磁流變可調(diào)阻尼減振器的特性研究.pdf

1、相對于被動懸架，半主動懸架可以同時兼顧平順性和操縱穩(wěn)定性的雙重要求，成為車輛懸架技術(shù)研究的重要內(nèi)容。磁流變減振器作為一種有前途的懸架系統(tǒng)半主動控制可調(diào)阻尼減振器件，己引起了廣泛的關(guān)注。國外已有商品化的磁流變減振器，并開始應(yīng)用在某些高檔轎車上，但使用過程中還存在著如流變液特性不穩(wěn)定、工作溫升、耐久性、響應(yīng)特性等方面的問題，技術(shù)有待進(jìn)一步提高和完善，國內(nèi)對磁流變減振器技術(shù)的研究還處于起步階段。 本文簡述了車輛懸架及減振器技術(shù)的發(fā)展趨

2、勢，磁流變技術(shù)及磁流變減振器的發(fā)展過程和研究現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)前磁流變液及磁流變減振器使用及研究較為集中的問題，對磁流變減振器的阻尼特性、流場特性、溫度特性、響應(yīng)特性，從理論分析和實驗研究的角度進(jìn)行較為深入的探討。為磁流變減振器的性能提高和在車輛懸架上的應(yīng)用提供研究依據(jù)。 綜合分析了磁流變減振器阻尼力常用計算模型的特點，探討減振器阻尼力的計算模型參數(shù)變化規(guī)律。對所研究的Lord RD-1005-3磁流變減振器阻尼特性進(jìn)行實驗測試，結(jié)果

3、表明了磁流變減振器阻尼力的可控特性和遲滯性。根據(jù)采用三角波激勵的磁流變阻尼特性測試數(shù)據(jù)，擬合了其庫侖力一電流的關(guān)系曲線，擬合方程可以用于系統(tǒng)控制。同時，擬合曲線表明，在小電流范圍內(nèi)兩者近似成線性關(guān)系，在電流達(dá)到1.2A以后，隨電流增加庫侖力的變化趨勢保持平穩(wěn)，表明了材料磁飽和特性對磁流變減振器阻尼性能的影響。 以流動模式磁流變減振器的流量模型、湍流運動控制方程和計算方法、初始邊界條件設(shè)定和計算網(wǎng)格劃分為主要內(nèi)容，在Fluent中

4、建立了基于流動模式磁流變減振器的三維動態(tài)模型。對流場內(nèi)壓力分布、流場的速度矢量進(jìn)行數(shù)值模擬，分析磁流變減振器內(nèi)部流場分布的影響因素及流場對減振器阻尼特性的影響。計算結(jié)果表明，流場分布與阻尼通道上下表面及活塞結(jié)構(gòu)形狀有關(guān)，幾何形狀越復(fù)雜越容易導(dǎo)致流場出現(xiàn)紊流，在所計算的速度范圍內(nèi)，都會在壓縮復(fù)雜表面的幾何變化處形成紊流，紊流大小與活塞運動速度成正比，且和振動速度的方向有關(guān)。壓力分布是影響示功特性的主要因素，正反行程的壓力圖變化規(guī)律極其相似

5、，只是高低壓剛好相反，說明了減振器示功圖對稱的原因。 通過臺架實驗研究了磁流變減振器阻尼力的高溫衰退特性，建立了基于臺架實驗的磁流變減振器溫度變化的理論模型，建立的理論模型可以預(yù)測磁流變減振器溫度變化歷程。試驗和理論分析表明，外界激勵方式和工作電流大小是導(dǎo)致磁流變減振器工作過程中溫度升高的主要因素。提出了考慮散熱因素的磁流變減振器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計條件。建立了基于模糊控制策略的半主動懸架系統(tǒng)振動模型，研究磁流變半主動懸架中減振器發(fā)熱量

6、的理論模型，分析了行駛車速、路面等級和懸架參數(shù)對磁流變減振器發(fā)熱量的影響。路面等級是影響減振器發(fā)熱的主要因素，行駛車速對減振器的發(fā)熱量也有影響，簧載質(zhì)量的影響較小，非簧載質(zhì)量和輪胎剛度的變化對發(fā)熱量有影響，隨著非簧載質(zhì)量和輪胎剛度增加導(dǎo)致磁流變減振器發(fā)熱量上升幅度增大。在磁流變減振器的選型設(shè)計和系統(tǒng)匹配時要綜合考慮懸架系統(tǒng)的振動隔離要求和減振器的發(fā)熱性能。 在對磁流變減振器響應(yīng)特性研究現(xiàn)狀回顧的基礎(chǔ)上，理論分析了影響磁流變減振器

7、響應(yīng)時間的因素，磁流變減振器響應(yīng)時間和電磁線圈的電感、電阻以及流變液的動力粘度、平板間隙有關(guān)。在三角波激勵條件下，使磁流變減振器保持勻速率、穩(wěn)態(tài)工作狀況時，改變控制電流，測試了磁流變減振器的響應(yīng)時間，測試表明，電流施加方式和系統(tǒng)特性對磁流變減振器的響應(yīng)時間有影響，在系統(tǒng)控制過程要考慮環(huán)境因素的影響來減小響應(yīng)時間。 基于對車輛磁流變半主動懸架系統(tǒng)和磁流變減振器動態(tài)響應(yīng)特性的研究，分析了時滯對懸架系統(tǒng)的影響。在時滯動力系統(tǒng)的運動穩(wěn)定

8、性理論基礎(chǔ)上，得出磁流變半主動懸架系統(tǒng)的臨界時滯數(shù)值解的求值方法，討論了磁流變半主動懸架動態(tài)性能的影響及系統(tǒng)失穩(wěn)機理，得出磁流變懸架系統(tǒng)臨界時滯與可調(diào)阻尼減振器的基值阻尼c、可調(diào)阻尼c之間的非線性關(guān)系，為系統(tǒng)的時滯控制研究奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)臨界時滯數(shù)值解理論，結(jié)合工程計算的一般原則，運用模糊內(nèi)模摔制對磁流變半主動懸架進(jìn)行時滯補償控制，對模糊控制和含時滯補償模糊控制的懸架系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真，結(jié)果表明，進(jìn)行時滯補償控制后，簧載質(zhì)量加速度和車輪動