基于MRF-油气阻尼器的履带车辆半主动悬挂模型与分析

现代战争中悬挂系统对履带车辆机动性的意义非常重大,而刚度和阻尼系数同时可调的半主动悬挂将是悬挂系统发展的方向．文章设计了由油气弹簧和叶片式磁流变阻尼器组成的半主动悬挂的结构,并分别基于平板模型阻尼器和单气室高压气缸推导了阻尼力和刚度的计算公式,分析了影响因素．结论表明新的半主动悬挂系统刚度和阻尼系数可调范围能满足在不同路面工况下车辆对减振的要求,并具有Fail-safe功能．     

A New Damper for Tracked Vehicle Suspension

The passive suspension system of tracked vehicle is designed to get its suspension parameters based on a certain common velocity and a certain road surface roughness. Its performance optimization only exists in a certain operating mode without far-ranging adaptability. Holding the damper basic frame form and applying semi-active suspension system based on MR (magnetorheological) damper, the vehicle can keep its optimum efficiency between energy dissipation and vibration reduction in all kinds of operating modes. Theoretical analysis and experiments show that the damping performances provided by this MRF(magnetorheological fluids) vane damper are same as those provided by traditional damper, and the new damper has the better controllability and adaptability.     

基于磁流变液减振器的车辆悬挂半主动控制

磁流变液减振器,通过线圈电流改变磁场调节磁流变液在阻尼通道中的流动,实现对减振器阻尼力的控制.车辆悬挂系统由弹性元件、导向元件和减振器组成.基于磁流变液阻尼器的车辆悬挂半主动控制,采用二自由度1/4车体模型构建控制器模型.通过二次型最优控制LQR算法,根据极值原理导出最优控制律,以确定半主动减振器驱动器控制力.仿真表明,该控制器具有较好的稳定性和良好的减振效果.     

车用双筒盘形缝隙式磁流变液减振器阻尼特性实验研究

设计出一种盘形缝隙式双筒磁流变液减振器( MRD)的结构并描述了其工作原理。对联合研制的盘形缝隙式双筒MRD的阻尼力随电流、位移、缝隙高度和频率等参数变化规律进行了试验研究。试验结果表明盘形缝隙式双筒MRD的阻尼力随着控制电流的增大呈非线性增加;峰值阻尼力可调系数和耗功能力可调系数均随频率增大呈非线性减小,相反却随缝隙高度的增大呈非线性增加。通过分析该型MRD的阻尼特性,为其在装甲车悬挂系统半主动控制中的应用奠定了基础。     

回转叶片式磁流变减振器的特性研究

在一定假设的基础上,建立了回转叶片式磁流变减振器的阻尼力计算模型,通过原理性试验验证了理论分析的合理性,提出了可调倍数的概念,指出了获得较大的可调倍数是回转叶片式磁流变减振器获得实际应用的关键技术。对如何提高可调倍数提出了一些看法。     

永磁式电磁阻尼器磁性能解析计算及阻尼特性分析

Halbach永磁阵列作为一种新型的永磁体排列形式,以其优异的磁场利用率和自屏蔽性能逐渐受到广泛关注,以该永磁阵列为结构基础的电磁阻尼器相较于其他的结构形式表现出更好地磁场性能。以Halbach永磁阵列电磁阻尼器为研究对象,分析它的阻尼特性。首先根据阻尼器的结构形式建立了相应的数学分析模型,并利用分层理论对其进行了解析推导,同时建立有限元模型,并进行了互相印证。计算结果表明,初级与次级相对速度到达临界速度值时电磁阻尼力最大,若相对速度继续增大电磁阻尼力反而减小。通过引入火炮后坐运动方程,分析强冲击载荷下电磁阻尼器的电磁阻尼力、后坐速度和后坐位移规律,确保在后坐过程中后坐速度不超过临界速度。通过有限元法研究了不同气隙宽度和内筒厚度对电磁阻尼力的影响,结果表明电磁阻尼力随着气隙宽度的增大而减小,内筒厚度过大会导致电磁阻尼力曲线呈现出“马鞍”型。合理地选择结构参数能够避免退磁现象,确保所设计的电磁阻尼器能够满足使用要求,为电磁阻尼器的设计提供了参考。     

叶片式减振器内部泄漏量实验分析

分析了叶片式减振器内部缝隙泄漏对阻尼力的影响.将泄漏缝隙简化成一个与常通孔并联的等效节流通道,依据伯努利方程计算常通孔流量,并将计算值作为真实值,应用减振器阻尼力台架实验数据,间接得出了等效节流通道的流量特性及结构参数.最后,利用插值法绘制了泄漏流量百分比与常通孔孔径、叶片摆动角速度之间的关系图.研究表明:极小孔径变化能引起极大阻尼力变化,说明通过控制传统叶片式减振器常通孔的流量可以实现可控阻尼力减振器;减振器内部泄漏缝隙对阻尼力的贡献要大于节流孔的贡献,缝隙泄漏量是影响可控减振器阻尼特性的关键数据.等效节流通道的结构参数可为可控减振器设计提供依据.     

