为改善惯性压电驱动器的输出性能, 提高驱动器的稳定性, 本文提出了一种利用压电惯性驱动与磁流变液控制共同作用, 将固体-固体摩擦转换为固体-液体/固体-类固体摩擦形成定向运动的新型磁流变液控制式惯性压电旋转驱动器。分析了压电旋转驱动器的工作机理, 设计制作了试验样机, 搭建了试验系统并与机械控制式压电惯性驱动器进行了回退率、线性度、重复性对比试验测试。结果显示: 在1 Hz, 15 V方波信号激励下, 驱动器平均角位移为0.46 mrad; 磁流变液控制式驱动器回退率为5.6%, 机械控制式驱动器回退率为72.2%; 磁流变液控制式十步位移线性度决定系数为0.998, 残差平方和为15.359; 机械控制式决定系数为0.985, 残差平方和为20.872; 磁流变液控制式和机械控制式重复标准差分别为0.136, 0.475。试验结果表明, 磁流变液控制式惯性压电旋转驱动器回退性能、线性度、重复性均优于机械控制式压电驱动器。

本文设计了一种基于挤压-剪切混合模式磁流变离合器, 建立了用于测试其传动性能的实验装置。首先, 介绍了磁流变离合器的工作原理; 接着, 利用ANSYS有限元仿真分析软件分析了磁路的磁感应强度分布特性; 最后, 搭建了磁流变离合器的传动性能实验测试装置, 测试了磁流变离合器的静态传动性能和动态响应特性。实验结果表明: 转速对磁流变离合器的转矩影响不明显, 而电流和挤压应力对磁流变离合器转矩的影响比较大, 转矩随电流及挤压应力的增加而增加; 在1.0 A的电流和40 r/min的转速下, 挤压应力为150 kPa时, 挤剪式磁流变离合器的转矩可达到146 Nm, 比剪切模式下的磁流变离合器转矩提高了约6.6倍; 响应时间常数先随电流（电流小于0.6 A）的增加而减小, 而后受电流影响不明显; 响应时间随挤压应力和转速的增加而下降; 总体接合响应时间在77 ms以内。所研制的基于挤压-剪切混合模式的磁流变离合器传动性能良好, 控制灵敏。

将数字显微全息(DMH)技术应用于磁流变液微观结构与机理的观测,提出了全局灰度梯度法(OS)和最小二乘方滤波器(CLS)技术来提高铁磁性微粒子的焦平面定位精度,利用校准靶面置于磁流变液测量域中方式获得铁磁性微粒子的真实放大倍率。搭建了用于测试磁流变液特性的数字显微全息测量系统,同时利用以上处理方法，得到了磁流变液在无磁场下其铁磁性微粒子和有磁场下其微观结构的三维空间分布,实时观测了磁流变液微观结构的变换过程，获得了磁流变液在外加磁场下的成链结构、链化速度和响应时间，验证了磁流变液的响应时间为毫秒量级，与电子显微镜观测实验结果进行对比，证明了数字显微全息可以高效、简便、实时地测量磁流变液的流变特性。

为了充分掌握磁流变抛光中磁场强度、浸入深度、抛光轮转速、磁流变液水分含量等工艺参数对抛光结果的影响规律,以期提高元件的面形精度和表面的质量，在研究了磁流变抛光材料的去除数学模型的基础上,结合实验室的PKC100P1型抛光设备,对上述的关键工艺参数分别进行了研究，设置了一系列的实验参数,进行了详细的实验探索，分析了单因素条件下材料的去除量以及元件表面质量同关键工艺参数的内在联系，得出了相应影响关系曲线。从关系曲线表明：工艺参数对抛光斑的去除效率以及被加工元件表面质量存在着明显的影响规律，掌握这些影响关系就能用于分析和优化磁流变加工的结果，为高精度光学表面的加工提供可靠的保障，同时实验的结果也很好地验证了磁流变抛光材料去除理论的正确性。

A new process of magnetorheological figuring (MRF) based on the deliquescence theory is proposed to finish KDP crystals. A novel, non-aqueous, and abrasive-free magnetorheological (MR) fluid is explored, and polishing experiments are performed on a self-developed MRF machine. The removal mechanism is reckoned to be the result of a combination of dominant chemical etching and accessorial mechanical drag. The results indicate that the surface roughness of I plate KDP of 80×80 (mm) polished by MRF is 1.2 nm (root mean square (RMS)), and the tool marks are completely removed. The surface accuracy by MRF is 0.035\lambda (RMS), and the low/middle-frequency errors are significantly corrected after MRF.

