Measurement,simulation on dynamic characteristics of a wire gauze–fluid damping shock absorber

A new kind of shock absorber with Coulomb–fluid damping through coupling oil, wire gauze, rubber and spring by ingenious tactics is designed for reinforcement of electronic-information equipment in atrocious vibration and impact. The physical mechanism of the shock absorber is systematically investigated. The key-model machine shows complex non-linear dynamic characteristics in multi-parameter coupling dynamic test; otherwise, it has a good dynamic performance for attenuating vibration and resisting violent impact. Based on this, the non-linear dynamic model for attenuating vibration mode of the shock absorber is presented by analysing coupling physical mechanism of fluid and Coulomb friction and other factors for designing the shock absorber with high validity. The analytical results obtained in experimental data have been compared with the numerical ones obtained by performing the Runge–Kutta method with the mathematical model. As the model results agree well with the test data, it can be used for engineering design.     

新型气—液耦合减振器的抗冲击动态特性试验与建模研究

针对实现抗大冲击并兼顾衰减振动的减振器件技术要求,通过结合空气阻尼和油阻尼及橡胶元件和金属弹性元件设计了结构微小的气－液耦合减振器原理样机,多参数匹配冲击试验研究表明其具有强非线性动态特征,在此基础上结合理论分析建立了样机非线性动态冲击特性模型,该建模方法直接引入结构参数,为直接设计具体的器件建立了理论基础,研究表明该耦合减振器性能优越并具有良好的设计可控性,具有广泛的应用前景。     

液压减振器散热性能研究

液压减振器是通过消耗机械能实现减振目的的装置,但目前其散热效果并不理想,温度升高导致了减振器整体性能下降。利用路面不平度激励模型、悬架系统振动模型、热量传递模型,通过能量守恒定律建立了液压减振器的热力学平衡数学模型。综合考虑油液泄漏特性、密封特性以及液压减振器阻尼性能界定其许用油温。对液压减振器散热参数进行了分析研究,且试验结果表明分析模型与设计方法正确,为减振器的设计提供参考。     

电流变阀外置的汽车双筒液力减振器的理论及试验研究

介绍了电流变阀外置的新型汽车减振器的理论、结构及试验研究。阐述了电流变液体减振器阻尼力和电场的关系,其阻尼力由两部分组成:一部分是由粘性阻尼引起的牛顿力,无电场作用时,作为普通的减振器用;另一部分是由所加电场引起的切应力,它与所加电场强度成正比。试验结果表明:所设计的新型汽车电流变液体减振器具有阻尼力变化大、响应快、控制容易、结构简单和能源消耗低等特点,满足了汽车工程的实际需要,具有重要工程实用价值。     

双横臂扭杆弹簧悬架系统刚度与阻尼特性分析的新方法

按虚功原理完整导出精确分析双横臂扭杆弹簧悬架系统刚度与阻尼参数的基本公式,提出确定扭杆弹簧和减振器参数的新方法。给出按给定偏频以及相对阻尼比来确定扭杆的刚度和减振器阻尼的设计步骤,并研制出简明实用的设计计算软件。试验表明虚拟试验结果与理论计算结果基本一致。该方法已成功应用于一种新型结构线控转向四轮驱动燃料电池微型汽车的悬架系统开发。     

EXPERIMENTAL AND MATHEMATICAL EVALUATION OF DYNAMIC BEHAVIOUR OF AN OIL-AIR COUPLING SHOCK ABSORBER

The physical mechanism of the actual shock absorber with multi-types of damping and non-linear stiffness through coupling the oil, air, rubber and spring by ingenious devices is systematically investigated. The experimental results of the key-model machine in multi-parameter coupling dynamic test show complex non-linearity dynamic characteristics. Based on this, the non-linear dynamic model for the shock absorber is presented by analysing the internal fluid dynamic phenomenon with respect to the shock absorber. Comparisons with experimental data confirm the validity of the model. Using the model, it is possible to evaluate the importance of different factors for designing the shock absorber.     

基于AMESim的汽车液压减振器失效仿真

针对油液泄漏导致的减振器失效问题,以某国产液压减振器为研究对象,通过分析其结构以及工作原理,建立减振器阻尼力的数学表达式以及AMESim一维仿真模型,仿真得到其不同速度下的示功图以及阻尼特性曲线,并与试验结果进行对比,仿真结果与试验结果能够较好的吻合,表明用AMESim所建立的一维仿真模型真实可靠。基于该仿真模型仿真活塞缝隙、底阀、活塞杆与密封圈缝隙的油液泄漏而导致的减振器失效问题,对比不同状态下的阻尼特性曲线,发现仿真模型可以较好的进行减振器失效的仿真分析,表明仿真模型能够指导实际工程设计以及相关的性能预测。     