高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器动力学特性研究

为探究筒型电磁阻尼器在高冲击环境下的制动效果,开展了高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器的动力学特性研究。基于ANSYS Maxwell电磁学有限元软件建立筒型电磁阻尼器二维数值仿真模型;通过对数值模型进行计算,获得筒型电磁阻尼器在冲击载荷作用下的阻尼输出特性和动力学特性,研究分析了内筒和外筒电磁阻尼力的分布特点;重点探究了导磁筒厚度、导电筒厚度、气隙宽度以及磁靴厚度等参数对动力学特性的影响。研究结果表明:双筒型电磁阻尼器的阻尼力主要由内外导电筒提供,外导电筒占据主导部分;内外导磁筒厚度在一定范围内不会对阻尼力产生影响。     

位移相关减振器对车辆悬架特性的仿真研究

针对减振器在高频激励下存在的发热问题,提出了一种阻尼特性与位移相关的叶片式减振器,即在减振器静平衡位置设计附加通道,改变减振器的阻尼特性,以降低发热功率.利用MATLAB/Simulink建立了二自由度悬架振动模型,在特定频率的路面激励下针对不同的附加通道尺寸对车身加速度、悬架动挠度及减振器发热功率进行了仿真分析.结果表明：在车辆悬架上用阻尼特性与位移相关的减振器,可以有效地降低发热量.     

特种车辆驾驶室减振器节流阀片开度及阻尼特性研究

特种车辆驾驶室减振器的阻尼特性是由阀系参数决定的,准确地求解节流阀片在阀口位置的变形是通过仿真准确获取减振器阻尼特性的关键。以特种车辆驾驶室减振器为研究对象,建立其节流阀片在区间线性均布压力下的力学模型及变形解析式,并进行了正确性验证。分析阀片开度随阀系结构参数变化的规律,在此基础上建立驾驶室减振器阻尼分段特性仿真模型,并通过仿真实例与试验进行了对比验证。结果表明,不同速度下阻尼力仿真结果与试验结果相对偏差均在6.19%以内,说明所建立的驾驶室减振器阻尼分段特性仿真模型可较为真实地复现减振器的动态阻尼特性。     

基于有限元分析的磁流变阻尼器动态响应

针对阻尼器特殊的结构特点,通过静态磁场仿真确定阻尼器的磁路结构。利用ANSYS 软件对阻尼器进 行瞬态磁场有限元仿真,获得阶跃电压作用下阻尼器的瞬态磁场响应过程,通过与简化数学模型的对比得出涡流对 阻尼器电磁响应时间的影响,并由磁场有限元仿真结果获得流道内磁流变液的剪切屈服应力时程曲线。通过阻尼器 动态响应时间测试实验获得激励电流作用下阻尼力的实测响应时间。结果表明：计算获得的剪切屈服应力时程曲线 与阻尼力的实测响应过程基本吻合,说明电磁响应是影响磁流变阻尼器动态响应的主要因素。     

某火炮磁流变缓冲阻尼器的设计与分析

针对火炮冲击型磁流变(MR)阻尼器的特点,基于Herschel-Bulkley本构模型,建立了某火炮实验研究用磁流变后坐缓冲阻尼器的平行板一维层流模型。在ANSYS软件中建立了阻尼器流口的电磁有限元模型,求得了平行板流口间磁流变流体（MR流体）的磁通密度。将MR流体流动模型和流口有限元结果相结合,获得了不同MR流体行为指数和不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律。建立了火炮和磁流变缓冲阻尼器后坐运动方程,计算了不同MR流体行为指数下,火炮与磁流变阻尼器的动力学特性,评价了MR流体行为指数对磁流变阻尼器性能的影响。数值计算结果表明,所设计的磁流变阻尼器满足设计要求。     

基于仿真的特种车辆方向盘轴向减振器设计研究

针对特种车辆在砂石路面上行驶时方向盘处手传振动很大的情况,根据人体生物力学特点,结合操纵方便性等人机工程学的要求,对所设计的减振器的轴向减振效果在MATLAB平台上进行了仿真分析;并从多学科的角度,对减振器设计参数进行了仿真优化设计。仿真结果表明：这种结构能大大减小特种车辆在砂石路面上的手传振动,提高了驾驶的操作舒适性;同时发现在一定刚度系数条件下;均有一个最佳的阻尼率能使方向盘轴向减振器第一减振阶段减振效果达到最佳,且最佳阻尼率在0.2～0.3之间,变化范围很小。从而证明了对方向盘减振器采用半主动减振的不必要性。     

