《中国石油大学(华东)自主创新科研计划项目申请书(2016)1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中国石油大学(华东)自主创新科研计划项目申请书(2016)1（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、编号： 中国石油大学（华东）自主创新科研计划项目申 请 书项目名称： 磁流变液制动特性的实验研究 所属学科： 物理学 研究期限： 2016年3月至2016年12月 申 请 人： 李津宁 承担单位： 联系电话： 手机： 17854217638 E-mail: L 年 月 日填12填 写 说 明1各项内容要认真填写,文字表达明确、严谨、扼要。2文字叙述部分用宋体小4号字。3申请书内容统一用A4纸打印，报送纸质材料一式三份，并提交与纸质材料内容一致的电子版。4申请者向所在学院团委申报，由团委组织专家教授进行审查、立项，并签署意见。对符合要求的申请课题统一报送校团委。5关于校自主创新科研计划项目的资助
2、范围和要求，请参阅中国石油大学（华东）自主创新科研计划项目管理办法。一、简表申请人信息姓名李津宁性别男出生年月1月10日学位本科职称学生研究方向应用物理所属科研机构理学院项目信息项目名称磁流变液制动特性的实验研究隶属学科物理学类型：C申请金额（万元）0.3起止时间2016年3月到12月指导教师陈文娟主题词（3个）磁流变液；制动特性；实验装置成果形式A:专著、论文 B：专利 C：软件 D：样机、样品 E：其它项目组成员姓名所在单位职称现研究方向或从事专业项目摘要（限400字以内）：磁流变液是一种新型智能材料，在无外加磁场作用时表现出流动性良好的液体状态，并且在外加磁场的作用下可短时间(毫秒级)内
3、增加2个数量级以上的表观粘度，呈现类似固体的力学性质，并且粘度呈连续、无极、可逆变化，即一旦撤掉磁场后，又还原为流动的液体。整个转化过程极快，易于控制，能耗极小，可实现实时主动控制。因此，基于磁流变液的这种特性，它可以被用来制作制动装置。目前对磁流变液制动特性的研究都还处于起步阶段，并且国内研究较少，特别是对磁流变液制动特性的研究主要集中于仿真与理论阶段。因此为了对磁流变液的制动特性进行研究，本项目设计了一套研究磁流变液制动特性的实验装置，该装置通过测量磁场和转速两者与制动力矩之间的变化关系，对磁流变液的制动特性进行研究。本装置由三个模块构成：驱动控制模块、数据采集处理模块、磁流变液制动器模块
4、。通过三个模块的配合，实现对磁流变液制动特性的研究。 二、立项依据 (项目的研究意义、国内外研究现状分析、科学依据等。附主要的参考文献)（一）研究意义磁流变液是一种新型智能材料，在外加磁场作用下可在毫秒级的时间内实现由低粘度易流动的流体与高粘度难流动的流体之间的连续可逆转换。基于磁流变液设计的制动器与传统的制动器相比具有制动响应快、无噪声、性质稳定等优点。但是目前尚未完全弄清磁流变液在磁场作用下的力学特性，几乎没有一种可行的理论来指导适合用于制动器的磁流变液的制备，理论研究显现瓶颈，所以通过实验的方法引导理论研究，对磁流变液制动性能的实验研究就十分必要。（二）国内外研究现状分析与科学依据磁流变
5、液自上世纪年代受到重视至今取得了快速发展，目前国外已有十几个国家投入巨资，对磁流变及其应用进行了大量的研究，并对该项目进行加速研究和开发，都竞相发展这一技术。例如，Bolter等人分析了磁流变液在阻尼器中流动的模式，主要模式有剪切流动模式、挤压流动模式和压力驱动流动模式，以及混合流动模式；Bica分析了磁流变液流过减振器中同心圆筒组成的环形间隙，在外加磁场下和零磁场下的阻尼力之比；Yalcintas分析了磁流变离合器的转矩传递能力，发现转矩随外加磁场的增加而增大；Kuzhir等人分析了磁流变液在多孔介质的阀中的流动，并建立了压力梯度与外加磁场强度的关系。在国内, 对磁流变液的研究相对而言比较落
6、后,目前中科院物理所、复旦大学、武汉理工大学、上海交大和电子科大等部分学校相继开展了磁流变液的研究工作,廖昌荣等人对微型汽车用磁流变阻尼器的设计原理、方法及实验进行了深度的研究；黄金等人研究了磁流变液在离合器中的应用，建立了磁流变离合器的设计方法。总体而言，目前对磁流变液的性质的研究多处于理论与仿真阶段，所以对磁流变液制动特性的实验研究尤为重要。本项目通过设计的实验装置对磁流变液的制动特性进行研究，有过往的研究理论作为支撑，有可靠的技术保证。参考文献：1宋宇.磁流变液ABS制动器结构研究与性能仿真D. 东北林业大学,载运工具运用工程,20112华文林.磁流变液制动器的设计与研究D .湖北，武汉
7、理工大学，2002，43 刘成.磁流变液制动器的分析与设计D. 重庆理工大学， 机械设计及理论， 2010， 硕士4 廖昌荣，余淼，陈伟民等. 汽车磁流变减振器设计原理及实验测试，中国机械工程.2002，13（16）：1391-13945何亚东，黄金枝. 智能磁流变阻尼器的半主动控制研究. 振动工程学报，2003，16（2）：198-2026 倪建华、张智谦、张可等. 一种新型的磁流变阻尼器及其在半主动控制车辆悬架中的应用研究机械科学与技术，2004，23（1）：7-10 7 黄金，杨岩，魏玉卿等. 圆筒式磁流变液制动原理及转矩分析，固体力学学报, 2002，23: 25-298Bica I.