确定性激励时多阻尼介质耦合型非线性隔振器传递率特性研究

基于抗大冲击并衰减振动的工程应用要求，提出一种多阻尼介质耦合型非线性隔振器的数学模型，该模型考虑了平方阻尼、线性阻尼、库伦阻尼及非线性弹性元件的耦合；通过无量纲变换结合傅里叶变换和谐波平衡法对模型进行了理论上近似求解；具体讨论了非线性共振前的低频减振特性，这些特性的呈现可能还与具体器件的其他初始物理条件有关，其应用和控制有待于进一步器件模拟和机理研究。     

车用双筒液力减振器的建模与试验

为解决"在设计阶段就能预测减振器的阻尼特性"的问题,基于Easy5软件建立减振器的数学模型并进行仿真研究。其中该模型的建立是基于对双筒液力减振器的结构和工作原理的分析,使用能描述减振器内部结构的基本参数,同时用小挠度理论对其核心元件环形节流阀片的变形进行求解。计算结果与试验结果符合较好,该模型可进一步应用于研究液力减振器的动态阻尼特性对整车动力学性能的影响。     

汽车涡流减震器力学性能研究

本文以涡流减震器的力学性能为研究对象,减震器的力学性能好坏是通过减震器的阻尼特性曲线(也就是阻尼—速度曲线)来判定的。利用Ansoft软件模拟仿真涡流减震器在不同振动速度下的阻尼力大小。根据不同速度下的阻尼力大小绘制阻尼—速度曲线,然后进行阻尼特性的研究。通过仿真结果分析,涡流减震器的阻尼特性符合设计要求。     

CAD/CAE OF THE WORKING CHARACTERISTICS OF A NEW TYPE OF FLUID COUPLING SHOCK ABSORBER

For purpose of simulation of the working characteristics of a new type of fluid coupling shock absorber for vibration protection of sensitive equipment, a physical model is presented by analyzing the internal fluid dynamic phenomenon with respect to the coupling shock absorber and implemented in MATLAB software package. Using the model it is possible to evaluate the importance of different factors for design of the shock absorber. In the meantime, the key-model machine is designed for coupling dynamic test. Comparisons with experimental results confirm the validity of the model. So the CAD/CAE software has been developed in MATLAB for design and experimental test of the new coupling shock absorber.     

可调阻尼式汽车减振器设计与试验研究

针对目前被动减振器不能根据路况改变阻尼的问题,设计了一种节流口式可调阻尼减振器,介绍了该减振器的结构组成和工作原理,详细阐述了可调阻尼减振器的设计方案,并分析了步进电机与节流口的关系以及力与速度特性计算。根据首批可调阻尼减振器样件,对可调节流口当量面积设计这一关键问题进行了讨论,理论分析结果为可调阻尼减振器的制作提供了依据,并对改进后的可调阻尼减振器样件进行了台架试验。试验结果表明所设计的可调阻尼减振器阻尼力曲线较为饱满平滑,无明显畸变,阻尼力随节流口开度变化较明显,且与步进电机转角成对应关系,符合设计和使用要求。     

橡胶节点对全主动液压减振器的影响

液压减振器两端橡胶节点能够保护作动器的安全,但其参数会对减振器的性能产生很大影响。将节点等效成并联的弹簧阻尼系统,建立了作动器橡胶节点的动力学模型,理论分析了节点刚度以及作动频率对作动力滞后相位的影响。充分考虑液压阀和负载的影响,利用SIMPACK和MATLAB建立了液压作动器和车辆系统的联合仿真模型,并对不同节点刚度的情况进行了仿真分析。结果表明:对于较低的工作频带,节点刚度对实际输出到车体上的作动力影响不大,但会造成作动器活塞杆的作动位移产生很大差异。最后,给出了实际应用中合理选择橡胶节点参数的建议。     

具有非对称力学特性的汽车磁流变减振器设计与控制

为降低汽车磁流变悬架系统中传感器成本,提高系统可靠性,提出了一种具有非对称力学特性的汽车磁流变减振器结构设计方案及分级控制方法。根据结构设计方案,对其力学输出特性进行了理论分析,并进行了样机加工与试验测试。为分析分级控制算法在相应半主动悬架中的控制效果,建立了1/4车辆悬架动力学模型,进行了动力学仿真分析。研究结果表明,所设计的磁流变减振器具有连续输出非对称阻尼力的工作特性,验证了设计思路和方法的有效性;采用分级控制算法的半主动悬架在适应道路条件的变化方面比被动控制下的悬架具有更大的优越性;虽然分级控制的控制效果在部分路面下没有天棚控制的控制效果好,但基于分级控制的减振控制系统可以节约成本并提高可靠性,具有较好的应用前景。     

