磁流变减振器建模与试验

建立较为精确的磁流变减振器阻尼力模型是设计控制策略并获得良好控制效果的关键。基于流体动力学理论和磁流变液流变特性,对阻尼通道内磁流变液进行流体动力学分析,详细推导磁流变减振器阻尼力模型。结合阻尼通道处磁场有限元分析,完善阻尼力模型。最后试验测试自制磁流变减振器在不同励磁电流和不同活塞速度下的示功特性和速度特性,利用试验数据对模型进行系数辨识,建立磁流变减振器简化力学模型。研究结果表明,励磁电流小于0.8 A时,输出阻尼力试验值与计算值较吻合,当励磁电流增大,阻尼力试验值与计算值最大相差约100 N,计算值相对于试验值的误差在19%以内,该简化力学模型能描述磁流变减振器的基本力学特性,能为半主动悬架控制研究提供理论指导。     

高速列车可调阻尼油压减振器的研究

能根据列车运行状况实现阻尼特性的调整是高速列车半主动减振器的基本要求。文章研究设计了一种通过电液比例换向阀改变阻尼力的油压减振器，并对该油压减振器的结构和工作原理及阻尼特性进行研究分析。理论分析和实验研究表明，所设计的电液比例控制变阻尼油压减振器可实现阻尼力的无级调整。     

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。     

混合流动式磁流变阻尼器设计及阻尼性能分析

针对传统磁流变阻尼器磁场利用率不高的问题,文中设计了一种混合流动式磁流变阻尼器,该阻尼器液流通道由4段轴向流道和2段径向流道串联组成,通过设置隔磁零件引导磁力线蜿蜒通过全部流道,使该阻尼器在体积限制下能产生良好的阻尼性能。阐述了混合流动式磁流变阻尼器的结构和工作原理,并对其进行磁路分析;建立了输出阻尼力数学模型。此外,采用有限元法对阻尼器进行电磁场仿真,分析了施加不同电流时各液流通道处磁感应强度和切应力的分布规律。对磁流变阻尼器两个重要阻尼性能指标,即输出阻尼力和阻尼力可调范围进行了分析。结果表明,外加电流为2 A时,输出阻尼力可达59.4 kN,阻尼力可调范围由1增加到44.137 4。     

阻尼连续可调减振器性能研究

为了研究某阻尼连续可调(CDC)减振器的实际减振能力,在分析该减振器的工作过程及阻尼调节原理的基础上,通过实验的方法获得了不同控制电流下的阻尼特性曲线。结果表明:在振幅25 mm、振动速度为0.524 m/s的正弦冲击条件下,未通电时CDC减振器的阻尼值为最大;随着控制电流的增大,阻尼值在不断减小;复原和压缩行程阻尼力的可调范围分别为754～2825 N和917～2430 N,而阻尼调节阀控制电流的有效范围为0.75～1.5 A;控制电流的增加会使阻尼力与速度的关系由非线性趋于线性转换。试验结果可为该CDC减振器的实际应用及ECU控制模块的设计与调校提供参考依据。     

阀系参数对铁道车辆液压减振器性能的影响

以铁道车辆横向减振器为研究对象,在Easy5环境下建立了减振器液压控制模型并通过试验验证了所建模型的精确性。选取各个阀系主要结构参数,通过数字正交试验分析了各个参数对减振器性能的影响。研究结果表明:减振器各阀系结构参数对阻尼力影响最大的为阻尼阀孔径,最小为底阀孔径。阻尼阀孔径和活塞单向阀孔径分别随着其值的增大最大阻尼力逐渐减小;弹簧刚度和预紧力随着其值的增大最大阻尼力逐渐增大;常通孔径在0.05-0.1 cm范围内变化对最大阻尼力影响较小,在0.1-0.15 cm范围内随着孔径增大最大阻尼力逐渐减小;底阀孔径随着其值的变化对最大阻尼力影响较小。本试验以减振器最大阻尼力为评价指标则D_1(0.75)、D_2(0.1)、D_3(1.1)、D_4(2.0)、K_1(3 200)、F_1(300)为的最佳组合。     

汽车磁流变半主动悬架控制方法研究

根据变论域方法对经典模糊控制算法进行了改进，提出了悬架阻尼力变论域模糊控制算法。根据悬架阻尼控制力与磁流变阻尼器输出阻尼力的力误差，设计了磁流变阻尼器驱动电流控制方法。由汽车结构振动模糊控制子系统和磁流变阻尼器驱动电流控制子系统构建了磁流变半主动悬架控制器，用模糊集语言赋值系数反映了悬架伸张行程和压缩行程不对称阻尼控制力的关系。利用二自由度车辆振动系统简化模型和磁流变阻尼器简化力学模型及其参数，确定了控制器结构及其参数。研究结果袁明，该方法具有较好的控制精度和适应能力。     

