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。     

汽车磁流变减振器的设计及多项式模型的研究

通过对汽车磁流变减振器的工作模式的分析,利用ANSYS电磁场模块和流体动力学模块,建立减振器磁路有限元模型。采用序惯耦合法,计算得出阻尼力-速度关系曲线,完成了汽车磁流变减振器结构优化设计及磁路分析。将所设计的磁流变减振器在MTS849减振器试验台上进行试验,测得磁流变减振器的示功图和速度特性,利用试验数据,进行多项式拟合,精确的建立了该减振器的阻尼力模型,与理论计算曲线比较,说明多项式模型能较好的描述减振器非线性特性和滞回特性。     

汽车磁流变减振器阻尼特性理论分析与计算

设计了单输出杆阻尼孔式汽车磁流变减振器,根据牛顿流体理论和磁流变液流变特性,对磁流变减振器的阻尼特性进行了理论分析和计算,探讨了减振器各结构参数对减振器阻尼特性的影响,采用Lord公司的MRF-132AD型磁流变液,计算和分析了磁场强度对阻尼力的影响,以及各种磁场强度下阻尼力与速度的关系.     

汽车行驶中磁流变减振器阻尼力的动态分析

根据磁流变减振器工作原理和汽车系统动力学,建立汽车磁流变减振器的阻尼力模型,推导出磁流变减振器的励磁电流与其阻尼力的关系表达式,在此基础上,针对SG-MRD磁流变减振器,以汽车行驶中的典型路面滤波白噪声和其典型结构参数为输入,对处于汽车被动悬架和半主动悬架中的磁流变减振器的阻尼力及其响应特性进行计算机仿真分析.     

车辆磁流变减振器工作特性的实验研究

根据磁流变液的工作特性和磁流变减振器的工作原理,通过台架实验分析了线圈电流、减振器缸筒与活塞之间相对速度对减振器阻尼力的影响,研究了饱和电流下减振器阻尼力与相对速度变化量之间的关系以及线圈电阻与减振器温度变化的关系。实验结果表明:磁流变减振器阻尼力的大小可通过改变线圈的励磁电流来调节,磁流变Bingham流体力学模型是可行的。     

螺杆挤压-旋转式磁流变阻尼器力学特性研究

传统的磁流变阻尼器所产生的阻尼力通常与驱动速度相关,呈现出黏性阻尼特征。为获得具有库伦阻尼特征的磁流变阻尼器,提出一种具有大尺寸的螺杆挤压的旋转式磁流变阻尼器（screw-rotary magneto-rheological damper,简称SR-MRD）并对其进行力学特性研究。首先,通过分析SR-MRD的结构原理,并基于平板模型来建立各个流体通道的速度分布;其次,基于Herschel-Bulkley模型建立SR-MRD流体力学模型,计算SR-MRD内部压力差以及扭转剪切力;然后,根据SR-MRD流体力学模型计算阻尼力矩,并分析各项关键参数对阻尼力矩的影响;最后,通过加工制作原理样机完成振动试验,验证力学模型的有效性以及阻尼器的实际输出阻尼力矩性能。研究结果表明：SR-MRD试验阻尼力矩与理论计算值基本符合;与传统的旋转式阻尼器相比,不仅能够产生较大的阻尼力矩,而且还具备明显的库伦阻尼特征。     

磁流变减振器磁场特性分析及试验研究

设计了磁流变减振器磁芯磁路,建立了磁路的仿真模型,仿真研究了磁路的磁场特性,用实验的方法对仿真模型进行了验证和修正;在此基础上,建立了整个磁流变减振器的仿真模型,仿真研究了其磁场分布规律及不同参数下阻尼孔附近的磁通密度.研究结果表明,磁芯直径、工作缸壁厚、阻尼通道长度和线圈电流是影响磁场特性的主要因素,合理选择磁路结构参数可使其性能得到最大发挥.设计并制造出一种车辆单筒充气式磁流变减振器,对其进行了台架试验,得到不同电流下的减振器示功特性图,研究发现,通过调节减振器励磁线圈中的电流获得不同强度的磁场,在磁场作用下,磁流变液粘度发生变化,从而改变减振器的阻尼特性,减振器的饱和工作电流约为2A.试验验证了磁路设计的正确性,并为实现车辆磁流变半主动空气悬架控制研究奠定了基础.     

