1、本科毕业论文（20届）磁流变弹性体剪切工作模式减振结构的设计所在学院专业班级机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月I摘要摘要磁流变弹性材料是一种新型的智能材料。随着材料科学的进步以及人类生活需求的不断提高，其作为一种新型的智能材料，越来越多的引起学术界的关注。本文主要研究的是磁流变弹性体在剪切工作模式下的减振结构设计。基于这点，本文首先介绍了磁流变弹性体的性能及其制备，接下来再考察磁流变弹性体减振的基本原理。在磁流变减振原理的基础上，提出了磁流变弹性体剪切模式的减振结构的概念设计，绘制出结构简图，分析结构的可行性、连接件的选择、尺寸的制定等。确定整体方案后画出磁流变弹性体剪
2、切工作模式减振结构的装配图以及一些重要零件图。关键词磁流变弹性体；剪切模式；减振；概念设计ABSTRACTABSTRACTMAGNETICELASTICMATERIALISANEWTYPEOFSMARTMATERIALSWITHTHEADVANCESINMATERIALSSCIENCEANDTHEINCREASINGDEMANDFORHUMANLIFE,ANEWMATERIAL,ATTRACTSINCREASINGATTENTIONOFSCHOLARSTHISTHESISISTHESTUDYOFMAGNETORHEOLOGICALELASTOMERINSHEARMODEOFVIBRATIONU
3、NDERTHESTRUCTURALDESIGNBASEDONTHIS,THISTHESISINTRODUCESTHEPERFORMANCEOFAMAGNETORHEOLOGICALELASTOMERFIRSTANDTHENINVESTIGATETHEBASICPRINCIPLESOFDAMPINGSTRUCTUREBASEONTHEBASICPRINCIPLESOFDAMPINGSTRUCTURE,THETHESISPRESENTEDTHECONCEPTUALDESIGN,TOGETHERWITHTHEENGINEERINGDRAWINGS,ANALYZEDTHEFEASIBILITYOFTH
4、ESTRUCTURE,THECHOICEOFCONNECTIONS,SIZEOFTHEFORMULATIONANDSOONAFTERDETERMININGTHEOVERALLPROGRAM,ITACCOMPLISHEDTHEASSEMBLYDRAWINGOFTHEVIBRATIONSTRUCTUREDOFMAGNETORHEOLOGICALIIELASTOMERINSHEARMODEANDTHEENGINEERINGDRAWINGSOFSOMEIMPORTANTPARTSKEYWORDSMAGNETORHEOLOGICALELASTOMERS；SHEARMODE；DAMPING；CONCEPT
5、UALDESIGNIII目录摘要IABSTRACTI目录III1引言12磁流变弹性体的发展历史与研究现状221国外研究历史及现状222国内研究历史及现状223磁流变弹性体得发展趋势33磁流变弹性体531磁流变弹性体的研制5311颗粒的研制5312颗粒在不同基体的分布5313添加剂对磁流变效应的影响632磁流变弹性体的研制7321磁流变弹性体的磁流变效应7322磁流变弹性体力学性能的理论表征8323磁流变弹性体的工作模式104磁流变弹性体剪切模式减振结构设计1141动力吸振器11411机械式频率可调动力吸振器11412磁流变弹性体自调谐式吸振器及其优化控制1242磁流变弹性体剪切工作模式减振结构