利用MATLAB/Simulink的油气悬架输出力分析

结合某型非公路作业车辆的振动特性设计了一种阻尼可调的油气悬架结构,在分析其工作原理的基础上,建立了油气悬架的输出力数学模型,利用MATLAB/Simulink软件对油气悬架输出力-位移特性和输出力-速度特性进行了仿真研究。通过改变油气悬架的自身结构参数(氮气室内气体的初始工作参数、活塞阻尼孔参数及可调节流阀过流直径等)和位移激励参数(幅值和频率),得到各参数对输出力的影响规律。研究结果表明:氮气室初始充气压力不影响油气悬架输出力-位移特性和输出力-速度特性曲线的形状,而活塞阻尼孔直径与个数、可调节流阀过流直径、外部位移激励的幅值与频率等参数对悬架输出力有较大影响,尤其对复原行程影响显著。     

汽车磁流变减振器阻尼特性理论计算与试验

从研究的实用性和结构的可行性出发,建立较为精确的磁流变减振器动力学模型是设计控制策略和获得良好控制效果的关键因素之一。根据车辆悬架的各种要求,设计和分析磁流变减振器的各参数对阻尼特性的影响对于现代汽车设计来说是非常必要的。根据汽车减振的要求和磁路设计原则,设计出单输出杆阻尼孔式汽车磁流变减振器。基于流体力学理论和磁流变液流变特性,详细推导出磁流变减振器的阻尼力理论计算模型。对磁流变减振器的阻尼特性进行理论分析和计算,并探讨减振器各结构参数对减振器阻尼特性的影响。最后采用试验测试磁流变减振器的速度特性,得到不同电流输入时阻尼力与速度的关系曲线,试验测试的结果和理论计算基本吻合。采用流体力学理论推导出的磁流变减振器力学模型能为建立减振器控制模型提供可靠的理论指导。     

电液比例溢流阀控式横向半主动油压减振器阻尼特性研究

对电液比例溢流阀控式横向半主动油压减振器的阻尼特性进行了理论研究,阐明该减振器的阻尼特性为速度平方型加可调的卸荷特性,指出调节电液比例溢流阀的溢流压力可以实现阻尼力的适时调整,而改变节流阀节流面积能够满足对最大被控阻尼力的不同要求.     

电流变液减振器在深孔颤振控制中的试验研究

针对深孔加工中的颇振问题,结合深孔加工的特点,设计了一种基于混合模式的电流变液减振器。利用电流变液在电场强度下能够快速、连续、可逆地改变其粘度和抗剪屈服应力的特性,可实现对减振器可控阻尼力的连续、无级调节。通过对减振器可控阻尼力的数值仿真,分析了阻尼力的影响因素。在Z2120型BTA深孔钻镗床上进行了切削颤振控制试验,对比了不同电场强度下钻杆振动的振幅和被加工孔的表面粗糙度。试验结果表明:在电场作用下,混合模式电流变液减振器能够有效地减小钻杆振动的幅值和明显减小被加工孔的表面粗糙度值。但是不同电场作用下,减振器的减振效果不同。     

一种节能型电磁换向阀液压冲击仿真

为应对传统液压电磁换向阀不能长期供电和油液对温升敏感等工况,以三位四通液压换向阀为载体设计一种新型三稳态电磁换向机构,机构快速换向性使得阀口迅速关闭导致管路产生液压冲击,故引入磁流变阻尼技术,将“剪切-阀”式磁流变阻尼装置沿阀芯轴线串联,通过控制阀口关闭速率以缓解液压冲击对系统的不良影响。仿真结果表明:主动控制阻尼的换向过程随着阻尼力的增大而放缓,管路液压冲击峰值随之减小且振荡时间随之缩短,但由于换向时间较短,变阻尼装置响应能力有限,不建议其采用闭环控制。     

磁流变阻尼器Bingham力学模型改进及参数辨识

磁流变阻尼器不仅具有阻尼快速响应、良好的温度稳定性、内部结构简单等优势,而且可以通过调节控制电流使阻尼器的出力值连续变化,实现阻尼力可控。由于磁流变阻尼器阻尼特性与内部磁流变液的磁流变效应有关,具体表现非常复杂,现有力学模型目精度不足,无法精确描述磁流变阻尼器的阻尼特性。在磁流变阻尼器力学性能测试基础上,应用分段拟合函数方法同时结合反正切函数模型改进模型,并辨识改进后力学模型中各参数。将改进后的Bingham模型与实际测试出力值进行对比,结果表明改进后的Bingham模型能够很好地解决Bingham力学模型在非线性滞回阶段出力值曲线与实际测试数据不符的问题,改进后模型总体出力值曲线与阻尼器实际出力值基本相同,模型精度大幅提升。此种改进方法为磁流变阻尼器建立高精度力学模型提供参考。     

基于MATLAB的MR阻尼器的设计技术研究

磁流变液(MRF)制成的阻尼器结构简单、体积小、能耗低、阻尼连续可调，可以作为理想的气动控制装置。文章介绍了磁流变阻尼器的3种工作模式，并通过磁流变阻尼器阻尼力的简化计算模型来分析设计过程中应考虑的因素，使之能达到较好的控制效果。     