磁流变阻尼器阻尼通道设计研究

磁流变阻尼器阻尼通道是影响阻尼器产生阻尼力大小的关键部位,基于有限元分析软件Ansys的流体和固体耦合计算技术,建立了活塞在缸内磁流变液中运动的数值计算模型,分析了活塞运动过程中缸内磁流变液的速度流场和压力分布状态,得出阻尼通道参数如何影响阻尼力的结论:阻尼力与阻尼通道间隙、线圈槽深成反比,与阻尼通道长度成正比,而线圈槽长的变化几乎不会引起阻尼力的变化;阻尼力的大小对阻尼通道间隙的改变最为敏感,对线圈槽长的变化最不敏感,对阻尼通道长度和线圈槽深的敏感度远低于对阻尼通道间隙的敏感度。     

车辆单筒充气磁流变减振器的阻尼力数学模型及试验仿真

介绍一种车辆单筒充气磁流变减振器的结构和工作原理,其内部的磁流变液材料是一种新型的智能材料,其流变特性可随所加载磁场强度的变化而变化,并且这一过程是可逆的,用磁流变液制成的减振器具有体积小、阻尼力大、动态范围广和频响高等优点。研究利用磁流变液的非牛顿宾汉流体模型和流体运动微分方程,建立反映单筒充气磁流变减振器阻尼力特性的数学模型;对单筒充气磁流变减振器进行台架试验,得到不同电流的减振器示功特性图;通过试验测得磁流变减振器的仿真参数,然后在Matlab软件环境下完成阻尼力数学模型的仿真;试验的示功特性与数学模型仿真进行分析比较,结果表明仿真数据与试验数据较吻合,验证了建立的单筒充气阻尼力数学模型的正确性。     

磁流变减振器魔术公式模型在悬架控制中的应用

基于某款磁流变减振器特性实验数据,辨识了磁流变减振器魔术公式模型的各项参数,模型误差在8%以内。在适当简化磁流变减振器魔术公式模型的条件下,通过直接逆推得到磁流变减振器魔术公式逆模型。仿真中,磁流变减振器魔术公式正、逆模型实现加速度驱动阻尼控制策略期望阻尼力的误差平均值为3.67%。台架实验中,磁流变减振器魔术公式逆模型的应用使车身加速度降低了6.27%,实现了加速度驱动阻尼控制策略的控制效果。磁流变减振器魔术公式模型在半主动控制悬架系统仿真及台架实验中的成功应用对磁流变半主动悬架控制系统的研究有较强的实际意义。     

车用新型旋转式磁流变减振器的设计与仿真

针对现有车用磁流变减振器(MRD)低频时阻尼力很小的问题,设计一种基于剪切模式的旋转式磁流变减振器,使减振器具有磁流变液用量小、低频时也具有大阻尼的性能,不仅能改善车辆的平顺性,也能提高车辆的操纵稳定性。进行了减振器的结构设计,利用ANSYS软件对磁场进行了有限元分析,以多学科优化软件ISIGHT为平台,以初步设计的减振器结构模型为对象,联合CATIA、MATLAB软件,对减振器的结构进行自动优化设计。采用SIMULINK软件对减振器外特性进行了仿真,结果表明,所设计的磁流变减振器在速度接近于零时就可达到很大的阻尼,可为车辆侧倾控制提供足够的阻尼力。     

基于泄漏故障下的磁流变阻尼器力学性能研究

基于磁流变阻尼器力学模型,对泄漏故障下的磁流变阻尼器的力学性能及其阻尼力-位移曲线进行了研究,并通过试验验证了磁流变阻尼器最大阻尼力随着泄漏的加重会逐渐变大,而且在一定的励磁电流作用下,磁流变液会发生剪切稀化现象,反而导致最大阻尼力逐渐变小.研究还发现随着磁流变液黏滞系数的增大,磁流变阻尼器的速率对其阻尼力的影响逐渐减弱.     

具有并联常通孔的磁流变阻尼器设计与分析

磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,MRD)是实现车辆悬架半主动控制的理想器件,然而传统MRD的控制模型及控制过程复杂,严重制约MRD的工程应用。针对上述问题,提出具有并联常通孔的MRD,当电流为零时,磁流变液从常通孔和感应通道流过,实现最小阻尼系数;电流加载至最大时,感应通道被发生流变效应的磁流变液堵塞而充当限压阀的作用,在磁流变液屈服前,液体仅从常通孔流过,实现最大阻尼系数。建立新型阻尼器的阻尼力计算模型,为其设计和阻尼特性分析提供理论依据,并通过磁路仿真和阻尼特性试验验证设计方案的可行性。该MRD尤其适用于与开关类控制策略相结合,不需要复杂的逆模型求解,极大地简化了控制过程,具有较好的实际应用价值。     

