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圆盘式磁流变制动器仿真优化设计 - 农业机械学报.PDF

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2015年 10月 农 业 机 械 学 报 第 46卷 第 10期 doi:10.6041/j.issn.10001298.2015.10.049 圆盘式磁流变制动器仿真优化设计 李志华 喻 军 曾 宁 原龙昊 (杭州电子科技大学机械工程学院,杭州 310018) 摘要:为了改进磁流变制动器的性能,提出了一种基于结构与磁路耦合模型仿真分析的优化设计方法。该方法以 最大化制动器的制动力矩和最小化制动器的质量为目标,采用变动权系数的策略将多目标化为单目标,然后运用 ANSYS的参数化有限元仿真优化工具进行优化求解,得到磁流变制动器的最佳几何参数。在此基础上,加工制造 出实物样机,设计并搭建磁流变制动器性能测试平台,实验和仿真结果表明该设计方案能较好满足制动器的制动 力矩和磁路设计的要求。 关键词:磁流变制动器 有限元分析 优化设计 中图分类号:U46351;TP3919 文献标识码:A 文章编号:10001298(2015)10036406 SimulationandOptimizationDesignofDisctype MagnetorheologicalBrake LiZhihua YuJun ZengNing YuanLonghao (CollegeofMechanicalEngineering,HangzhouDianziUniversity,Hangzhou310018,China) Abstract:Magnetorheologicalbrake(MRB)isanewbrakebywiredevice.Itconsistsofrotatingdisk immersedinaMRfluidandenclosedinanelectromagnet,wheretheyieldstressofthefluidvariesasa functionofthemagneticfieldappliedbytheelectromagnet.BasedonBinghammodel,thetorqueformula ofdisctypeMRBwaspresented,andthecouplingrelationshipbetweenitsstructureandmagneticcircuit wasanalyzed.AnoptimizationdesignmethodforthedisctypeMRBwasproposedbasedonthe simulationanalysisofcouplingmodelofstructureandmagneticcircuit.Maximizingbrakingtorqueand minimizingbrakeweightweretakenasoptimizationobjectives,andthemultiobjectivewasconvertedinto singleobjectivebythevariableweights.Anoptimizationprocedurebasedontheparameterizedfinite elementanalysisofANSYSintegratedwithanoptimizationtoolwasusedtoobtainoptimaldesignscheme ofMRB.TheprototypeofMRBwasfabricatedandtestedtoevaluateitsperformance.Theexperiment benchsystemofMRBwasdeveloped.Experimentalandsimulationresultsshowedthatthedesigned schemeofMRBcanmeetthebrakingtorquerequirementsandthedesigningdemandsofmagneticcircuit. Keywords:Magnetorheologic
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