文 献 综 述
- 研究背景和意义：
二十世纪四十年代，美国学者Rabinow首次发现磁流变液（Magnetorheological fluids, MRF）现象[1],磁流变液( MRF)是一种灰色粘稠状液体，主要包括不导磁的母液、均匀分布在母液中的高导磁性的微小铁磁颗粒（直径在1~100mu;m），属于一种场效应微米级智能材料[2]。磁流变液（MRF）在外部磁场作用下展现出可调节的流变特性，并在宏观上显示为可控流体粘性，使得液体在液态与类固态之间进行连续的可逆、可控转变，最终在毫秒量级内实现剪切应力大小的变化[3]。磁流变液（MRF）的这种特殊性能使得以其为工作介质的MRF阻尼器/吸能器/悬置/离合器/制动器具有响应时间快、力学特性连续可调、结构简单、耐久性好和低功耗等优势，在车辆悬架系统、工业设备、航空航天、军事器械、医疗设备等领域有着巨大的应用潜力[4]。
制动器是具有使运动部件（或运动机械）减速、停止或保持停止状态等功能的装置，俗称刹车、闸。制动器（brake）可以分为两大类，工业制动器和汽车制动器。随着近年来国家对高端装备制造业的布局以及电动汽车行业的快速发展，对制动系统要求逐渐提高，传统液压制动系统结构变得越发复杂，而由于其自身结构的特点，使得设备在制动时始终存在制动延期、脉动的特点，因此行业迫切需要一种有着结构简单紧凑、制动连续可调、响应迅速等特点的新型制动器设备。
磁流变液制动器是利用磁流变液的流变特性随外加磁场的变化而急剧变化的特长和机械设计方法相结合而开发的新型线控制动器。磁流变液制动器最核心的技术就是使用磁流变液（MRF）代替现行制动器气体或液体驱动，由此能够减少制动系统机械传动的滞后时间，缩短制动距离，而且磁流变液制动器的制动力矩可由外加磁场连续控制，具有结构简单、反应迅速、控制方便等优点。因此，可以预见磁流变液制动器未来将会成为制动器主要的发展方向之一。
- 研究现状：
虽然磁流变理论还有待进一步研究，但是磁流变液（MRF）的应用研究在工业发达国家已经取得了很大的发展。我国对MRF的研究十分薄弱, 据不全面的统计,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少数学校相继开展了MRF的研究工作,与国外蓬勃生机的研究相比,无论在机理与材料还是在器件及应用方面均存在一定差距,我国物理和材料等领域的科研工作者应努力拼搏,争取在这一国际前沿领域占有一席之地。
阻尼减震是MRF最早的应用领域，国内外已经有许多成功的研究成果。国外早在1995年Lord公司就成功研制了卡车座椅减震器和主动型减震器两种阻尼减震产品，其中的卡车座椅减震器长度仅有15cm，装有的有效MRF仅为0.3ml，却可以使卡车座椅振动幅度降低20%-50%。国内廖昌荣等人对微型汽车用磁流变阻尼器的设计原理、方法及实验进行了研究[5-6]；上海交通大学何亚东[7]、西安交大倪建华[8]等人研究了磁流变阻尼器在车辆悬架控制中的应用。
MRF特有的流变特性使其可以应用于制动领域，磁流变制动器中的MRF主要用来传递可控的制动力矩。Lord公司在1995年研制的小型旋转式MRF制动器可以实现回转扭矩的实时控制，已成功应用到了健身机上。华盛顿州立大学在2005年成功研制出了应用于力反馈手套的磁流变制动装置，手套中的磁流变装置在操作者手指关节运动过程中可以起到制动的作用，通过调节励磁电流的大小来控制输出的制动力矩，该力反馈手套可以提高操作者控制手指运动的力量，进而增强操作者在虚拟环境中的执行能力[9]。Assadsangabiden等人提出把盘式磁流变制动器用于车辆制动的设想，并使用遗传算法优化了制动器模型[10]。
国内武汉理工大学的华文林提出了一种设计车用磁流变制动器的新思路，为磁流变制动器在汽车领域的应用提供了一定的理论基础[11]。汪建晓等设计并制作了一种小型磁流变制动器，并且使用自制的磁流变液对其制动力矩进行静态测试，然后对造成制动力矩误差的原因进行了分析[12]。东北林业大学的宋宇设计了一种在复合模式下工作的磁流变制动器，制动盘采用了叶轮式结构，并对其制动力矩计算公式进行了推导，但未进行磁场方面的设计验证工作[13]。
- 磁流变制动器技术原理：
下图为典型的磁流变制动器的结构示意图。
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