6、自主设计135磁流变弹性体剪切模式减振结构设计分析1551尺寸选择15511底座和垫板的尺寸15512磁流变弹性体的尺寸15513导磁骨架的尺寸16514减振对象的尺寸1652连接件选择17IV521垫板与支撑杆的连接17522垫板与导磁骨架的连接1753弹簧的选择186结论与展望21参考文献22致谢错误未定义书签。附录错误未定义书签。1引言磁流变材料是智能材料的一种，在磁流变家族中，受到关注最多的主要分为它的液态（磁流变液）与固态（磁流变弹性体）两种。磁流变液是一种由低磁导率的母液、软磁性微粒以及添加剂组成的一种混合物。在不外加磁场的状态下，它呈现与牛顿流体相近的性质。但是附加上磁场以后，流
7、体会呈现完全不同的性质。简单来说它会呈现固体属性，具有剪切屈服强度，表现粘度会大大增加，可高达几个数量级。当我们卸掉磁场之后，材料的性能也将随之复原，它的反应时间相当之短，可以在瞬间完成。然而磁流变液具有很大的局限性，比如说稳定性差、容易沉降、颗粒容易磨损等。对于上述所描述的缺点，经过共同的研究开发，出现了一种新型磁控智能材料，也就是我们课题研究的磁流变弹性体。它是将微米级软磁性颗粒分散于橡胶或硅油等介质中，形成一定的固体结构后得到。磁流变弹性体的各种性能如电学以及力学性能会随着磁场的变化而改变。它不仅拥有磁流变弹性体的优点，而且又克服了磁流变液的缺点，所以在最近的几年成为研究的热点，发展进度
8、也很快。我们主要研究的是运用于机械传动方面的，尤其是减振方面。所以本文将对磁流变弹性体的制备和减振方面的应用等做一个大概论述，然后设计磁流变弹性体剪切工作模式下的减振结构，并完成装配图以及部分重要零件图。22磁流变弹性体的发展历史与研究现状21国外研究历史及现状日本的TSHIGA等1在1995年第一次提出了磁流变弹性体的概念，研究用铁粉和硅树脂来制备材料以及其磁致粘弹性问题。接下来美国LORD公司的JOLLY等2制作了3种铁粉体积比分别为10、20和30的磁流变弹性体，然后经过研究，发现弹性模量发生的最大改变量约为06MPA，颗粒体积比为30。福特汽车公司的GINDER等34人根据天然橡胶磁流
9、变弹性体的粘弹特性和应用研究，开发明出可调可控的减振器和可控刚度汽车轴衬。DAVIS5等研究了磁流变弹性的剪切模量随磁场的变化规律。法国的BOSSIS6对电磁流变弹性体的电磁学特性进行了研究。波兰的BEDNAREK7研究了磁流变弹性体的磁致伸缩特性。瑞典LOKANDE等8研究了不同基体对磁流变弹性体特性的影响。加拿大的YSHEN等9分别研究了天然橡胶和聚氨酯基体的磁流变弹性体。此外，澳大利亚、奥地利、俄罗斯等1011研究人员也开展了磁流变弹性体的研究。22国内研究历史及现状我国在磁流变材料方面的研究起步较晚，但近年来发表的论文颇多。目前国内很多高校比如中国科技大学、重庆大学、宁波大学等开始了对
10、磁流变弹性体的研究。尤其以中国科技大学的研究最为突出。在磁流变弹性体的性能研究方面，王桦、周刚毅等12对磁流变弹性体剪切性能进行动态实验研究，主要利用实验仪器自制励磁机构、HP35665A频谱分析仪、PCB锤和SHT数字特斯拉计，测出MRE受到剪切激励之后的自由衰减特性，再通过磁流变弹性体变形后恢复原态的过程建立理论模型。最后结合实验数据间接得到MRE的剪切模量以及材料损耗因子。得出MRE的剪切模量G随着磁场的增加而增加；当颗粒进入磁饱和时，G受磁场影响甚微；其最大变化比例为06且发生在磁饱和阶段。方生、龚兴龙等13基于单自由度基础激励，建立了磁流变弹性体磁致粘弹性的实验测试系统，结果显示在磁
11、感应强度为225MT时，磁场引起的附加剪切模量为03MPA，而损耗因子变化很小。323磁流变弹性体得发展趋势磁流变体的研究还处在起步阶段，但是它已经呈现出了巨大的应用前景。磁流变弹性体在机械零部件的应用非常广泛，可以在汽车减振及减噪方面替代传统的材料，从而达到更好的效果。本课题研究的内容就是磁流变弹性在剪切模式下的减振结构设计，主要是利用磁流变体的独特性质来达到吸振或隔振的作用。传统的吸振器一般结构比较简单，由弹性元件、阻尼元件以及振子这三大部分组成。虽然它结构简单易于制造，但减振效果一般，局限性较大，只能抑制小范围频率的振动14。在实际实践中振源的频率可能变化较大，而且随着对于减振要求的不断
