2.1.2 制动力矩建模

磁流变液制动器的制动力矩主要由两部分组成：一部分是线圈未通电时由磁流变液本身黏性产生的黏性阻力矩；另一部分是线圈通电后磁流变液在磁场作用下产生的剪切阻力矩[3, 4]。基于Bingham模型并利用微元法分析，求解得到单盘式磁流变液制动器制动力矩T的表达式为

式中，R_s1，R_s2分别为磁流变液制动器工作区域内半径和外半径；τ_B为磁流变液在磁场作用下产生的剪切屈服应力；η为磁流变液零场黏度；h为磁流变液所处工作间隙的垂直宽度；ω为制动盘转动角速度。

由式（2.1）可得，在完成磁流变液制动器结构设计后，影响制动力矩的因素主要包括磁流变液的剪切屈服应力τ_B及制动盘转动角速度ω。

选用宁波杉工智能安全科技股份有限公司的SG-MRF2035型磁流变液，主要性能参数见表2.2[5, 6]，其剪切屈服应力-磁感应强度特征曲线[7]如图2.3所示。可以看出，在磁感应强度小于0.8T时，剪切屈服应力随磁感应强度的增加基本呈线性增长关系；而当磁感应强度大于0.8T时，剪切屈服应力变化基本趋于稳定，表明磁流变液材料基本接近磁饱和，在设计时尽量将磁感应强度的变化范围控制在0.8T以内。

图2.3 磁流变液剪切屈服应力-磁感应强度的特征曲线

对图2.3中的特性曲线进行数据拟合，得到其拟合关系式为

式中，B为磁感应强度。

表2.2 磁流变液主要性能参数