浮动活塞补偿型汽车磁流变液减振器研究1

摘要

半主动悬架可根据不同路面和车况实时调节阻尼值，满足悬架的阻尼匹配要求，使车辆行驶安全性和乘坐舒适性达到平衡的最佳效果。半主动磁流变液减振器具有阻尼可调范围宽，响应时间快，功耗小等特点，是半主动悬架的主要研究方向。针对目前磁流变液减振器存在的体积补偿不充分，以及活塞头换向时阻尼力非圆滑过渡的问题，设计并制作了浮动活塞式体积补偿型汽车磁流变液减振器。本文对磁流变液减振器的结构设计、关键加工工艺技术、磁路结构参数、阻尼力推导、示功特性试验测试分析等进行研究，开展的具体工作如下：
　　①分析半主动磁流变悬架在汽车悬架应用中的地位，参考国内外磁流变技术的发展现状。针对磁流变液减振器目前存在的问题，提出采用浮动活塞体积补偿结构的磁流变液减振器。
　　②根据长安某型轿车悬架参数要求，设计了浮动活塞体积补偿型磁流变液减振器的总体结构。主要研究了减振器单筒单杆式外结构、流动模式并联微型孔自导向活塞头结构、活塞头与活塞杆连接结构、浮动活塞式高压气体体积补偿结构、工作缸密封导向结构、活塞头线圈绕制及引线等部分的结构设计与参数。
　　③采用环形通道流动模式设计磁流变液减振器励磁磁路。综合分析常用磁芯材料磁化特性及其使用成本，利用磁路模型分析确定磁流变液减振器磁路磁芯材料、磁芯尺寸参数、线圈的匝数、线径尺寸等参数。利用有限元分析软件进行仿真分析，证明磁路模型分析是合理有效的，并对磁路参数进行优化调整，以使磁路满足设计需求。
　　④采用安东帕MCR301流变仪和HH-15型振动样品磁强计对磁流变液进行性能测试。根据测试结果确定双塑性模型的基本参数，并利用双塑性模型对磁流变液减振器各部分进行流场分析，得到活塞头两端液压差与体积流量之间关系的计算方法。综合分析活塞头产生阻尼力、浮动活塞产生阻尼力以及磁流变液减振器各部分之间的摩擦力确定了减振器总阻尼力的计算方式。
　　⑤加工制作磁流变液减振器电磁活塞头组件、活塞杆密封导向组件、浮动活塞组件、减振器工作缸以及减振器外结构等零件，并组装制造磁流变液减振器样机。根据QC/T545-1999《汽车筒式减振器台架试验方法》，利用WDTS型油压振动测试台对磁流变液减振器样机进行了示功特性测试。测试结果表明示功曲线圆滑饱满，在各电流激励情况下测试结果与理论仿真结果吻合，证明理论分析正确可靠，达到设计预期目标。

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1 绪 论

1.1课题背景

1.2磁流变技术国内外研究现状

1.3 课题意义及本文主要内容

1.4本章小结

2 磁流变液减振器总体设计

2.1磁流变液的流变原理

2.2汽车磁流变液减振器技术要求

2.3磁流变液减振器工作模式选择

2.4磁流变液减振器结构设计

2.5本章小结

3 磁路设计及有限元分析

3.1磁路设计原则及磁芯材料的选取

3.2磁路基本模型分析

3.3磁路优化结果

3.4本章小结

4磁流变液减振器流场分析理论

4.1磁流变液流变特性及其性能测试

4.2活塞头流场分析

4.3浮动活塞体积补偿

4.4减振器总阻尼力计算方式

4.5本章小结

5磁流变减振器制作与台架测试

5.1磁流变液减振器的加工与制作

5.2减振器测试系统

5.3减振器测试条件

5.4磁流变液减振器测试与结果分析

5.5本章小结

6全文总结与工作展望

6.1本文主要工作总结

6.2本文特色

6.3后续工作展望

致谢

参考文献

附录 A作者在攻读学位期间参加的科研项目