的形成难点：磁场的物质性和基本性质。 教学过程 一、新课引入（观看视频） 视频引入，播放4名小朋友在30秒钟内拉动整列磁悬浮列车视频以此激发学生学习物理的兴趣。 教师：磁悬浮列车依据什么原理做成的呢？通过本节课的学习，你就会获取你所想要的答案。让我们一起来学习今天的内容----磁现象和磁场 、新课教学

九年级物理《磁现象 磁场》教学设计

《磁现象磁场》教学设计 江苏南京29中致远校区殷发金 一、教学目标 （一）知识与技能 1．结合实例了解简单的磁现象。 2．通过实验认识磁极，知道磁极间的相互作用。 3．通过实验认识磁场。 4．知道地磁场。 （二）过程与方法 知道利用磁感线可以用来形象地描述磁场，会用磁感线描述磁体周围磁场分布状况。 （三）情感态度和价值观 了解我国古代四大发明之一的指南针，我国古代对地磁场的认识，增强民族自豪感和使命感，进一步激发学习物理的兴趣。 二、教学重难点 本节中的磁体及磁场是后面建立电磁联系了解电磁现象的基础，通过实验知道磁体周围存在磁场，虽然看不见摸不着，但它是客观存在的，这个概念比较抽象，很难从直观的角度对磁场有感兴的认识。磁场在磁体周围是实际存在的，磁极间的相互作用就是靠磁场来发生的，磁场对放入其中的磁体有力的作用。我们借助于小磁针，来了解磁体周围磁场的分布，这是通过磁场对放入其中的磁体的作用来反映磁场的，物理中有很多是利用了这种方法来研究看不见摸不着的物理量的。为了形象的表示磁体周围的磁场，可以利用磁感线来描述磁场，磁感线的引入是给磁场建立了模型，磁感线只是磁场的模型，所以磁感线在实际中是不存在的。我们利用磁感线的疏密来表示磁场的强弱；磁感线上某点的切线方向表示磁场方向。会用磁感线来描述磁体周围的磁场，在磁体的外部磁感线从磁体的N极指向S极，磁体的磁极处磁感线较密，并且磁感线不能相交，会出常见磁体周围的磁感线，如条形磁体、U形磁体等。 重点：知道磁体周围存在磁场，会用磁感线描述磁体周围的磁场状况。 难点：认识磁场的存在，用磁感线来描述磁场。 三、教学策略

可以通过实例先了解生活中的磁现象，知道磁体对含铁、钴、镍等金属的物体有吸引力，古代的指南针、现代的各种磁卡磁带都是磁体的应用。利用条形磁体吸引铁粉实验，使学生认识到磁体的磁性分布是不均匀的，磁性较强的两端叫磁极，提出两个磁极是否相同的问题。通过实验发现，当磁体悬挂自由旋转时，磁体停留的方向都是相同的，提出磁体的N、S极，通过实验得出磁极间相互作用的规律。磁体间不接触，它们的相互作用是如何发生的呢？提出磁场的猜想，如何验证磁体周围存在磁场呢？可以通过磁场的性质来研究它，磁场对放入其中的磁体会有力的作用，在磁体的周围放一些小磁针，观察小磁针静止时的指向，磁体周围磁场的方向是有规律的，从磁体的N极指向S极。为了研究磁体周围磁场的分布情况，可以在磁体周围撒一些铁粉，这些铁粉被磁化成一个个小磁体，观察铁粉的分布，为了形象的表示出磁场的分布及方向，引入磁感线的概念，根据铁粉的分布画出磁体的磁感线。最后思考指南针为什么指南？得出地球就是一个大的磁体，它的周围存在磁场，即地磁场，根据指南针的指向，判断地磁场的磁极。 四、教学资源准备 各种形状的磁体（条形磁体、U形磁体、小磁针）、细线、铁架台、小磁针若干、地球仪、铁钉、回形针、铁粉、玻璃板、磁卡、磁带、多媒体课件整合网络、实物投影等。 五、教学过程