12、提高，传统的动力减振系统已经满足不了人们的要求。所以针对这一情况，我们要研制出可以应用于频率范围波动较大场合下的吸振器，扩大吸振器的应用范围，这对于今后的发展是很有意义的。今年来对于吸振器的研究很多，发展也很迅速，尤其是主动吸振器。主动吸振器又可以分为全主动式和半主动式15。全主动式使在传统吸振器的基础上，加入主动元件提供所需要的力，作用于减振对象，实现频率的控制，减振效果非常好，缺点就是所需要的能量较多，能耗较大。半主动吸振器通常是通过改变吸振器的参数，使吸振器频率跟踪外力频率，解除干扰从而达到吸振效果。它的减振效果虽然没完全达到全主动吸振，但也比较接近，而且所需要的外加控制能量较小，能耗小
13、，控制较为简单，从而得到了广泛的关注，是今后的研究方向16。下图1所示为半主动吸振技术的原理图。4图1半主动吸振技术原理图1吸振器，2减振对象，3A与3B加速度传感器，4电荷放大器，5控制系统，6功率放大器。53磁流变弹性体31磁流变弹性体的研制用不同的弹性体材料和工艺制备，以及生产方法的不同，磁流变弹性体的表现千差万别。获得了性能优良的磁流变弹性体可有效地减少应用研究过程中不必要的干扰；结构优良的磁流变弹性是后续研究的一个重要先决条件。311颗粒的研制颗粒的研制包括有制备颗粒、控制颗粒的形貌以及对颗粒进行改性。制备颗粒的主要有两种方法，物理法制备和化学法制备。其中物理法制备主要是研磨、球磨等
14、；化学制备法主要就是湿化学法和煅烧法等。对于控制颗粒形貌，主要方法是有加入表面改性剂，通过接枝填料的表面以及对其表面进行包裹等，从而对粒子表面状态、粒子孔隙等进行改变。312颗粒在不同基体的分布按照颗粒在基体中的分布可以将磁流变弹性体分成两种预结构化和非结构化磁流变弹性体。（1）预结构化制备磁流变弹性体目前大部分学者研究所采用的磁流变弹性体都是用这种方法所研制的。它是在外部强磁场环境下，将弹性体基体与软磁性颗粒混合后放置在其中，这样一来里面的基体颗粒会形成一定的链状结构，并能够将这种特定形状保留在固化后的基体中。一般称这样的材料为各向异性的磁流变弹性体材料。（图A）（2）非预结构化制备磁流变弹
15、性体这种方法制备磁流变弹性体最大的特点是在磁流变弹性体的固化过程中不施加磁场，因此用这种方法制备得到的弹性体中软磁性颗粒在基体中没有形成有序结构的，这种模式下制取的磁流变弹性体的磁流变效应一般只有预结构化的磁流变弹性体的一半左右。（图B）但是无论是非预结构化还是预结构化制备的磁流变弹性体，在施加外磁场后都会使得材料本身的性质发生改变，并且随着磁场大小的不同这种改变发生的强度也各不相同，因此它们的力学、电学诸多性能可以由外加磁场来控制。6A有场下制备的磁流变弹性体B无场下制备的磁流变弹性体图2流变弹性体的截面电镜照片313添加剂对磁流变效应的影响磁流变弹性体的成分添加剂在磁流变弹性体的制备中起着
16、相当重要的影响，不同的添加剂可以形成不同的磁流变弹性体，磁流变弹性体的性质也大大不同。根据添加剂的作用我们可以分为以下几类表面改性剂即改变表面性质的添加剂，防老化剂即防止磁流变弹性体老化的添加剂，增塑剂即增加磁流变弹性体的塑性的添加剂等。表面改性剂也有很多种，常用的高级脂肪酸、不饱和有机酸、偶联剂等。表面改性剂的表面活性分子一部分极性也就是亲水部分，一部分非极性也就是亲油部分17。它们分处在分子的两端，形成不对称结构。当充分接触金属时，极性亲水部分会与金属表面通过键作用联合起来，形成弱化学作用，从而将金属颗粒包裹起来。表面改性剂最为常用之一就是偶联剂，它可以分为有机铬、钛酸酯等类型。偶联剂的改
