汽车磁流变减振器的试验建模及验证
履带车辆磁流变减振器阻尼力建模与实验
摘 要 ： 了研 究 履 带 车 辆 磁 流 变 减 振 器 阻尼 力 的特 性 ， 过 理 论 分 析 得 到 ＭＲ 为 通 Ｆ减 振 器 的 阻 尼 力 模 型 ， 并在 自行 研
履带 车辆 磁流 变减 振器 阻尼 力 建模 与 实验
Байду номын сангаас
１３ ０
文 章编 号 ： ０ ６ １ ５ （０ ０ －１ ３０ １ ０ ．３ ５２ １）２０ ０ —４ １
履 带 车 辆 磁 流 变减 振 器 阻尼 力建 模 与实 验
张 建 张进秋 齐蕴光 周 晓 张 磊 ， ， ， ，
ｖ ｌ ｃｔ ｓｐ ｅ ｉ ｔｄ ｂ ｈ ｈ ｏ ｅ ｉａ ｄ ｌ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｈ ｏ ｅｉ ａ ｍｏ ｅ ｎ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅｏ ｉ ｉ ｒ ｄ ｃｅ ｙ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌ ｙ ｃ ｍｏ ｅ Ｔ ｅｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｓ ｌｓ ｈ ｗ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌ ｒ ｈ ｔ ｃ ｄ ｌａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ
制 的 实 验 台架 上 进 行 测 试 ， 阻 尼 力一 位 移 ， 尼 力 一 电流 ， 尼 力 一 速 度 之 间 的 关 系 进 行 研 究 ， 给 定 的速 度 用理 论 对 阻 阻 在 模 型 对 Ｍ Ｒ Ｄ 的 阻 尼 力 进 行 预 测 。实 验 结 果 表 明 ， 论 模 型 与 实 验 数 据 相 吻 合 ， 尼 力 可 调 倍 数 达 到 ３５ 。 Ｆ 理 阻 倍
（ ｐ ｒ ｎ ｆ ｅｈ ｉａＳ ｐ ｏｔ ｎ ｉｅｒ ｇ Ａｃｄ ｍｙｏＡｒ ｒｄ ｏｃ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｂ ｉｎ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ １ Ｄｅａｔ ｔ ｃｎｃｌ ｕｐ ｒＥ ｇｎ ｅｉ ． ａ ｅ ｆ ｍｏｅ ｒ Ｅ ｇｎｅｉ ， ｅ ｉ １０ ７ ， ｈｎ ； ｍｅ ｏ Ｔ ｎ Ｆ ｅ ｎ ｊｇ ２Ｄｅａ ｍｅｔ ｆ ｃ ａｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ａ ａ ｅ ｆ ｍｏｅ ｏｃ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｂｅ ｉｇ １ ０ ７ ， ｈｎ ） ｐｒ ｎ ｏ Ｍｅｈ ｎ ａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ， ｃｄ ｍｙｏ Ａｒ ｒｄＦ ｒｅＥ ｇｎｅｉ ， ｉｎ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ｔ ｃ ｎ ｎ ｊ
汽车磁流变减振器设计原理与实验测试
+
2 G m2
+
1 G m4
+
2 G m5
由于不考虑磁路的漏磁, 由磁路的安培环路
定理, 磁路的磁通
=
G m1
1 +
Gm3 +
NI
2 G m2
+
1 G m4
+
2 G m5
式中, N 为线圈的匝数。
( 14)
由 = B l ( R4 + R 3) 得出阻尼通道的磁感 应强度
B=
G m1
1 +
G m3
T r ansactions, 1991, 34: 321～326 [ 3] Xu W H, F u K . A n Intelligent Diag nostic System
