汽车悬架磁流变阻尼器设计与优化研究

摘要

悬架系统是汽车的重要组成部分之一,它对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性有很大影响。磁流变阻尼器是新型半主动悬架系统的重要组成部分,其根据车辆运行工况进行阻尼力实时可调,改善了传统悬架在设计过程中出现乘坐舒适性和操作稳定性之间的不协调,受到学术界和工业界的广泛关注。
　　 磁流变阻尼器以磁流变液为介质,通过对输入电流的控制,使其外加磁场强度发生改变,进而可在毫秒级使磁流变液的流变性能发生变化,实现流体和半固体之间的转变,从而能够提供可控阻尼力,其具有结构简单、控制方便、响应迅速、消耗功率小和输出力大等优点。目前国内对双筒式磁流变阻尼器研究内容较少,因此,对双筒式磁流变阻尼器的设计以及结构优化的理论研究十分必要。为此,本文从双筒式磁流变阻尼器的力学模型建立、设计、参数优化仿真以及试验研究等几个方面进行较为详尽的分析与探讨。
　　 本文提出了双筒式磁流变阻尼器的设计及优化方法。首先从参数化和非参数化模型两个角度介绍了几种磁流变阻尼器的力学模型,并说明了各自的特点,利用平板模型推导了剪切阀式磁流变阻尼器的流变学方程和阻尼力计算公式。其次,详细阐述了双筒式磁流变阻尼器在设计过程中应用的相关理论,归纳了磁流变阻尼器详细的设计步骤,提出了设计实例。并对粒子群算法和多目标优化本质进行详尽的介绍,根据磁流变阻尼器所建立的阻尼力计算模型,运用MATLAB软件进行编程,采用粒子群算法进行筛选,最终选出最优一组参数,得到优化的磁流变阻尼器结构。根据设计实例参数加工了方案一和方案二结构的磁流变阻尼器试验样机,并进行了台架试验研究。研究结果表明,两种设计方案试验结果都满足设计要求,但方案二结构磁流变阻尼器与方案一结构磁流变阻尼器相比,解决了方案一结构磁流变阻尼器试验测试出现的空行程问题,设计更加合理可行。