17、性作用方法主要有两种，预处理法及整体掺和法。预处理是先处理后聚合，即先对粒子进行改性，然后加入聚合物中；整体掺和法是将加工工艺与改性工艺在同时进行，在通常情况下预处理法效果好一些17。增塑剂是一种低分子量的有机化合物，挥发性较差。它可以改变加工性能，均匀填充剂以及补强剂等，让工艺流程更顺畅容易的操作。增塑剂有很多功能，比如软化基体，提升磁致模量，也就是说增塑剂可以提升磁流变效应。增塑剂进入橡胶之后，加大分子间距，分子运动流畅，内部应力得到了中和，所以橡胶的强度变化并不大。同时，增塑剂将基体内部填充起来，增大了磁流变材料7的流动性，其机械性能也不会出现大幅度改变17。增塑剂降低了颗粒分子间的作用
18、力，使颗粒得到充分运动，大大提升了磁流变弹性体的性能。32磁流变弹性体的研制磁流变弹性体的力学、电学等各种性能会随着所加的磁场的强度变化而变化。对于不同的磁流变弹性体，即使是在相同磁场下也会呈现不同的变化。因此，我们就同一磁流变弹性体的性能进行分析，包括磁流变弹性体工作模式、力学性能等。321磁流变弹性体的磁流变效应磁流变效应指的是在外加磁场作用下磁流体的流变性能会发生显著变化，但外加磁场消失时，这种变化的流变性能会改变。通过施加磁场，极化粒子的表面形成磁偶极子产生的磁偶极矩。磁偶极子将形成沿磁场链结构，以克服热运动及分子间力的作用。随着外部磁场增强强度，一个相邻颗粒链中的两极分化也将增加引力
19、，随着外磁场强度的增加，这种链状结构会继续聚集，形成紧密的集群结构如图317。这种微观结构上的变化导致磁流变弹性体力学性能的变化。H0时，粒子无序分布外加H，T0，产生偶极子T01S，粒子成链8增加H，T1S，磁链增加去除外磁场，材料复原图3磁流变弹性体的成链过程磁流变弹性体的磁流变效应使其之具备以下特征（1）磁流变弹性体的表观粘度在磁场的作用下可随磁场强度的增大而增大，在某一磁场强度下达到停止流动或固化，但当磁场撤离后，磁流变弹性体又可恢复到原始的表现粘度；（2）磁流变体表观粘度随磁场强度变化的过程是连续和无级的，磁场作用的响应十分敏感，一般其响应时间为毫秒级，并且能耗低；（3）在磁场作用下
20、磁流变弹性体的力学性能是可控的，就是通过一个强度可变的磁场来控制。322磁流变弹性体力学性能的理论表征磁流变弹性体的最重要的力学参数之一为其磁致模量，可以说是其力学特性的标志。所以，我们合理地利用模型来描述磁流变弹性体的力学特性。在先前的研究中，我们通常认为，磁致模量的改变是由于颗粒间的相互作用，并且磁流变弹性体在固化以后，颗粒根据外加磁场方向的不同呈链状或者柱状结构。偶极子模型就是预结构化磁流变弹性体的一种很重要的物理模型。这种模型把磁化的每一个颗粒都当成磁偶极子来处理，磁偶极子模型的名字就是由来于此。通过计算颗粒间的相互作用能以及其能量密度，接下来对剪切应变求导，这样就可以得到磁流变弹性体
21、的磁致模量15。经过进一步完善，在偶极子基础上发展得到了多链模型。同时，如果考虑局部场效应，我们可以修正为局部模型。偶极子的多链模型将在下面着重介绍我们知道铁磁颗粒在磁场的作用下颗粒会被磁化，磁致剪切模量也会发生相应的变化。以传统的单链结构为基础，对多链模型进行分析，对平行等间距链，在考虑周围链的影响下进行建模。假设链与磁场方向保持一致，取铁磁颗粒，并且颗粒大小相同，间距相等。9两个磁偶极矩假设为M1和M2，并且相距为R，它们之间作用能为RMRMRRMMEF215321012341（1）磁流变弹性体剪切变形，链偏角为。磁流变弹性体颗粒分布均匀，链之间呈平行状态，颗粒等间距排列。假设链与磁场方向