for Recipr ocating M achine . I n: SU N Zeng qi, Zuraw ski R. P ro ceeding s of IEEE International Co nference o n Intelligent P ro cessing Sy st ems. Beijing : IEEE Publisher , 1997: 1520～1522 [ 4] P aw lak Z. Roug h sets. International Jo ur nal o f Infor matio n and Co mputer Science, 1982, 11: 341～ 35 6 [ 5] hr n A , K omo r ow ski J. Ro setta - a Ro ug h Set T o olkit for A na ly sis o f Data. In: W ang P P . P ro ceedings of the T hir d Inter natio na l Joint Confer ence on Infor matio n Sciences, D ur ham, N C, U SA : Elsev ier pr ess, 1997: 403～407
单出杆汽车磁流变减振器设计与试验
农 业 机 械 学 报
第 40 卷 第 3 期
单出杆汽车磁流变减振器设计与试验 3
陈杰平1 ,2 陈无畏1 祝 辉1 朱茂飞1
( 11 合肥工业大学机械与汽车工程学院 , 合肥 230009 ; 21 安徽科技学院工学院 , 凤阳 233100)
【摘要】 在分析磁流变减振器工作模式基础上 ,结合汽车减振器的工作要求 ,分别完成了混合模式和流动模 式磁流变减振器的结构设计 ,建立了两种模式下的数学模型并进行了相关的仿真研究 ,设计出了产品并进行了试 验研究 。比较分析发现 ,二者阻尼力在低速时差异不大 ,但是在高速时差异较大 。从工程实现和控制角度看 ,混合 工作模式可以减少阻尼孔的堵塞并具有较大的可控倍数 , 其性能要明显优于流动模式减振器 。通过试验证明 , 建 立的模型 、 提出的设计思路和方法符合工程要求 。 关键词 : 汽车 磁流变液 减振器 设计 试验 中图分类号 : U463133 + 511 ; O36113 文献标识码 : A
π η( D 2 - d 2 ) 2 l 3
4 Dh
3
+
π η Dl
h
v+ ( 2)
πl ( D 2 - d 2 ) 2 +πDl τ y sgn ( v ) 4h 令
h 4 Dh 2 2 πl ( D - d ) 2 S = +πDl 4h τ F = Ce v + S y sgn ( v ) Ce =
468 mm , 最 短 334 mm , 最 大 行 程 134 mm ; 外 径 45 mm ; 前减振器阻尼系数 1 570 N ・ s/ m ; 后减振器
图2 磁流变减振器原理图
Fig. 2 Principle of MRD
车磁流变减振器阻尼特性分析与测试
（l4）
54
机
械
工
程
学
报
第 37 卷第 5 期
由流体力学连续性原理知， 流经阻尼通道的磁 得下列方程 流变液等于活塞所占的体积 V ， gV1 + gV2 + gV3 = A1 0 式中 g V1 = cr ! 2!ru（ r）
R1 r2 r1 1 r1
动的状态中， 更多的磁流变液发生剪切。
（15）
2001 年 5 月
廖昌荣等： 基于混合模式的汽车磁流 Nhomakorabea减振器阻尼特性分析与测试
55
力的大小可通过引入电流的大小来调节。 采用的分析方法是可行的， 对开发汽车磁流 （3） 变减振器具有一定的理论指导意义。
为了简化， 本文不计惯性力的作用， 并设在同一 阻尼通道内压力 p 沿轴向 z 是线性变化的， 则式 （1） 简化为下列控制方程 d " + " = "p dr r l — —阻尼通道的长度 l— （2）
!
重庆市院士基金资助项目 （ NO： 。 20000921 收 到 初 稿， 98562 ） 20001126 收到修改稿
场来控制磁流变液在阻尼通道中的流动， 从而对减 振器的阻尼力实现控制。
图1
混合工作模式的磁流变减振器工作原理
1. 活塞杆 4. 线圈 2. 阻尼通道 5. 磁流变液 3. 活塞 6. 工作缸
［2］ 由力平衡方程可得到下列控制方程
!u ! " " !p ! !l + !r + r = !z 式中 u — — —磁流变液的流动速度 — —磁流变液的切应力 "— — —径向坐标 r— — —轴向坐标 z— — —活塞运动引起的压力 p— — —磁流变液的密度 !—
磁流变液减振器结构设计及仿真结果分析
磁流变液减振器结构设计及仿真结果分析由于结构设计和磁路仿真是一个相互优化的过程，首先通过理论确定基本参数，然后通过磁路仿真设计磁路，通过修改设计参数来优化磁路，最终确定具体尺寸。
基本结构如图1所示。
一、基本结构设计图1 减振器的基本结构(1) 磁流变液减振器阻尼力：根据宾汉姆模型，考虑到压力补偿00203123sgn()4p g gp p y F PA P A F F P A LQ L d A A v P Dh h ητπηππτ=∆+=++=++ 当活塞拉伸时，活塞有效作用面积应为()224p D d A π-=，当活塞压缩时，活塞的有效作用面积为24p D A π=。