8、 Damper with magnetorheological suspension.Journal of Magnetism and Magnetic Materials.2002,241(2-3): 196-2009 Carlson J D, Matthis W, Toscano J R. Smart prosthetics based on magnetorheological fluids. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 2001, 4332: 308-31610 Shi
9、mada K, Akagami Y, Fujita T, et al. Characteristics of magnetic compound fluid (MCF) in a rotating rheometer. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Vol: 252, November, 2002, 252: 235-23711 Kuzhir P, Bossis G, Bashtovoi V, et al. Flow of magnetorheological fluid through porous media. European
10、Journal of Mechanics - B/Fluids. 2003, 22(4): 331-343三、研究方案（1研究目标、研究内容和拟解决的关键问题；2拟采取的技术路线；3可行性分析）1研究目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标通过自主设计的实验装置对磁流变液制动特性进行研究。研究内容（1）装置的设计与制作：对磁流变液制动特性实验装置进行设计并制作实物（2）制动特性的研究：通过实验装置测量的转速，磁感应强度等数据对磁流变液制动特性进行研究。拟解决问题（1） 磁流变液制动器模块的设计与制作（2） 单片机程序的设计（3） 对磁流变液制动特性的研究2.拟采取的技术路线：本项目通过制作的实
11、验装置研究磁流变液制动特性。该装置中的磁流变液制动器模块能够产生近似匀强的磁场，并且可以通过控制电流的大小简单方便地实现对磁场强度的定量调节。驱动模块由直流电机、惯性飞轮组成。电机加速时，飞轮吸收贮存能量，制动时，飞轮释放能量，模拟制动器负载。转速传感器与特斯拉计组成的数据采集模块将所测得转速与磁感应强度信息传递给单片机，由单片机处理并显示。将测得的实验数据进行分析，并通过对数据分析实现对磁流变液的制动特性研究。3可行性分析为了研究磁流变液制动特性，本项目设计的实验装置具备测量磁场大小、制动力矩以及电机转速的条件。其中实验装置的制动器模块使用多层密绕长直螺线管来产生匀强磁场作为磁流变液产生流变
12、效应的激发信号，采用外置的特斯拉计来记录磁感应强度的大小，利用霍尔元件测速传感器进行转速的检测，并且可以将检测到的信息通过单片机上的LCD液晶显示屏上实时显示，磁流变液的制动力矩通过单片机检测的制动时间与惯性飞轮的质量来间接测量。将实验数据记录，通过分析转速与制动力矩的关系、电流与制动力矩的关系，研究磁流变液的制动特性。实验装置各模块关系图如下：图1模块关系图 四、本项目的特色与创新之处1. 通过实验装置对磁流变液的制动特性进行研究，为今后的磁流变液的应用提供依据。2. 应用单片机与传感器配合记录实验数据，数据更加准确，采集更加方便。3. 模块化设计，方便装置各组成成分的安装与升级。4. 通过
13、测量磁场和转速两者与制动力矩之间的变化关系来研究磁流变液制动特性。五、年度研究计划和预期成果（以三个月为单位）2016年4月到6月，查阅文献。 2016年7月到9月，完成装置的制作，采集数据。2016年10月到12月，发表论文。 六、研究工作基础（1与本项目有关的工作积累和已取得的成绩；2已具备的实验条件，尚缺少的实验条件和拟解决的途径）1.前期工作 前期对磁流变液的制动特性进行了初步研究，对所需要设计的部分一些参数进行了仿真。在此基础上已经设计制作出了一种磁流变液制动装置，该装置可以实现基于磁流变液的制动模拟，装置如下图所示：2.前期成果：基于磁流变液的智能制动系统演示仪实用新型专利已授权，
14、专利号：ZL 2015 2 0650242.5 相关论文磁流变液制动特性演示仪的研制已收到实验技术与管理录用通知。3.已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法(1)团队成员对该项目有深入的了解，前期理论和实践准备完善。(2)依托大学物理演示实验室平台硬件设施齐全。(3)需要对装置进一步升级，减少实验装置本身的摩擦，采用不同励磁线圈与惯性飞轮的组合，测量出多组数据。(4)缺少资金支持七、申请者和项目组主要成员简介（学历和研究工作简历。主要科技成果、取得的发明创造、核心刊物发表论文情况、获得奖励等。并附主要代表性成果5项（篇）以内。成员介绍限三人。若为研究生创新项目需指明导师及其简介）1.成员介绍李津宁 应用物理2014级本科生，具备较强的C语言编程能力和电路设计能力，具备熟练地论文写作经验。科技比赛： 中国石油大学“第十四届电子设计大赛”二等奖论文发表：磁流变液制动特性演示仪的研制已收到实验技术与管理录用通知。专利申请：基于磁流变液的智能制动系统演示仪（实用新型，已授权，专利号