22、一致，相邻链间隙为D0，链内颗粒间隙为D0，铁磁颗粒半径R、链与链之间的间距为D0，链内相邻铁磁颗粒之间的间距为D0，铁磁颗粒半径大小为R。任意取一铁磁颗粒，建立三维直角坐标系，如下图4所示。记空间任意位置处颗粒坐标为（X，Y，Z）。图4颗粒空间坐标示意图在磁场作用下，坐标原点颗粒与空间随意颗粒之间都有作用力，对上面的公式进行求和可以坐标原点在周围铁磁颗粒的作用下所产生的能量和252222220224ZYYZXZYYZXMEF（2）假设磁流变弹性体所占有的体积总和为V，颗粒的体积比浓度为。XKD0，YMD0，ZND0，因为链与链之间是平行的，且间距相等，所以K，M，N都是整数。令D0/D0,即
23、是相邻链距离与颗粒之间距离的比值，对相互作用能进行计算求导可得磁致模量为MAXMAXMAXMAXMAXMAX272222223300224329KKKMMMNNNKFNMNKMNKNNKNRDMRG（3）10运用上述模型可以计算磁流变弹性体的磁流变效应。通过计算研究可以知道，单链模型在计算磁流变弹性体磁致剪切模量时结果是偏大的。我们如果想提高磁流变弹性体磁致剪切模量，可以从磁相互作用能方面进行考虑。颗粒体积比浓度大与小时分别选择链状与柱状结构。323磁流变弹性体的工作模式我们按照磁流变弹性体的受力方向，外加磁场方向的不同，可以将磁流变弹性体分为不同的工作模式，如图5所示为磁流变弹性体目前主要的
24、两种方式，这两种工作模式的磁流变效应最为明显。A挤压工作模式B剪切工作模式图5磁流变弹性体工作模式图5（A）为挤压工作模式，磁场方向与成链方向一致，外加载荷也与成链方向一致，颗粒受到挤压的作用，所以我们称之为挤压式。图5（B）为剪切工作模式，这种工作模式磁场方向也与成链方向一致，但外加载荷与成链方向垂直，颗粒受到剪切的作用，所以我们称之为剪切式。目前对磁流变弹性体的应用主要是使用剪切模式，这是因为磁流变弹性体在剪切模式下可控变化范围更大，剪切模量的相对变化率已高达188。因此本文设计的减振器将采用磁流变弹性体的剪切工作模式。114磁流变弹性体剪切模式减振结构设计41动力吸振器吸振器运用的场合越
25、来越广，传统的动力吸振器已经不能满足不了人们的需求，因为传统的吸振器拥有固定的参数，传统吸振器减振效果会随着振源振动频率的偏移而性能大大降低。所以，人们开始关注频率可调动力吸振器，这种吸振器可以改变吸振器的参数，也就是可以改变吸振器的固有频率，从而实现跟踪控制。频率可调动力吸振器在变频场合能起到更好的作用，并且拥有能耗少、控制简单等优点。目前有很多种类的频率可调动力吸振器，应用较多的有机械式和电磁式等。411机械式频率可调动力吸振器机械式频率可调动力吸振器是最为常用的一种可调动力吸振器，它在吸振方面有很大的优势，如材料价格较低、控制成熟并且稳定等，所以得到非常广泛的研究和应用。为了达到良好的减
26、振效果，通常减震器动静比都取很大，阻尼取很小15。根据这个原则，设计出下图所示的机械式频率可调动力吸振器，该吸振器结构如图6所示，图6A是吸振器的三维结构，图6B是吸振器的实物照片。图6吸振器的示意图图6A中，动质量即透明部分采用的结构为封闭式，这样能更加合理利用装置的空间。动质量用的是合金材料，重35KG，它上面装有直线滑杆，杆上又布置有直线滑块，它们可以随着滑杆横向运动16。吸振器弹簧的设置分为两种，一种为变刚度弹簧，另一种为螺旋弹簧。其中变刚度弹簧的组成为四片瓦片弹簧，每片都有两端组成16。其中一端连接滑动螺母，另一端连接直线滑杆。当螺杆发生转动时，螺母垂向运动，因此弹簧12开口的长度也