p Q A v =为流速，,D d 分别为活塞杆外径内(2) 已确定的尺寸：根据最大阻力和缸内的最大强度近似估计工作缸的直径:由公式1D = 取减振器拉伸行程的最大卸荷力max 2500F N =，缸内最大容许压力[]4P MPa =，0.3λ取，得出1=30D ，由此得d=9，若取d=12.4，反算max =2344N F ，仍然满足要求。
工作缸内径130D =，活塞头直径D=28，活塞杆直径d=12.4；工作间隙h=1(3)有效长度： 我国公路路面B, C 及路面占的比重大，建立普通减振器仿真模型，可知减振器的速度一般在O.15m/s 以下，所以根据减振器实验结果，设在O.15m/s,I=OA 时，压缩阻尼力为360N()222203336044L D d d F v p Dh πηπ-=+=零场粘度η=0.8，气体压力02p MPa =,v=0.15m/s由此得出有效长度30L =(4)线圈匝数：当工作电流为2A 时，最大可调阻尼力()22max 3360234436019844y L D d F F N h τπτ-==-=-=44.5y k P a τ=由MRF-J01磁流变液y B τ-曲线最小二乘法拟合得：140y B τ=由于活塞、缸筒等材料的磁导率要比磁流变液高出许多，相对气隙的磁阻来说很小，可以忽略。
汽车单筒充气磁流变减振器特性的试验研究
汽车单筒充气磁流变减振器特性的试验研究汽车单筒充气磁流变减振器是一种新型的减震装置，具有性能稳定、动态性能良好等特点。
为了更好地理解该装置的特性，本文通过实验研究的方式，探究了其在不同充气压力和磁场强度下的特性。
首先，我们使用了一台测试用的单筒充气磁流变减震器测试台，该测试台能够模拟车辆行驶中的路面不平坦情况，通过测量减震器的行程、力-速度曲线等指标，观察减震器的响应。
实验中，我们采用了不同的充气压力和磁场强度进行测试。
首先在没有充气和磁场作用的情况下，测量了减震器的基本参数。
随后，我们调整充气压力和磁场强度，观察其对减振器特性的影响。
实验结果表明，单筒充气磁流变减震器具有一定的压力敏感性。
当充气压力逐渐增加时，减震器的阻尼系数也相应增大，但是在一定范围内，过高的充气压力反而会导致减震器的性能下降，因为太高的压力会导致减震器内部气压不稳定。
因此，只有选取合适的气压范围，才能取得最佳的减震效果。
同样的，当磁场强度增加时，减震器的阻尼系数也会随之增大。
但是，过高的磁场强度会导致减振器的响应时间变长，影响减震效果。
因此，磁场强度的选择也需要合理。
此外，在测试中还发现了单筒充气磁流变减震器具有较好的稳定性和动态性能。
它的阻尼特性与车速呈正相关，且具有良好的响应速度和可控性。
综上所述，单筒充气磁流变减震器作为一种新型的车用减震装置，具有明显的优势。
其特性的研究与实验能够帮助我们更好地理解其工作原理，从而为其在汽车工程中的应用提供参考。
未来，我们将继续深化其性能研究，不断优化其技术参数和应用，为汽车行业提供更好的服务。
除了在实验室中进行特性研究外，单筒充气磁流变减震器的实际应用也十分值得关注。
在汽车工程中，减震装置是很重要的安全配件之一。
它能够吸收和分散车辆行驶中的震动、颠簸和冲击，保护车辆和乘客，提高行驶稳定性和舒适性。
而单筒充气磁流变减震器作为一种新型的减震装置，其特性和优势也在逐渐得到广泛认可和应用。
某型汽车磁流变减振器的分析与设计的开题报告
某型汽车磁流变减振器的分析与设计的开题报告一、选题背景和意义磁流变技术是液压与电子技术的交叉应用，其具有结构简单、响应速度快、控制精度高等特点，因此在工业、军事和民用领域得到了广泛的应用。
汽车磁流变减振器是一种利用磁流变油的特性控制减振效果的装置。
在汽车行驶过程中，路面震动会通过车轮传递到汽车车身，影响到车辆的操控性能和舒适性。
传统的汽车减振器是基于液压原理设计的，其具有稳定可靠的特点，但其减振效果不够理想，特别是在高速行驶时，难以有效地减少车身的震动。
而磁流变减振器则可以根据车速和路面情况实时调节减振阻尼，从而提高汽车行驶的舒适性和操控性能。
因此，对汽车磁流变减振器进行分析与设计具有重要的意义，可以探究磁流变技术在汽车领域中的应用，同时也可以提高汽车的行驶性能和舒适性。
二、研究内容和目标本研究的内容主要包括以下方面：1. 磁流变减振器的工作原理和特点的分析与研究。
2. 磁流变油的特性以及如何控制减振效果的研究。
3. 磁流变减振器的结构设计和数学模型的建立。
4. 基于数学模型的磁流变减振器参数优化设计和实验验证。
本研究的目标是：1. 深入了解磁流变减振器的工作原理和特点，掌握磁流变技术在汽车减振器中的应用。