为研究磁流变液在不同磁场作用下的挤压与拉伸力学性能，建立了用于测试磁流变液挤压与拉伸特性的实验装置，并通过ANSYS/Multiphysics对此实验装置磁路的磁感应强度分布进行了仿真分析。利用此装置研究了磁流变液在不同外加磁场强度下的挤压和拉伸特性，并建立了拉伸屈服应力与剪切屈服应力之间的关系。挤压实验表明，磁流变液在挤压应变约为0.15时具有最小的压缩弹性模量；当挤压应变大于0.15时，挤压应力和挤压弹性模量与挤压应变表现为指数关系，且指数随着外加磁场的增大呈上升趋势。拉伸屈服应力约为剪切屈服应力的4倍，据此计算得到的剪切屈服应变角在13.8~16.9°，验证了物理模型对磁流变液剪切应力描述的合理性。

磁流变确定性修形具有高精度、高效率、高表面质量以及近零亚表面损伤的特点。介绍了磁流变修形技术的基本原理和方法,并对磁流变修形中涉及的关键技术进行了讨论。在自研的磁流变修形设备上采用水基磁流变抛光液对一块直径80 mm的K9玻璃平面进行了磁流变修形实验。经过一次迭代修形(4.39 min)使其面形精度峰谷(PV)误差由初始的0.144 λ改善到0.06 λ(λ=632.8 nm),均方根(RMS)误差由初始的0.031 λ改善到0.01 λ,面形收敛率达到2.81,表面粗糙度RMS值达到0.345 nm。实验结果表明,采用磁流变进行光学表面修形,面形收敛快,面形精度高,表面质量好,可广泛应用于高精度光学镜面加工。

系统研究了确定性磁流变抛光高精度光学表面的关键技术及应用。介绍了自行研制的KDMRF-1000F磁流变抛光机床及其基本工作原理,给出了抛光过程中建立材料去除模型的两种方法和如何根据驻留时间完成路经规划的过程。采用KDMRF-1000F磁流变抛光机床和KDMRW-1水基磁流变抛光液对直径80 mm的K4材料平面反射镜和直径145 mm的K9材料球面反射镜进行修形实验。实验显示,样件一面形收敛到PV值55.3 nm,RMS值5.5 nm;样件二面形收敛到PV值40.5 nm,RMS值5 nm;样件的表面粗糙度均有显著改善。结果表明,磁流变修形技术具有高精度、高效率、高表面质量的特点。

保证磁流变液成分的稳定,即保证磁流变液零磁场粘度的稳定,进而保证抛光过程中材料去除模型的稳定,是磁流变抛光技术实现确定性加工的必要条件.讨论了研制的磁流变液循环控制系统,通过检测磁流变液在喷嘴中的沿程压力损失来测量磁流变液零磁场粘度,并针对其粘度控制是大时延系统的特点,采用灰色预测控制算法,实现了磁流变液零磁场粘度的闭环控制,较好地解决了磁流变液的成分稳定控制问题.

介绍了磁流变抛光的原理和特点,并由此提出了适于抛光的磁流变液的评价标准,根据这一标准选取了磁流变液的各组分,配制出了标准的光学抛光用磁流变抛光液.通过自行研制的磁流变仪测得该磁流变液在磁场为600 mT,剪切率为110 rad/s时的剪切屈服应力达到70 kPa.用所配磁流变液对K9玻璃进行抛光实验,试验结果表明,磁流变抛光的材料最大去除率为0.4 pm/min.