27、发生了改变，弹簧的等效刚度也就发生了改变。与吸振器动质量相连的变刚度弹簧在吸振变频起着很重要的作用。它不承受装置的整个质量，包括动质量与静质量。静质量作用于地板上的四根螺旋弹簧。这样设计是为了在变刚度时，电机带动的质量就会大大减小，负载减小，减小了能耗，提高了其稳定性。直线导杆的放置是限制吸振器运动方向，使其振动方向只可以是垂直的。这样设计的吸振器尺寸较为合理，性能良好。吸振器的静质量可以控制在1KG左右，因此动静比很大，质量利用率很高。通过力学测试，我们还可以得到吸振器移频范围带很宽，移频曲线线性度很好。我们对吸振器特性进行了评估，得到的结论较好。在优化安装位置可调动力吸振器在较宽的频率段内
28、取得了很好的减振效果。412磁流变弹性体自调谐式吸振器及其优化控制随着研究的深入，主动吸振器的吸振效果得到了大大的提高，尤其是在宽频吸振方面，也加大了吸振器的应用范围。接下来我们介绍自调式吸振器17，这是一种将遗传算法应用于吸振器，从而实现对减振性能优化控制的减振器。图7是磁流变弹性体自调吸振器结构示意图，图8是实物图。图7中安装基上安装有由线圈以及铁芯等形成闭合磁路，这样就形成了吸振器的吸子14。吸振器的导杆安装在基座上，确定了工作模式，即剪切工作模式。弹簧套在导杆外，支撑装置整个动质量，分析得HMGAF21（4）上式中F为吸振器的固有频率；G是磁流变弹性体的剪切模量；A是磁流变弹性体发生剪
29、切的有效面积；H是磁流变弹性体的厚度；M是振子的质量13。应用磁流变弹性体中的磁偶极子模型可知，铁磁颗粒磁化，磁致模量相互作用力会发生改变，磁致模量也会相应地增加。由4式可得，磁流变弹性体剪切模量还会随着外加磁场的不同而发生改变，然后剪切刚度的改变还会引起吸振器固有频率的改变。13图7吸振器结构示意图图8吸振器实物图1基座，2导杆组，3支撑弹簧，4线性轴承，5铜制安装基，6上轴线圈，7盖板，8上轴铁芯，9导磁侧板，10侧轴线圈，11侧轴铁芯，12剪切片，13磁流变弹性体42磁流变弹性体剪切工作模式减振结构自主设计参考上述等方案，自主设计磁流变弹性体剪切工作模式减振机构，结构的示意图如图9所示。
30、1表示底座，2表示弹簧，3表示垫板，4表示螺栓，5表示线圈，6表示导磁骨架，7表示弹性体垫板，8表示磁流变弹性体，9表示减振对象，10表示垫圈，11表示限位杆，12表示垫圈，13表示六角螺母，14表示轴套，15表示铆钉。当振动作用于减振对象9时，两边的磁流变弹性体8受到剪切力的作用。在磁场闭合回路里发挥磁流变弹性体的减振效果。限位杆11限制减振对象的极限位置，防止振动过于剧烈。弹簧2作用于两板之间，起到缓冲的作用，在减振对象质量很大时，选用劲度系数K较大的弹簧，防止变形过大损坏弹簧。底座被打通，当减振对象作用时，铆钉从底座孔中穿出，这样可以使增大整个装置承受能力，可以用于质量较大的减振对象。1
31、4图9磁流变弹性体剪切模式减振结构示意图1底座，2弹簧，3垫板，4螺栓，5线圈，6导磁骨架，7弹性体垫板，8示磁流变弹性体，9减振对象，10垫圈，11限位杆，12垫圈，13六角螺母，14轴套，15铆钉155磁流变弹性体剪切模式减振结构设计分析51尺寸选择511底座和垫板的尺寸底座1和垫板3根据测量实验室实际减振对象选用略大于减振对象尺寸，选用长宽各200MM。图10底座和垫板尺寸512磁流变弹性体的尺寸经过对实验室制作磁流变弹性体的装置进行测量，磁流变弹性体的长宽均取70MM，厚度为6MM图11磁流变弹性体尺寸16513导磁骨架的尺寸在保证能够容纳线圈、磁流变弹性体垫板、磁流变弹性体等装置的情
32、况下，导磁骨架要尽量紧凑，减少漏磁。尺寸如下图12导磁骨架尺寸514减振对象的尺寸上凸台尽量大些使得能够放置更大尺寸震源，凸台长取90MM，宽取30MM中间打一适合尺寸通孔用于放置限位杆，限位杆的尺寸取6MM，垫圈的厚度取1MM。尺寸如下图13减振对象尺寸1752连接件选择521垫板与底板之间的连接由于垫板的厚度较小，只有6MM，且当震源质量较大时，垫板承受的压力较大，所以考虑使用弹簧和铆钉链接。图14垫板底板与弹簧之间的连接522垫板与导磁骨架的连接导磁骨架在设计时要尽量紧凑，减少漏磁，因此在连接垫板与导磁骨架时也要尽量减小连接件的大小，我们这里用螺栓连接。18图15垫板与导磁骨架的连接53