2. 对磁流变油的特性进行研究，并提出一种有效控制减振效果的方法。
3. 建立磁流变减振器的结构设计和数学模型，为后续的参数优化设计提供基础。
4. 通过优化设计和实验验证，得出一种性能稳定、实用性强的磁流变减振器。
三、研究方法和步骤本研究将采用以下方法和步骤：1. 研究文献资料，深入了解磁流变技术以及磁流变减振器的工作原理和应用现状。
2. 分析磁流变油的特性，以及根据路面情况和车速等因素来控制减振效果的方法。
3. 建立磁流变减振器的结构设计和数学模型，并进行仿真分析，为后续的参数优化设计提供依据。
4. 基于数学模型的磁流变减振器参数优化设计，包括控制模型、减振模型等等。
5. 进行实验验证，得出一种性能稳定、实用性强的磁流变减振器。
基于起落架磁流变减震器的实验建模与控制策略研究
式（ 中， ３ Ａ 为活塞受到压力的有效面积 ，为活塞 ） ｖ 与缸体 的相对 流速 ， 为活塞 的直径 ， 上 ） Ｌ为活塞的长 度 ， 为工作间隙 ， ｈ 叩为流体的动力粘度 ， ｙ 为屈服应 力。 其中 和 ７与磁流变液本身和所加磁场的磁感应 ７
强度 有关 。
１ ． 阻尼 特 性 实验 ２
Ｌ ｆ
ｒ ｔ Ｄｈ
＋ｎｒ． —Ｄ Ｌ— ｆ ｖ
ｈ ｊ
间 隙 式 阻 尼活 塞 缸 体
以解 决 这个 问题 ， 由于 主动 控 制结 构 复 杂 ， 使 用 但 其
将大大降低 了飞机可靠性［ 同时增加飞机 的维修成 ２ １ ，
本。相对于被动控制和主动控制 ， 基于磁流变减震器 的半主动控制具有参数可调 ， 失效时仍可充 当被动控 制件使用等诸多优点 ， 因而其在飞机起落架减震 系统 上有 很广 阔 的应用前 景 。 １ 多环槽 式磁 流变 减震 器
板产生阻尼力 Ｆ， ｎ 又像剪切式磁流变减震器内部的磁 流 变 液那 样 受 到 两极 板相 对 运 动 时 产生 的剪 切 作用 而产 生 阻尼力 。其 中 Ｆ 的计 算公式 为 ： ，
器在车辆悬架 、 高层建筑物防震 、 风激励 下悬索 的振 动控 制等 方 面得 以应 用 。 起落架减震器是起落架的重要组成部分 ， 其主要 作用是吸收飞机着陆和滑跑时的撞击能量。 传统的起
６ ０
液 压 与 气动
２０ ０ ８年第 １ 期 Ｏ
基于起落架磁 流变减震器 的实验建模 与控 制策略研 究
祝世兴 ， 白 玉
Ｓｔ ｕｄｙｏ ｐｅｒ ｍｅ ａ ｏｄｅ ｉ ｎｄ Ｃｏ ｒ ｌｉ ｔ ａ ｅ ｙｏ ｆ Ｅｘ ｉ ｎｔ ｌ Ｍ ｌｎｇａ ｎｔ ｏ ｌｎｇＳ ｒ ｔ ｇ ｎ Ｌａ ｎｄｉ ｎｇＧｅａ ’ ａｇ ｔ ｒ ｏ ｏ ｉ ａ ｍｐｅｒ ｒｓＭ ｎｅ ｏ ｈｅ ｌ ｇ ｃ ｌ Ｄａ
馈能型汽车内置永磁体磁流变减振器的设计及试验
ｓｏｒｂｅｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ ｗｏｒｋ ｎｏｒｍａｌｌｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔꎬ
ｗｈｉｃｈ ａｌｌｅｖｉａｔｅｓꎬ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｘｔｅｎｔꎬ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｏｃｋ ａｂｓｏｒｂｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｏ￣
文献标志码: Ａ 文章编号: １６７１￣３０７９(２０１９)０６￣００９６￣０９
Ａ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｄａｍｐｅｒ ｗｉｔｈ Ｂｕｉｌｔ￣Ｉｎ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ ｆｏｒ
Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｔｅｓｔ
分为被动悬架、 半主动悬架和主动悬架 ３ 种. [１] 而磁流变半主动悬架因其具有响应速度快、 能耗少等
优点而成为汽车悬架研究领域的热点问题之一ꎬ 具有良好的应用前景. [２] 但磁流变减振器存在着故障
安全和磁流变液静置沉降等问题. [３] 因此ꎬ 很多学者提出在磁流变减振器中加入永磁体ꎬ 设计新型内
汪博士ꎬ 胡红生ꎬ 李 宁
Hale Waihona Puke ( 嘉兴学院 机电工程学院ꎬ 浙江嘉兴 ３１４００１)
摘 要: 磁流变半主动悬架因其具有响应速度快、 能耗少等优点而成为汽车研究领域的热点问题之一.
