车辆半主动悬架系统磁流变减振器的设计理论探讨

摘要

由于传统的车辆悬架系统已不能满足日益要求更高的行驶安全性和乘坐舒适性，开发能够满足智能悬架系统要求的减振器，使悬架系统时刻处于最佳的减振效果，成为当前研究的重要课题。磁流变液作为一种智能材料，具有良好的流变特性，成为半主动悬架系统减振器的首选材料。 本文介绍了磁流变液的组成，分析了磁流变液的流变效应和流变机理及磁流变减振器的三种工作模式，根据车辆悬架系统的特点，本文采用流动剪切组合模式的磁流变减振器作为设计依据。依据流体力学理论知识，分别建立了磁流变液在有无磁场作用的数学模型，根据牛顿流体和宾汉流体的本构方程以及流动剪切组合模式的结构形式，推导出两种流体状态下的磁流变减振器的阻尼力公式。同时，根据车辆减振器的工作要求，对磁流变减振器的磁路和结构进行了理论设计方面的探讨。从推导的阻尼力公式可看出，阻尼力不仅与活塞面积、缸简直径、阻尼间隙大小、阻尼通道长度等结构参数有关，而且还与磁流变液的表观粘度、剪切屈服强度、活塞运动速度等动态参数有关。剪切屈服强度与通电线圈产生的磁感应强度有——对应的关系，通电线圈产生的磁感应强度与通电电流的大小又有一一对应的线性关系，所以通过改变线圈电流的大小，能瞬间的控制阻尼力的大小，达到相应减振的目的。在车辆悬架动态性能模拟试验台上，对Lord公司的1005-3型磁流变减振器做了动态响应、示功特性、速度特性和温度特性等试验测试，获得试验结果，用本设计理论能够很好的解释动态响应、示功特性、速度特性和温度特性，因此本文车辆半主动悬架磁流变减振器的理论设计是合理的，推导的阻尼力公式是符合减振器设计要求的，对车辆半主动悬架系统磁流变减振器的设计有一定的理论学术价值和参考意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2课题的提出及意义

1.3智能汽车悬架系统及其减振器

1.4用于车辆半主动悬架系统减振器的研究现状

1.5磁流变材料的研究与应用现状

1.5.1磁流变材料的研究与发展

1.5.2磁流变器件的研究与发展

1.6本文主要的研究内容

1.7小结

第二章磁流变液及其流变机理

2.1引言

2.2磁流变液及其特性

2.2.1磁流变液的组成

2.2.2磁流变液的特性描述及参数指标

2.2.3应用于车辆减振器的磁流变液的性能要求

2.2.4本课题所选用的磁流变液

2.3磁流变液的流变效应和流变机理

2.3.1磁流变液的流变效应

2.3.2磁流变液的流变机理

2.4磁流变减振器的工作模式

2.4.1磁流变减振器的三种基本工作模式

2.4.2流动剪切组合模式磁流变减振器

2.5小结

第三章磁流变减振器阻尼力的理论推导和磁路设计

3.1引言

3.2磁流变液的本构方程

3.2.1磁流变液无外加磁场作用时的本构方程

3.2.2磁流变液有外加磁场作用时的本构方程

3.3流动剪切式磁流变减振器阻尼力的理论推导

3.3.1无磁场作用时磁流变液阻尼力的推导

3.3.2外加磁场作用下磁流变液阻尼力的推导

3.4流动剪切式磁流变液减振器的磁路设计

3.5小结

第四章磁流变减振器的特性试验与分析

4.1引言

4.2试验设备

4.3响应时间试验测试

4.3.1磁流变减振器响应时间测试方案

4.3.2响应时间的试验测试及数据处理

4.3.3响应时间的影响因素分析

4.4磁流变减振器示功特性和速度特性试验

4.4.1磁流变减振器示功特性和速度特性测试及数据处理

4.4.2磁流变减振器示功特性和速度特性分析

4.5磁流变减振器温度特性试验

4.5.1磁流变减振器温度特性测试及数据处理

4.5.2磁流变减振器温度特性分析

4.6小结

第五章总结与展望

5.1全文总结

5.2前景展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文