33、弹簧的选择1本弹簧用于载荷较高条件下工作，可考虑使用类弹簧。选用碳素弹簧钢丝D级。2选取旋绕比C7，曲度系数K对于圆截面弹簧丝，KCCC6150441412133根据安装空间初设弹簧中径D14MM，估算弹簧丝直径DCD2MM，许用应力B40041910764N4最大载荷MAXF200N,试算弹簧丝直接D，由DKCFMAX61239MM改取D25MM，B1760N,B40041760N704N取19D10MM,C14/2556，计算得K1273，于是DKCFMAX61228MM上值与原估取值相近，取弹簧丝标准直径D25MM此时D14MM，为标准值，则D2DD14MM25MM165MMD1DD14
34、MM25MM115MM5根据自由高度H0和节距估算弹簧的工作圈数，自由高度H016MM，节距P028050D,取P42MMH0PN1525D42N37550得262N292,取N275弹簧的刚度NDGDKF34882000254/81432755306N/MM6验算稳定性。对于压缩弹簧，如其长度较大时，则受力后容易失去稳定性。这在工作中是不允许的。压缩弹簧的长度细比BH0/D16MM/14MM114当两端固定时，B53所以符合条件，稳定性好。7疲劳强度和静应力强度的验算。压缩弹簧的最小工作载荷通常取为FMIN0105MAXF取FMIN02MAXF02200N40N弹簧材料内部所产生的最大和最小
35、循环应力分别为MPAMPAFDKD258120052143142731883MAX3MAXMPAMPAFDKD21164052143142731883MIN3MIN取弹簧疲劳强度的设计安全系数SF15载荷作用次数N104时MPAMPAB79217604504500疲劳强度安全系数5151125812116750792750MAXMIN0CAS疲劳强度安全系数符合要求。静应力强度验算对于累弹簧，S05B051760MPA880MPAMAX5812MPA静应力强度安全系数的计算值515112581880MAXSCAS20静应力强度验算符合要求。8振动验算。圆柱螺旋弹簧的基本自振频率COS4/8/2
36、12112224DNDNDGDMKFSFBCOSN98D12GDHZ7700995010287521014981052102331700HZ弹簧的基本自振频率FB应不低于其工作频率FW的1520倍，以免引起严重的振动，即WF2015BF，2015FFBW得到弹簧工作频率FW85HZ9弹簧的选用。此处弹簧为较重要场合，选用Y型以保证两支承端面与弹簧轴线垂直，从而使弹簧受压时不致斜歪。216结论与展望对于磁流变弹性体的研究，在国内还并不多，可供参考的先例也很少。我们对于磁流变弹性体的研究也有很大收获。我们制备了性能比较优越的磁流变弹性体，建立了弹性体剪切工作模式减振结构的模型并完成了图纸的设计。由
37、于这是一种新兴的智能材料，所以我们研究的只是磁流变弹性体的一小部分，今后的研究方向和内容还有很多。材料研制方面要进一步提高磁流变弹性体的磁流变效应，提高磁流变弹性体的机械性能及其力学性能等，制备出性能优越的实用磁流变弹性体。这就需要我们在颗粒的研究改进、基体的探究、颗粒与基体间的作用等去做深一步的研究探索。应用研究方面磁流变弹性体作为一种新兴的智能材料，如何在以后的应用中发挥更大作用是我们研究它的最主要目的。现在对于磁流变弹性体的应用还处在初级阶段，需要对材料进行进一步的研究，以及在制备上有进一步的改进。22参考文献1SHIGA,T,OKADA,A,KURAUCHI,TMAGNETROVISC