针对传统磁流变减振器存在故障安全和磁流变液静置沉降等问题ꎬ 基于磁流变液基本特性ꎬ 设计了一种馈能
型汽车内置永磁体式磁流变减振器ꎬ 进行了减振器力学计算与有限元仿真分析. 并通过减振器示功试验验证
汽车磁流变减振器设计原理与实验测试
一
下 十
十
十
由于不 考 虑 磁路 的 漏 磁 ， 由磁 路 的安 培 环路 定理 ， 磁路 的磁通
Ｎ Ｉ
ｒ ｒ 尺一 （） ） 一 ２ ； ２ｎ ］ 一 云 一 ｒ Ｒ Ｉ云卜 —－ ｎ ） 。 （
“ （ ｌ 三ｒ≤ ２ ２ｒ ≤ 三ｒ ）一 “ （ １ Ｉｒ ）一 “ （２ ３ｒ ）
（ ７ ）
（） ８
一
式 中， 为线 圈的匝数 。 Ⅳ
（一 ｒ 尺一ｒ（ ） ｒ ２ ； ２ｎ ］ ） 一 ｇ意 ＋ ｌ ｒ Ｒ＿２ 意］ — ｚ ｒ （） Ｉ ｎ
模 式 和 剪 切 模 式 【 进 行 设 计 的 。流 动 模 式 见 图 １ ］
尼 通道 内压 力 Ｐ沿轴 向 是线 性 变化 的 ， 式 （ ） 则 １ 简 化 为
害 手一ｌ 十 一 ＋ 了一
２ 磁 流 变 减 振 器 设 计
２ １ 阻尼 力 的计 算 方 法 ．
（ ２ ）
在 两 相 对 运 动 的极 板 之 间充 满 磁 流 变 体 ， 加 磁 外 场 经 过极 板垂 直作 用 于 两 极 板 之 间 的 磁 流 变 体 ， 使 磁 流变 体 的 流动 性 能 发 生 变 化 ， 而 使 推 动 极 从
板运 动 的 活塞 所 受 阻力 发 生 变 化 ， 到 外 加 磁 场 达
区域 ２
“（ ｌ ｒ≤ ｒ ）一 ｆ ｒ≤ ２
式中， ｃ为常 数 。
为了简 化 ， 计惯 性 力 的作 用 ， 设 在 同一阻 不 并
・１３ ２ ・ ９
区域 ３
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汽车磁 流变减振器设 计原理 与实验 测试—— 廖 昌荣 余 淼 陈伟 民等
磁流变减振器性能试验及分析
磁 流 变液 是 一种 理 想 的智 能材 料 ， 它在 磁 场 的作 用 下 可 以在 短 时 间 内 由流 动 良好 的液 体 变 为粘 性 流
体 ， 有一 定 的屈 服 特 性 ， 屈服 强 度 随磁 场 强度 的增 加 而 增 加 ， 具 其 应用 磁 流 变 液 的这 一 特 性 制造 的磁 流 变
径 的 径 向磁 场 ， 当活 塞相 对 于 刚体 运 动挤 压 液体 迫 使 其 流过 缸体 与活 塞 间 隙时 ， 体 就 受 到磁 场 作 用 ， 液 由
牛 顿体 变 为粘 塑 体 ， 得 流 动阻 力增 加 ， 而磁 流 变减 振器 的阻尼 增 加 。 使 从 由于 流 动阻 力 与磁 场强 度有 关 ， 因
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第１卷 第３ ５ 期
２０ 年 ９ ０２ 月
石 家 庄 铁 道 学 院 学 报
Ｊ ＵＲ Ａ ＦＳ Ｊ Ｚ Ｏ Ｎ ＬＯ ＨＩＡ ＨＵＡ ＧＲ ＩＷＡＹＩ Ｓ ＩＵＴ Ｉ Ｎ ＡＬ Ｎ Ｔ Ｔ Ｅ
Ｖｏ１ ５ Ｎｏ． ．１ ３
套 试验 装 置 由正 弦激 励 机 构 、 流 变减 振 器 、 磁 压力 传感 器、 位移 传感 器组成 。正 弦机 构 产生 振 幅～ 定 的 正弦运
动 。 动 磁 流 变 减 振 器 缸 筒 产 生 相 同 的 运 动 。 流 变 减 推 磁
振 器活 塞 通过 压 力 传 感 器 固定 于 机 架 。缸 筒位 移信 号
变减振 器 。 通过 试 验 对其 特性 进行 了分析 ， 此基 础 上对磁 流 变减振 器的 结构 设计 提 出 了有 益 在
的 建议 。
【 关键 词 】磁 流 变减振 器 试 验 阻尼特 性 【 中图分 类 号】 ＴＨ１ ３ 【 ３ 文献 标识 码】 【 Ａ 文章编 号】１ ０ — ２ ６ ２ ０ ） ３０ ３ — ３ ０ ６３ ２ （ ０ ２ ０ — ０ ３０
磁流变弹性体减震器测试与力学建模
第 43 卷第 5 期2023 年 10 月振动、测试与诊断Vol. 43 No. 5Oct.2023 Journal of Vibration，Measurement & Diagnosis磁流变弹性体减震器测试与力学建模∗刘强1，2，徐凯1，占晓明2，郑涛2（1.中国海洋大学工程学院 青岛，266100） （2.浙江华东测绘与工程安全技术有限公司 杭州，310014）摘要磁流变弹性体（magnetorheological elastomers，简称MRE）的力学性能呈现复杂的非线性特性，建立MRE减震器的力学模型以表征其动力学特性是进行智能振动控制应用的关键。