汽车差速器三维建模设计

差速器设计 汽车在行驶过程中，左、右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，如转弯时内侧车轮行程比外侧车轮短；左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮接触的路面条件不同，行驶阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行驶或直线行驶，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左、右车轮间都装有轮间差速器。在多桥驱动的汽车上还常装有轴间差速器，以提高通过性，同时避免在驱动桥间产生功率循环及由此引起的附加载荷、传动系零件损坏、轮胎磨损和燃料消耗等。 差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同角速度转动。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。 一、差速器结构形式选择 (一)齿轮式差速器 汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。他又可分为普通 锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器 和强制锁止式差速器等 1．普通锥齿轮式差速器 由于普通锥齿轮式差速器结 构简单、工作平稳可靠，所以广泛 应用于一般使用条件的汽车驱动 桥中。图5—19为其示意图，图中 ω0为差速器壳的角速度；ω1、ω 2分别为左、右两半轴的角速度； To为差速器壳接受的转矩；T r为差速器的内摩擦力矩；T1、T2分别为左、右两半轴对差速器的反转矩。 根据运动分析可得 ω1+ω2＝2ω0 (5—23) 显然，当一侧半轴不转时，另一侧半轴将以两倍的差速器壳体角速度旋转；当

深入理理解磁流变阻尼器的工作原理

深入理解磁流变阻尼器的3种工作模式 磁流变液（MRF）是一种新型的智能材料。之所以称之为智能材料，主要体现在其特性上，也是其中一些优越于电流变材料的一些属性。鉴于目前大多数的关于磁流变材料的应用都是与电流变材料（ER）相比较，在这里，我们只是简单的将MR与ER做对比。 一般应用MR做材料的应用主要是考虑到MR以下几个重要特征： 1、磁流变效应：这个也是MR应用的理论基础。具体来说就是磁流 变液的流动特性会随着所加磁场而变化。在未加磁场的时候，磁 流变液表现为液体状态，而一旦加入磁场，磁流变液中随机分布 的极化粒子沿磁场方向成链状或柱状结构，表现为固体状态，并 且一个变化的过程非常短暂（毫秒级）。而且由液体状态转变为 固体状态的过程是可逆的。一旦磁场消除，磁流变液又会回到液 体状态。 2、对杂质污染不敏感。磁流变液中可能会有的杂质（比如水）对磁 流变效应的影响不大。应用这个特点就能够对磁流变液进行广泛 的应用了。 3、磁流变液的相对工作温度范围相对比较大。一般来说，可能 在-40-150摄氏度之间。这个温度范围已经能满足很多应用的需 求。 4、使磁流变液工作的电压相对比较小。大概只要12-24V的电压。 在以上特征基础知识之上，下面说下基于磁流变液技术的阻尼器的常用3种工作模式，首先给出这三种模式的原理图，从左到右分别为流动模式（flow mode）、剪切模式（shear mode）和挤压模式（squeeze mode），这三种模式都是应用流体力学中的平板模型原理。

1、流动模式：所谓流动模式是指两极板固定不动，两极板之间充满 磁流变液，在垂直加载于两极板之间的磁场作用下，磁流变液的流变特性发生改变，从而使推动磁流变液流动的活塞所受的阻力发生变化，从而达到利用外加磁场控制阻尼力的目的。 2、剪切模式：所谓剪切模式则是指在工作过程中，两极板不固定而 是在不断的运动，这两个运动的极板之间充满磁流变液，在外加垂直磁场的作用下，磁流变液的流动特性发生变化，从而使推动极板运动的活塞所受的阻力发生变化，达到外加磁场控制阻尼力的目的。 3、挤压模式：挤压模式是在两极板之间充满磁流变液，磁流变液受 到两极板之间的挤压力而向四周流动，外加磁场作用与两极板之间的磁流变液而使磁流变液的流动特性发生变化，两极板的运动方向与所加磁场方向平行。 4、混合模式：混合模式是结合了模式与剪切两种模式。在汽车阻尼 器里面应用较多。 一般来说，应用于汽车上面的磁流变阻尼器不单独采用以上三种模式，而是采用流动模式和剪切模式相结合的方式，也就是通常所说的混合模式，这主要是考虑到汽车悬架阻尼器的行程比较大，而且在结构尺寸和结构强度上要求比较严格。但是也有分别使用基于以上三种模式的阻尼器。而挤压模式由于其行程比较小，主要应用于较小的仪器，如光学等方面。 具体基于以上几种模式的阻尼器的设计可以查阅相关文献。其中混合