含MRD的拖拉机驾驶室悬置系统半主动控制研究

提出一种含磁流变减振器(MRD)的拖拉机驾驶室悬置系统,针对MRD的阻尼非线性力学特性,基于双曲正切函数建立了MRD阻尼力Tanh函数模型。根据MRD阻尼力输出特性试验数据,采用遗传算法有效辨识了模型中的相关参数。为实现MRD阻尼力的有效控制,结合简化的Tanh函数模型,提出一种MRD阻尼力反馈线性化控制方法。建立了拖拉机车架-驾驶室-座椅系统状态空间数学模型,基于振动传递特性,确定了驾驶室悬置系统隔振性能评价指标。以振动响应量最小为控制目标,利用最优控制理论进行了MRD阻尼力控制器设计,实现MRD阻尼力的最优调节。仿真计算结果表明,所设计的控制器能够有效提高含MRD的拖拉机驾驶室悬置系统隔振性能。     

基于有限元法的车辆磁流变减振器仿真研究

对磁流变减振器进行三维磁路有限元分析和阻尼力计算。基于商用磁流变减振器的结构特点,在CATIA软件中建立简化的1/8三维模型;结合Hypermesh软件和ANSYS软件的优点,应用棱边法进行三维静态非线性电磁场分析。通过实验测取磁流变液的性能参数,采用平均磁流变液区域的磁感应强度和磁场强度的方法,获得控制电流与阻尼力关系曲线。     

某型抗蛇行减振器力学特性试验研究

针对应用于我国动车组上的某型抗蛇行减振器,利用减振器性能试验台,在常温环境条件下进行泄漏试验和力学特性试验。通过泄漏试验检验抗蛇行减振器密封性能。力学特性试验分为静态和动态特性试验;静态特性试验验证抗蛇行减振器静态特性包括阻尼力-速度和阻尼力-位移特性;动态特性试验测试抗蛇行减振器动态特性参数,输出不同幅值及不同频率下减振器的动态刚度和动态阻尼。减振器试验过程中和试验结束后均无漏油现象,满足技术要求。同时试验结果表明了抗蛇行减振器力学特性研究的重要性。     

挤压式磁流变减振器力学模型研究

为了克服剪切阀式磁流变减振器阻尼力最大值不够的缺陷,建立了挤压式磁流变减振器的数学模型,得出了挤压式磁流变减振器的阻尼力表达式,并定义了等效阻尼系数和可调倍数.根据理论推导的表达式,分析了磁流变液在平行圆盘间的流动特性以及影响阻尼力的因素.分析结果从理论上证明挤压式磁流变减振器是小位移大阻尼减振器,位移3mm情况下,最大阻尼力和可调倍数分别可达5 000N和9.794 7.     

双调节挤压式磁流变减振器特性研究

为了解决挤压式磁流变减振器大阻尼小位移这一特性不适用于车辆的不足,设计外部滚珠丝杠结构,建立运动学、动力学模型,理论计算和仿真分析减振器外部连杆运动速度、位移和磁流变液剪切屈服强度对阻尼力的影响。对该减振器的示功特性和连杆长度比对阻尼力的调节作用进行了分析,最后进行了台架实验。实验得到该减振器不同电流下的示功图,和理论分析的结果基本一致,说明该阻尼力表达式正确,滚珠丝杠结构可以增大挤压式减振器位移和阻尼力的调节范围,使之适用于车辆,并使其具备机械电磁双调节模式。     

盘形缝隙式双筒MRD阻尼力模型与分析

设计出一种基于被动式双筒液压减振器的盘形缝隙式双筒磁流变液减振器(Magneto-rheological fluid damper, MRD),并根据牛顿流体在平行圆盘缝隙间流动的层流模型和磁流变液(Magneto-rheological fluid, MRF)的Bingham本构关系,推导出盘形缝隙式双筒MRD的阻尼力计算模型.提出衡量MRD性能的最重要参数之一阻尼力可调倍数的定义,依据力学模型推导出其计算公式.对公式中影响MRD的阻尼力可调倍数各种因素进行分析,得出在零磁场强时阻尼力不变的情况下提高阻尼力可调倍数的途径.对设计的盘形缝隙式双筒MRD进行台架试验,验证了所推导的力学模型的准确性.通过对三种不同缝隙高度的MRD的试验数据进行分析,得出阻尼可调系数随盘形缝隙高度的变化关系.分析不同电流下低温MRD随着液体温度的升高对可调阻尼力的影响.     

磁流变液减震器的设计开发和试验验证

首先根据磁流变液减震器工作原理,即磁流变液减震器通过线圈电流改变磁场调节磁流液在阻尼通道中的流动实现对减振器阻尼力的控制,并根据此原理试制出了减震器.其次根据减震器试验标准,对设计的减震器进行台架试验;在试验过程中对力传感器和位移传感器进行了标定,然后采集力信号及位移信号,并对试验数据进行了分析.