针对有参模型参数识别困难、无参模型易陷入局部最优等问题，根据MRE减震器的力学特性试验结果，建立思维进化算法（mind evolution algorithm，简称MEA）优化的BP神经网络模型来描述MRE减震器的力学特性，并对比了参数化建模与非参数化建模的差异性。
研究结果表明：线性K‑C模型仅能描述MRE减震器的线性力学特性；Bouc‑Wen模型能较为准确地表征其中心对称非线性力学特性；MEA‑BP神经网络能准确预测MRE减震器的非线性力学特性。
研究成果为MRE减震器的设计及应用提供了参考。
关键词磁流变弹性体减震器；思维进化算法；BP神经网络；力学建模中图分类号TB535.1引言磁流变弹性体减震器是一类智能半主动减振装置，其刚度和阻尼可以随着施加的磁场大小和方向变化。
MRE可在磁场或非磁场的条件下进行固化，形成各向同性或各向异性的类橡胶聚合物，通过改变MRE周围的磁场强度，可以使内部铁磁颗粒获得运动的偶极矩，实现刚度的可调性。
MRE响应迅速、能耗低，避免了传统磁流变液颗粒沉积、密封问题等缺陷，成为车辆悬架、民用建筑、精密仪器和其他振动控制应用中的首选材料［1‑2］。
为了实现MRE的振动控制应用，建立能准确表征MRE的力学模型十分必要。
磁流变减振器建模与试验
和 GA 算法对其进行了参数辨识，研究表明，所建 立的模型可较准确地预测阻尼力范围，但模型较复 杂，给数值计算带来不便；BAJKOWSKI 考虑摩擦 和温度对减振器性能的影响，建立其热力学模型， 分析磁流变液黏度系数和摩擦因数与温度和磁场强 度之间的本构关系，但此模型尚未经过试验校核 [12] ；LAM 等[13]通过试验测试了磁流变减振器的阻 尼特性，并验证了其良好的可控性，而未给出相应 阻尼力计算模型；国内部分高校和科研机构对磁流 变减振器进行了研究，取得了有价值的研究结果 [14-19] 。 为设计控制策略和评价磁流变减振器在振动 控制中应用的可行性，本文在分析阻尼通道处磁流 变液流动特性的基础上，基于自行研制的磁流变减 振器的外特性试验结果，建立磁流变减振器简化力 学模型，为实现基于磁流变减振器的半主动悬架控
机 械 工 程 学 报
第 卷第 期期
制研究提供理论基础。
1
磁流变减振器结构
图 1 为自制的流动模式磁流变减振器总体结构
内充满磁流变液，补偿气室内充满高压气体，用来 避免减振器压缩过程中出现“空行程”现象。活塞 杆可动行程为 160 mm， 线圈最大励磁电流可达 2 A。
示意图。活塞将减振器工作缸分为上、下两腔，腔
以图 2(b)所示环形流体微元为研究对象，建立 x 方向力平衡方程
(b) 0 b y R2 ， v(R2) v0 ，
利用边界条件，解得区域I速度分布
v(a) v(b)
v1(y)
C1 y 1 dp 2 2 (9) (y R1 ) (y R1) v0 R1 y a 2η dx η
) 1) 0，故 sgn( (
(6)
汽车磁流变减振器的设计及多项式模型的研究
【 摘 要】 通过对汽车磁流变减振 器的工作模式的分析， 利用 Ａ Ｓ Ｓ电磁场模块和流体动力学模 ＮＹ 块， 建立减振器磁路有限元模型。采用序惯耦合法 ， 计算得出阻尼力一 速度 关系曲线， 完成 了汽车磁流变 减振 器结构优化设计及磁路分析。 将所设计的磁流变减振器在 Ｍ Ｓ ４ 减振器试验台上进行试验， Ｔ ８９ 测得 磁 流 变减振 器的示功 图和速度 特性 ， 用试验 数据 ， 行 多项式 拟合 ， 确的建 立 了该 减振 器的 阻尼 力 利 进 精 模型， 与理论计算曲线比较 ， 说明多项式模型能较好 的描述减振器非线性特性和滞回特性。 关键 词 ： 磁流 变减振器 ； 磁路设计 ； 多项式模 型
ＤＵＡＮ Ｍｉ Ｓ ｉｇ Ｓ ｉｈ ａ ｎ，ＨＩ ｎ ， Ｕ Ｈａ— ｕ Ｊ
（ ｏ ｅ ｅ ｆ ｕｏ ｏ ｉ ｎ ｒｆｃＥ ｇ ｅｒ ｇ ＬＴ Ｊ ｚ ｏ ２ ０ １ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｔｍ ｂｌ ａｄＴ ａ ｉ ｎ ｉ ｅｉ ，Ｉ ， ｎｈ ｕ １ １０ ， ｈｎ ） ｌ ｏＡ ｅ ｆ ｎ ｎ ｉ
ｐ ｅ ｄ ｒ ｕｏ ｂｌ ＭＲ ｄ ｐ ｒ ｈ ｎｔｅＭＲ ｄ ｍ ｅ ｅｉ ｅ Ｃ ｓ ｄｏ ｅＭＴ ８ ９ｄ ｐ ｒｅｔ ｇ ｌ ｅ ｆ ｔｍｏ ｉ ａ ｅ． ｅ ａ ｐ ｒ ｓ ｄＷｌｔ ｔ ｎｔ Ｓ ４ ａ ｅ ｓ ｎ ｔ ｏ ａ ｅ ｍ Ｔ ｈ ｄ ｇ ｎ Ｓｅ ｅ ｈ ｍ ｔ ｉ
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Ｋ ｙ ｏｄ： ｇｅ ｅｌ ｉ ｌａ ｅ； ｇｅｃ ｉ ｕｔ ｅｇ ；ｏ ｎｍ ａｍｏｅ ｅ ｒｓＭａｎｔ ｒ ｏ ｇ ａｄｍｐｒＭａｎｔ ｒ ｉｄｓ ｎＰ ｌ ｏ ｉｌ ｄｌ ｗ ｏｈ ｏ ｃ ｉｃ ｃ ｉ ｙ
