磁流变减振器是一种采用磁流变液作为工作介质的可控阻尼器,具有结构简单、响应迅速、能耗低、动态范围大、控制相对简单等优点,与传感器、控制器一起组成汽车半主动悬架系统。通过传感器将车辆运动状态参数反馈到控制器,采用一定的控制算法确定需要的阻尼力大小,并向磁流变减振器施加相应的激励电流,达到对车辆进行半主动控制的目的,以提高车辆的运行平顺性和操纵稳定性。本文结合某微型汽车半主动悬架系统的开发,设计制造了某微型汽车磁流变减振器,并进行了相应的试验测试,采用有限元分析方法对活塞磁路进行了计算,建立了该磁流变减振器的动力学模型。本文研究工作包括:
①利用Newton流体和Bingham流体的本构方程,推导了基于平板模型的流变学方程,提出阻尼力计算方法。采用平板模型,研究了减振器中几个重要参数对减振器阻尼力的影响,确定磁流变减振器的结构参数。
②分析磁流变阻尼器的工作模式,结合汽车减振器的工作特点,对磁流变减振器进行了结构设计,加工了磁流变减振器的样品,对其进行了减振器台架试验,测试了磁流变减振器的外特性。测试表明:随着电流的增加,减振器示功曲线包围面积逐渐增大,耗能增加,减振效果增强,阻尼力可以实现连续调节。
③基于ANSYS软件,对不同结构的磁流变减振器电磁场进行了电磁场有限元计算,对不同结构阻尼器电磁场计算结果进行比较,分析了产生差异的原因。结果表明:双级磁路活塞的磁场特性优于单级磁路活塞,通过改变活塞、工作缸的结构参数可以改善减振器的磁场特性,同时电磁场有限元计算结果可作为磁路设计的参考。
④分析了磁流变减振器的参数化模型和非参数化模型的优缺点,基于参数化建模建立了本文所设计的磁流变减振的动力学模型。对比了理论模型曲线与试验数据拟合曲线,结果表明:本文所设计的磁流变减振器试验数据拟合曲线与理论曲线具有较好的吻合度,该动力学模型可用作半主动悬架系统的阻尼器控制研究。
