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基于智能材料的手部康复训练器设计(4)

时间:2020-09-24 10:55来源:毕业论文
2 基于磁流变液的流变电机 2.1 磁流变液 2.1.1 磁流变液及磁流变效应 磁流变液是一种具有发展前途和工程应用价值的新型智能材料。性能良好的磁流变液在

2 基于磁流变液的流变电机

2.1 磁流变液

2.1.1 磁流变液及磁流变效应

磁流变液是一种具有发展前途和工程应用价值的新型智能材料。性能良好的磁流变液在磁场的作用下能产生明显的磁流变效应,即在液态和固态之间进行快速可逆的转化,这种转化是在毫秒量级的时间内完成的。在该过程中,磁流变液的粘度保持连续、无级变化,整个转化过程极快,且可控,能耗极小[12]。

未加磁场时,磁流变液的流变学特性与普通牛顿流体(是指在任意小外力的作用下即能流动的流体,并且流动的速度梯度( )与所加的切应力( )的大小成正比)相似,若加一中等强度的磁场作用时,其表观粘度系数增加两个数量级以上,当磁流变液受到一强磁场作用时,就会变成类似“固体”的状态,流动性消失。一旦撤掉磁场后,又恢复成原来状态。

一般认为,磁流变液的工作是通过离散在载液中的可极化粒子实现的,如图2.1所示。粒子的平均直径在 ~ 范围内,无磁场作用时,粒子自由分散在载液中,当有磁场作用时,这些粒子在磁场作用下相互吸引,沿着 极和 极之间的磁力线在两极间形成粒子链,从而产生了抗剪切屈服应力,宏观上表现为粘度的增大,磁场越强,粒子链越粗且越稳定,抗剪切能力越强[13]。当磁场移去之后,磁流变液又立即恢复到自由流动状态。当外加的剪切力低于其屈服应力时,粘稠的磁流变液相当于韧性的固体,当外力超过其屈服应力时,韧性则被剪断,呈现出流体的特征。

 磁流变液的磁流变效应

2.1.2 磁流变液的工作模式

磁流变器件的工作模式总体上采取三种基本的设计形式:(1)管道流模式,(2)直接剪切模式,(3)挤压模式,如图2.2所示。

管道流模式是将磁流变液置于两个固定的平行极板间,施加的磁场为零时,只需施加很小的压力磁流变液就能顺利流过平行极板,施加的磁场增大时,平行极板间的磁流变液粘度变大,必须增大施加的压力才能推动磁流变液流过平行极板,该模式是依靠平行极板两端的压力差驱动磁流变液产生阻尼力如图2.2(a)。,该模式通过极板的移动切割磁流变液产生阻尼力如图2.2(b)。挤压模式将力施加于一只极板使它向另一只极板移动,该模式只能用于微小运动、大阻尼力场合。

基于智能材料的手部康复训练器设计(4):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_61465.html
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