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中图分 类号 ：Ｈ１ ， ４ ３ 文献标 识码 ： Ｔ ６Ｕ ６． ４ Ａ １ 月 吾 ＪＬ Ｉｊ —
磁流变液减震器的设计开发和试验验证
磁流变液减震器的设计开发和试验验证
周鋐;郭岩峰;闵坚;陈栋华
【期刊名称】《中国工程机械学报》
【年(卷),期】2007(005)001
【摘要】首先根据磁流变液减震器工作原理,即磁流变液减震器通过线圈电流改变磁场调节磁流液在阻尼通道中的流动实现对减振器阻尼力的控制,并根据此原理试制出了减震器.其次根据减震器试验标准,对设计的减震器进行台架试验;在试验过程中对力传感器和位移传感器进行了标定,然后采集力信号及位移信号,并对试验数据进行了分析.
【总页数】4页(P82-85)
【作者】周鋐;郭岩峰;闵坚;陈栋华
【作者单位】同济大学,中德学院,上海,200092;同济大学,中德学院,上海,200092;同济大学,中德学院,上海,200092;同济大学,中德学院,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TH13
【相关文献】
1.起落架磁流变缓冲器与验证试验设计研究 [J], 刘冲冲;刘小川;牟让科;崔荣耀
2.基于ADAMS的磁流变减震器起落架仿真模块开发 [J], 田静;孔令帅;祝世兴
3.基于磁流变减震器的起落架落震仿真平台开发 [J], 祝世兴;许晓龙
4.飞机起落架磁流变减震器的设计与试验研究 [J], 祝世兴;卢铭涛;杨永刚;田静;陈
帮
5.新型机床磁流变减震器的设计及其减震性能研究 [J], 刘薇娜;吴欣宇
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单出杆汽车磁流变减振器设计及试验研究
单出杆汽车磁流变减振器设计及试验研究*摘要：磁流变减振器是实现汽车半主动控制，提高车辆行驶平顺性的重要部件。
本文在分析磁流变减振器工作模式基础上，结合汽车减振器的工作要求，分别完成了混合模式和流动模式磁流变减振器的结构设计，建立了两种模式下的数学模型并进行了相关的仿真研究，设计制作出了产品并进行了试验研究。
从工程实现和控制角度看，混合工作模式可以减少阻尼孔的堵塞并具有较大的可控倍数，其性能要明显优于流动模式减振器。
比较分析发现，二者阻尼力在低速时差异不大，但是在高速时，两种类型的减震器阻尼力差异较大。
通过试验证明，本文建立的模型、提出的设计思路和方法符合工程要求，可以为后续车辆磁流变减振器改进设计和车辆半主动控制研究提供参考和技术支持。
关键词：磁流变液 减振器 设计 试验1 引言悬架系统主要用以缓冲和吸收因路面不平而产生的激振力，衰减路面激振力所引起承载系统的振动。
传统的被动悬架，结构参数一经选定，即使经过优化，也只能在特定的车速和路面下才能达到最佳，无法随汽车运行的工况和激励的变化进行调节，不能满足使用工况的变化，减振性能的提高受到限制。
随着汽车车速的不断提高，人们对汽车行驶平顺性的要求也越来越高。
1954年GM公司Federspiel-Labrosse在悬架设计中首先提出了主动悬架的思想[1]。
主动悬架可以根据外界环境和车辆运行状态，通过控制系统产生相应的阻尼力，达到期望的平顺性和安全性。
这种悬架系统可以显著提高车辆的行驶安全性和乘座舒适性[2]。
但由于其制造成本太高，控制系统复杂，仍未发展到推广实际应用阶段。
70年代，Crobsy和Karnopp[3]等人提出了半主动悬架的概念，阻尼力可以在一定范围内实现有级或连续的变化，改善了车辆的行驶性能，其控制相对简单，成本低、耗能小、可靠性高的优异品质使得它备受青睐。
由于主动与半主动悬架可以有效提高乘坐舒适性及操控安全性，国内外对其展开了大量的研究，已经发展到多系统的集成控制研究[4、5]。
小型轿车磁流变减振器设计与仿真
小型轿车磁流变减振器设计与仿真李学智;陈庆樟;许广举;吕正兵【期刊名称】《磁性材料及器件》【年(卷),期】2015(000)004【摘要】Based on the basic theory of magneto-rheological (MR) and working characteristics of MR fluid, the principle and mechanical model of the MR damper were analyzed, and the mathematical relationship was determined between the piston damping force and the viscosity of the MR fluid resistance, shear stress and friction resistance. The structure of vehicle MR damper was designed, its parameters were calculated and selected, and the simulation model set up. The simulation results show that the design is feasible and reasonable, complying with the design requirements of the vehicle dampers, and the control and response of which is easy and quickly.