大型机械装备及系统在长期运行下,其内部零器件之间的滚动摩擦系数会减小。特别是在湿滑环境下,由于滚动摩擦系数减小会造成器件打滑,导致系统运行失稳或失效,给人民和社会带来不可预估的损失。针对滚动摩擦减小带来系统稳定性降低的问题,发现磁敏橡胶在磁场作用下,其滚动摩擦系数增大,通过控制磁场大小调节磁敏橡胶滚动摩擦,可以提升湿滑环境下的滚动摩擦系数,保证机械系统正常工作。但目前磁敏橡胶滚动摩擦特性的实验与理论研究均不完善,因此采用实验与理论相结合的研究方法,从两个角度研究磁敏橡胶的滚动摩擦特性,为磁敏橡胶可控滚动摩擦的工程化应用提供技术支撑。本文具体研究内容如下:1.阐述了磁敏橡胶的滚动摩擦特性研究的背景与意义,分析了复合摩擦材料性能、磁敏橡胶的磁致特性与滚动摩擦测量技术,指出了目前磁敏橡胶在磁控滚动摩擦方面研究存在的问题,提出解决方法并介绍本文的主要研究内容。2.针对磁敏橡胶滚动摩擦实验研究不完善的问题,按照实验系统要求,设计了速度调控装置、磁场调控模块以及信息处理模块并搭建实验系统。此外,针对现有磁敏橡胶滚动摩擦研究材料单一的问题,制备不同铁磁颗粒体积比的各向同性与各向异性磁敏橡胶,为后续的磁敏橡胶滚动摩擦实验研究奠定基础。3.针对目前磁敏橡胶滚动摩擦缺乏湿滑环境下研究的问题,提出了磁场可控、速度可调、载荷可变、磁敏橡胶表面可变的滚动摩擦实验研究方法。实验条件包括磁感应强度0mT、50mT、100mT以及150mT,速度0.2m/s～2.3m/s,三种不同的摩擦配对副小球(玻璃球、陶瓷球、铜球),四种不同的磁敏橡胶表面(干燥、水附着、植物油以及机油表面)。实验结果表明不同摩擦配对副小球,与铁磁颗粒体积比10%的各向同性和3%的各向异性磁敏橡胶滚动摩擦效果最好。而且在速度1.5与磁感应强度150条件下,铜球作为摩擦配对副时,10%的各向同性磁敏橡胶摩擦系数从0.0045变化到0.0062增大约38%,3%各向异性磁敏橡胶摩擦系数从0.0051变化到0.0066增大约29%。此外,同样条件下在水附着表面10%的各向同性磁敏橡胶滚动摩擦系数从0.0045减小到0.0034,施加磁场后增大到0.0059,提升约55%;在植物油表面滚动摩擦系数从0.0045减小到0.0021,施加磁场后增大到0.0041,提升约44%;在机油表面滚动摩擦系数从0.0045减小到0.0032,施加磁场后增大到0.0041,提升约20%。为磁敏橡胶滚动摩擦的研究提供了数据支撑。4.针对磁敏橡胶滚动摩擦理论研究的缺乏,为了剖析磁敏橡胶滚动摩擦系数的影响因素,从磁感应强度、滚动速度以及载荷角度进行论证。提出将磁敏橡胶看作线性弹性材料,磁场导致磁敏橡胶杨氏模量增大,根据半经验方法建立磁敏橡胶滚动模型,得出磁场增大,磁敏橡胶杨氏模量增大,其滚动摩擦系数增大。并且,根据弹性滞后效应建立的模型表明滚动摩擦系数与速度成正比,与载荷成反比关系,为磁敏橡胶的工程化应用提供理论依据。