多级阻尼可调减振器的模糊控制研究

作者提出了一种新的多级阻尼可调减振器的设计方法，并将其应用到车辆半主动悬挂系统之中，利用模糊控制规则动态调节减振器的离散阻尼系数。在液压振动实验台上进行了1DOF半主动悬挂实验模型控制实验，结果表明了该减振器能有效地衰减系统振动，大大提高了悬挂住能。该文对此项研究作了介绍。     

考虑边界滑移和惯性效应的磁流变液缓冲器特性分析

为满足某埋头弹火炮反后坐装置对不同弹种发射时的可调节适配性,并在满足最大后坐力的同时减小最大后坐位移,提出了一种基于多级环形通道的磁流变液缓冲器。利用有限元方法分析了缓冲器磁路,得出了阻尼通道平均磁感应强度与励磁电流的关系;利用安东帕流变仪测试数据,辨识了磁流变液在零磁场和磁场下的模型参数;建立阻尼通道中磁流变液的流动微分方程,在考虑惯性项和边界滑移条件下,得出了阻尼通道内磁流变液的流速分布特征,推导了缓冲器的阻尼力与活塞速度之间关系;根据理论研究结果,制作磁流变液缓冲器,构建了落锤冲击实验台,并进行不同冲击速度的冲击实验。研究表明：不同惯性效应和边界滑移条件下磁流变液流动速度分布规律相似,但流动速度峰值不同;边界滑移系数为0.000 1时磁流变液缓冲器的理论缓冲力与实验值接近;在冲击速度为1.55 m/s、电流从0 A变化到3 A时,缓冲力峰值增大了15 000 N;在冲击速度为1.90 m/s、电流从0 A变化到4 A时,缓冲力峰值增大了25 000 N.     

阻尼板对水下航行体的力学影响作用

为更加准确地分析阻尼板对航行体产生的力学影响,分析无界流场状态下无壁面与有壁面时的平板力学.首先建立阻尼板对航行体整体的作用力和力矩关系表达式;其次通过仿真分析阻尼板周边的流场变化,得出阻尼板受到的流体作用力矩随张开时间并不呈简单的线性关系;最后利用FLUENT软件对带阻尼板与不带阻尼板的水下航行体进行数值模拟.结果表明:阻尼板的存在会使水下航行体的轴向附加质量增加并且尾部流速降低,可为阻尼板对水下航行体的力学影响作用分析提供一种思路和方法.     

冲击载荷下磁流变阻尼器动态特性试验分析

应用于火炮反后坐装置中的磁流变阻尼器工作在高冲击、高速环境下,因此对所设计长行程磁流变阻尼器进行了冲击试验,测试其在冲击载荷下的动态特性及性能指标。通过采用非线性最小二乘法对试验数据拟合,基于Herschel-Burkley磁流变液非线性本构特性的平行平板恒流模型,提出了冲击载荷下磁流变阻尼器的动态特性模型。并利用该数学模型对磁流变阻尼器在反后坐装置应用中的可控性进行了深入讨论。理论分析表明：在火炮反后坐装置应用中,利用磁流变阻尼器阻尼力可调特性,可以实现理想的后坐动态特性。     

复合阻尼结构减振参量的有限元仿真计算及优化分析

针对由约束阻尼结构和离散型阻尼器组成的复合阻尼结构,建立了有限元仿真模型,利用大型有限元程序NASTRAN对其进行了复特征值分析.与实验结果比较表明,所建立的有限元模型能较好地分析计算结构在不同方向上的减振特性.基于提出的有限元仿真模型,分别对复合阻尼结构的约束阻尼结构和离散型阻尼器进行了优化分析,得到具有更佳减振效果的复合阻尼结构.     

基于固体燃气姿控舵机的自振荡阻尼回路设计

为了描述自振荡阻尼回路的设计方法,以某小型战术导弹为例,设计了基于固体燃气姿控舵机的自振荡阻尼回路原理,详细描述了阻尼回路校正网络参数设计方法和设计过程,并对阻尼回路进行了仿真验证,结果表明参数设计正确,满足要求。     

坦克叶片式减振器阻尼力的概率分析

本文对传统缝隙尺寸的公差分析公式进行改进,得出了一套适合工程应用的缝隙计算的统计方法,并针对目前主战坦克上广泛使用的叶片式减振器进行计算,将其结果和实验数据进行对照,表明了本方法的有效性.通过本文建立的数学模型,可以分析出叶片式减振器各尺寸、形位精度对阻尼力散布的贡献,从而为叶片式减振器各尺寸和形位公差的调整提供设计依据.