新型双腔油气式磁流变减震器阻尼特性分析与仿真

针对双腔油气式减震器无法根据外部环境激励的改变而调节自身阻尼特性变化的问题,基于磁流变原理,设计了一种适用于飞机起落架系统的双腔油气式磁流变减震器。为提升该减震器的减震性能,增加可控阻尼力初始值及其变化范围;在现行双腔油气式减震器的基础上优化了内部结构参数;采用孔缝结合的方式对双腔油气式磁流变减震器阻尼通道进行了重新设计;依据阻尼通道形式完善了磁路设计与优化;利用有限元方法分析了内部磁场特性;并对比分析了不同阻尼通道形式下的最大输出阻尼力与可控阻尼范围。结果表明:优化后的节流通道处磁感应强度分布更为均匀,孔缝结合的阻尼通道形式实现了较大初始阻尼力的输出,增加了可变阻尼力调节范围。     

DESIGN METHOD OF MAGNETO- RHEOLOGICAL FLUID SHOCK ABSORBER FOR CAR SUSPENSION

The Bingham constitutive model, which is previously used in depiction of magnetorheological （MR） fluids rheological behaviors for design devices, exhibits discontinuous characteristics in representation of pre-yield behaviors and post-yield behaviors. A Biviscous constitutive model is presented to depict rheological behaviors of MR fluids and design automotive shock absorber. Quasi-static flow equations of MR fluids in annular channels are set theoretically up based on Navier-Stokes equations and several rational simplifications are made. And both flow boundary conditions and flow compatibilities conditions are established. Meantime, analytical velocity profiles of MR fluids though annular channels are obtained via solution of the quasi-static flow equations using Biviscous constitutive model. The prediction methodology of damping force offered by MR fluid shock absorber is formulated and damping performances are predicated in order to determine design parameters. MR fluid shock absorber for Mazda 323 car suspension is designed and fabricated in Chongqing University, China. Measurements from sinusoidal displacement cycle by Shanchuan Shock Absorber Ltd. of China North Industry Corporation reveal that the analytical methodology and design theory are reasonable.     

磁流变液-泡沫金属减振器阻尼特性理论分析

为解决常规减振器控制力小减振效果不理想的问题,设计了一种基于磁流变液—泡沫金属两相结构的新型减振器,在减振器工作原理的基础上推导出了其阻尼力模型。利用MATLAB软件中的Simulink模块建立了该阻尼力的仿真框图,并进行了实例仿真分析,理论分析及仿真结果表明:外界激励、泡沫金属的等效孔数和孔径对阻尼力影响较大,而等效孔长度对阻尼力几乎无影响,这为磁流变液—泡沫金属减振器的设计提供了有益的参考。     

电流变液在飞机起落架减振器中的应用研究

将电流变液作为一种可控阻尼介质应用于起落减振器,实现对减振器的主动阻尼控制,减缓飞机降落时的高速冲击。采用理想的飞机减振器模型,建立动力学阻尼控制的数学方程,通过数值计算获得阻尼参数的控制规律以及电流变液电场强度的变化规律,得到了满意的减振器冲击能量减振效果。     

Study on the damping performance characteristics analysis of shock absorber of vehicle by considering fluid force

In this study, a new mathematical dynamic model of displacement sensitive shock absorber (DSSA) is proposed to predict the dynamic characteristics of automotive shock absorber The performance of shock absorber is directly related to the vehicle behaviors and performance, both for handling and ride comfort The proposed model of the DSSA has two modes of damping foice (i e soft and hard) according to the position of piston In this paper, the performance of the DSSA is analyzed by considering the transient zone for more exact dynamic characteristics For the mathematical modeling of DSSA, flow continuity equations at the compression and rebound chamber are formulated And the flow equations at the compression and rebound stroke are formulated, respectively. Also, the flow analysis at the reservoir chamber is carried out Accordingly, the damping force of the shock absorber is determined by the forces acting on the both side of piston The analytic result of damping force characteristics are compared with the experimental results to prove the effectiveness Especially, the effects of displacement sensitive orifice area and the effects of displacement sensitive orifice length on the damping force are observed, respectively The results reported herein will provide a better understanding of the shock absorber     

活塞偏心倾斜对双筒液压减振器动态阻尼特性影响分析*

考虑活塞偏心和倾斜后活塞与缸筒之间的摩擦与润滑因素,研究充气式双筒液压减振器动态阻尼特性;建立活塞偏心和倾斜的双筒式液压减振器的动态阻尼特性数学模型和动压润滑方程,求解减振器动态阻尼特性数学方程;采用雷诺空化边界条件,对Reynolds方程采用五点差分法进行离散,利用超松弛迭代法(SOR)迭代求解,得到摩擦阻尼力;分析活塞偏心距比、活塞倾斜角度,活塞倾斜时活塞运动速度、活塞半径、活塞宽度等因素对摩擦阻尼的影响,以及各摩擦因素对减振器动态阻尼特性的影响。结果表明:活塞偏心和倾斜时,随活塞速度、偏心距比、活塞倾斜角度、活塞宽度等的增加,减振器活塞与缸筒之间的油膜摩擦力均增加,而随活塞半径的增加,油膜摩擦力减小。减振器活塞发生倾斜时,会造成阻尼力的大幅增加,严重影响车辆行驶的舒适性能,且活塞速度越快,对舒适性影响越严重。