行程相关变阻尼油压减振器的理论模型研究

根据行程相关变阻尼油压减振器的工作原理、基本结构和阀系特点,利用环形薄板变形微分方程以及边界条件推导出了环形阀片受均布载荷时的挠曲变形解析式。根据流体力学缝隙流动、管嘴流动、薄壁小孔节流理论以及压力、流量的串并联关系,建立了行程相关变阻尼油压减振器的理论模型。利用MATLAB/Simulink对建立的模型进行了仿真分析,并将结果与实验结果进行了对比分析,仿真与实测结果的一致性证明了所建立的模型是正确、可靠的。还利用该模型分析了减振器各结构参数对阻尼力的影响规律,得到了减振器阻尼力控制的一般规律,对行程相关变阻尼油压减振器的设计开发和性能预测具有一定的参考意义。     

冲击载荷下的磁流变减振器动力学建模与滑模控制

以冲击载荷下的磁流变减振器为对象,设计一单杆长行程冲击型减振器,基于Bingham模型推导建立包括由环形阻尼孔内的摩擦阻尼力、库仑阻尼力、惯性阻尼力、节流阻尼力、结构附加阻尼力和摩擦阻尼力等组成的动力学模型,并利用最小二乘算法辨识模型中关键参数,试验结果证实了拟合的磁流变冲击减振器动力学模型准确性.针对冲击载荷特点,设计基于全状态反馈和指数趋近律控制率的滑模变结构目标跟踪控制器,基于构建的试验平台分析比较On-Off算法、PID算法和滑模控制算法控制效果,结果显示滑模控制算法下的磁流变冲击减振器振动峰值缩减27.33％,活塞行程缩减48.75％,控制效果最为理想.     

轴向绕组磁流变液阻尼器阻尼与动力性能

为了分析轴向绕组磁流变阻尼器的阻尼力及其动力性能,将阻尼器的阻尼系数视为定值,对阻尼器动力性能进行仿真分析,得到库仑阻尼力与电流强度关系。将实际的阻尼系数等效线性化,通过对阻尼器阻尼振动试验测试得到实际阻尼系数与电流强度变化关系。对阻尼器库仑阻尼力进行试验分析,试验测试结果与仿真值基本相符,验证了仿真分析的正确性。分析表明阻尼器的阻尼力几乎都由库仑阻尼力提供,有利于使用电流控制阻尼器的阻尼力。     

两级阻尼可调式液压减振器的性能仿真与试验

可调阻尼减振器是汽车半主动悬架的关键部件.根据某大客车电控半主动悬架的阻尼控制要求,以该车原被动式液压减振器为基础,设计出一种具有两级阻尼特性的可调减振器.采用共轭梁法计算节流阀片的挠曲变形,建立该减振器阻尼特性的数学模型,仿真分析活塞杆直径,阻尼阀孔径以及调节孔孔径等主要结构参数对减振器阻尼性能的影响,在此基础上确定可调减振器的主要设计参数.对研制的可调减振器样件进行阻尼性能测试,结果表明:减振器的两级阻尼状态变化明显,阻尼切换控制准确,阻尼力试验值与仿真值的偏差小于8%,说明所建的减振器数学模型具有较高的精度,采用共轭粱法计算节流阀片挠曲变形是可行有效的,为设计开发可调阻尼液压减振器和研究汽车半主动悬架提供了重要依据.     

大客车空气悬架可调式液压减振器设计与试验

根据某大客车空气悬架的阻尼控制要求,确定了减振器在"软"、"硬"阻尼状态下的阻尼力设计目标,设计了以电磁阀和摆动气缸作为驱动机构的电控气动式可调阻尼减振器,介绍了该减振器的结构组成、工作原理,通过仿真计算分析了该减振器的阻尼特性.研制了可调阻尼减振器样件并进行了台架性能测试,减振器阻尼力试验结值与仿真值、设计目标值基本一致.进行了大客车道路平顺性对比试验,结果表明,采用可调式液压减振器使大客车的舒适性界限值TCD由原车的2.8 h提高到4.2 h,说明可调减振器设计方案可行,满足了大客车空气悬架的阻尼控制要求.     

馈能式电磁作动器设计及特性试验研究

以某型轮式车辆为对象,为实现减振及馈能的双重目的,设计了齿轮齿条式电磁作动器(Electromagnetic actuator,EA),建立了相应的数学模型,并对其惯性力的影响及阻尼特性进行了分析。加工了原理样机,并对其机械摩擦特性、电磁阻尼特性、主动出力特性及反馈电压特性进行试验测试,验证EA是否满足设计要求。结果表明,最大机械摩擦力285 N,满足设计限制需求;额定电流约束下,最大电磁阻尼力约1100 N,具备较好的阻尼调节能力;最大主动出力近1 000 N,略小于理论值;最大反馈电压近80 V,悬挂相对速度0. 1～0. 3 m/s,在最优馈能区间内,整车馈能功率近百瓦,具备良好的馈能能力。该EA满足设计需求,结构方案可行。