38、OELASTICBEHAVIOROFCOMPOSITEGELSJOURNALOFAPPLIEDPOLYMERSCIENCE,1995,587877922JOLLY,MR,CARLSON,JD,MUNOZ,BC,ETALTHEMAGNETOVISCOELASTICRESPONSEOFELASTOMERCOMPOSITESCONSISTINGOFFERROUSPARTICLESEMBEDDEDINAPOLYMEMATRIXJOURNALOFINTELLIGENTMATERIALSYSTEMSANDSTRUCTURES,1996,76136223JMGINDER,MENICHOLS,ETALMAGN
39、ETORHEOLOGICALELASTOMERSPROPERTIESANDAPPLICATIONSPROCEEDINGSOFSPIE1999,3675PP1311384LCDAVISMODELOFMAGNETORHEOLOGICALELASTOMERSJOURNALOFAPPLIEDPHYSICS,856,1999PP334833515BOSSIS,G,ABBO,CELECTROACTIVEANDELECTROSTRUCTUREDELASTOMERSINTERNATIONALJOURNALOFMODERNPHYSICSB,2001,15675645736BEDNAREK,STHEGIANTMA
40、GNETOSTRICTIONINFERROMAGNETICCOMPOSITESWITHINANELASTOMERAPPLIEDPHYSICSA,1999,6863677SADEMCHUK,VAKUZMINVISCOELASTICPROPERTIESOFMAGNETORHEOLOGICALELASTOMERSINTHEREGIMEOFDYNAMICDEFORMATIONJOURNALOFENGINEERINGPHYSICSANDTHERMOPHYSICS,752,2002PP3964008LOKANDER,M,STENBERG,BPERFORMANCEOFISOTROPICMAGNETORHEO
41、LOGICALRUBBERMATERIALSPOLYMERTESTING,2003,222452519MLOKANDER,BSTENBERGIMPROVINGTHEMAGNETORHEOLOGICALEFFECTINISOTROPICMAGNETORHEOLIGCALRUBBERMATERIALSPOLYMERTESTING22,2003PP67768010LILIANABORCEA,OSCARBRUNOONTHEMGNETOELASTICPOPERTIESOFELASTOMERFERROMAGNETCOMPOSITESJOURNALOFTHEMECHANICSANDPHYSICSOFSOLI
42、DS,49,2001PP2877291911TETSUMITSUMATA,KENTAFURUKAWA,ETIENNEJULIAC,KENJIIWAKURA,ANDKIYOHITOKOYAMA,23COMPRESSIVEMODULUSOFFERRITECONTAINNINGPOLYMERGELS,INTERNATIONALJOURNALOFMODERNPHYSICSB,VOL16,NOS171820022419242512MALCOLMJWILSON,ALANFUCHS,FARAMARZGORDANNEJADDEVELOPMENTANDCHARACTERIZATIONOFMAGNETORHEOL
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