磁现象教学设计教案

磁现象教学设计教案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

物理八年级下册第九章电和磁 全章概述 天荣中学黎娜 一．地位 本章书的知识点比较独立，但仍需要基础的电学知识，而且也是为下一章《信息的传递》的学习奠定了基础。本章知识和应用在现代社会中相当重要，能很好的激发学生学习物理，解决实际问题的能力。但是除了“磁现象”知识简单易懂外，，其他知识比较抽象难懂，因此教材注重的是学生的亲身体验与感悟，注重知识的实际应用，理论要求不高，整章书的总体要求处于初级水平上。所以，教师在教学过程中应该多注意培养学生的观察力、想象力，以及从实验事实出发，归纳概括概念、规律的能力和应用理论知识解决实际问题的能力训练。教师可是多设计小实验，让学生能充分的动手动脑的学习知识，体验学习物理的快乐。 二．主要内容 本章书主要讲磁现象，电流的磁场，电磁铁的应用，电动机，电磁感应及其应用。其实可分为三条线路：一是磁体和电流周围存在磁场，从而引出生活中的应用电磁铁；二是磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用，从而引出生活中的应用电动机；三是电磁感应现象及其应用于发电机。 三．重点和难点 本章重点是揭示电和磁的相互联系及相互作用，让学生在已有电学知识的基础上探究“电生磁”和“磁生电”的辩证关系，是学生体会大自然的奥妙。本章书的难点是技术应用方面：电磁继电器、电动机的换向器作用，发电机的原理。本章的教学难点是组织学生动手探究活动达到课程目标中关于“过程与方法”“情感态度与价值观”的要求。 四．实验说明 本章知识的趣味性和应用性比较强，可根据学校的资源安排多个小实验，使学生保持对物理学科的学习兴趣。按照书本的基本要求，分组探究实验有3个，演示实验

差速器设计说明书

学号成绩 汽车专业综合实践说明书 设计名称：汽车差速器设计 设计时间 2012年 6月 系别机电工程系 专业汽车服务工程 班级 姓名 指导教师 2012 年 06 月 18日

目 录 任务设计书 已知条件：（1）假设地面的附着系数足够大； （2）发动机到主传动主动齿轮的传动效率96.0=w η； （3）车速度允许误差为±3%； （4）工作情况：每天工作16小时，连续运转，载荷较平稳； （5）工作环境：湿度和粉尘含量设为正常状态，环境最高温度为30 度； （6）要求齿轮使用寿命为17年（每年按300天计，每天平均10小时）； （7）生产批量：中等。 （8）半轴齿轮、行星齿轮齿数，可参考同类车型选定，也可自己设计。 （9）主传动比、转矩比参数选择不得雷同。 差速器的功用类型及组成 差速器——能使同一驱动桥的左右车轮或两驱动桥之间以不同角速度旋转，并传递转矩的机构。起轮间差速作用的称为轮间差速器，起桥间作用的称桥间（轴间）差速器。轮间差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动轮以不同的转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动。 1.齿轮式差速器 齿轮式差速器有圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。 按两侧的输出转矩是否相等，齿轮差速器有对称式（等转矩式）和不对称式（不等转矩式）。目前汽车上广泛采用的是对称式锥齿轮差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它又可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器等。其结构见下图：

2.滑块凸轮式差速器 图二—2为双排径向滑块凸轮式差速器。 差速器的主动件是与差速器壳1连接在一起的套，套上有两排径向孔，滑块2装于孔中并可作径向滑动。滑块两端分别与差速器的从动元件内凸轮4和外凸轮3接触。内、外凸轮分别与左、右半轴用花键连接。当差速器传递动力时，主动套带动滑块并通过滑块带动内、外凸轮旋转，同时允许内、外凸轮转速不等。理论上凸轮形线应是阿基米德螺线，为加工简单起见，可用圆弧曲线代替。