%基于磁流变的基本理论和磁流变液的工作特性，分析磁流变减振器的工作原理与力学模型，确定活塞阻尼力与磁流变液的粘度阻力、剪切力和摩擦阻力之间的数学关系；设计车辆磁流变减振器的结构，计算、选择其结构参数，并建立仿真模型。
磁流变液减震器的设计开发和试验验证
收稿日期:2006-10-20作者简介:周 金宏(1952-),男,高级工程师,博士生导师.E -mail:zhouhong@mai 磁流变液减震器的设计开发和试验验证周 金宏,郭岩峰,闵 坚,陈栋华(同济大学中德学院,上海 200092)摘要:首先根据磁流变液减震器工作原理,即磁流变液减震器通过线圈电流改变磁场调节磁流液在阻尼通道中的流动实现对减振器阻尼力的控制,并根据此原理试制出了减震器.其次根据减震器试验标准,对设计的减震器进行台架试验;在试验过程中对力传感器和位移传感器进行了标定,然后采集力信号及位移信号,并对试验数据进行了分析.关键词:磁流变减震器;工作原理;台架试验;标定;分析中图分类号:T H 122 文献标识码:B 文章编号:1672-5581(2007)01-0082-04Design and verification of the magnethorheological damperZ H O U Hong ,G UO Yan -f eng,MIN Jian,C H EN Dong -hua(Chinese -German S chool,Tongji University,Shanghai 200092,China)Abstract :In this paper,a novel damper is developed based on working principles of the m agnethorheological (MR)damper,viz.,based on the notion that the coil current can alternate the magnetic field,the mag -nethorheological liquid flow is adjusted in damping channels so as to control its damping forces.Afterw ards,a bench test is conducted according to damper testing standards.In the testing process,a dynamom eter and a displacem ent transducer are demarcated.Finally,the force and displacement signals are sampled and ana -lyzed.Key words :m agnetorheolog ical damper;w orking principle;bench test;demarcation;analysis目前一般使用的减震器为固定的橡胶减震器,这种减震器只能适应某一特定的运行状况.为了提高行驶安全性及舒适性,必须设计一种能够适应不同行驶状况的减震器.为此目的开始研究主动减震器及相应的试验台.通过应用磁流变液来实现所要求的主动特性.磁流变减震器是一种阻尼可控器件,其工作原理是调节励磁线圈中的电流获得不同强度的磁场,使阻尼通道中磁流液的流动特性发生变化,从而改变减振器的阻尼力.磁流变减振器具有调节范围宽、功耗低、响应速度快、结构简单等特点,在汽车、建筑、航空航天等领域具有广阔的应用前景.1 磁流变液减震器的设计及制造1.1 传统磁流变阻尼器的结构和工作原理磁流变阻尼器是以磁流变体这种新型的智能材料作为阻尼器的工作液,称之为磁流液,并在阻尼器的活塞轴上缠绕电磁线圈,线圈产生的磁场作用于磁流液,通过控制电磁线圈电流的大小来改变磁流液的屈服应力,实现阻尼可调的目的.根据磁流液在阻尼器中的受力状态和流动形式的不同,磁流变阻尼器可分第5卷第1期2007年1月中 国 工 程 机 械 学 报CHINESE JOURNAL OF CONSTRUCT ION MACHINERY Vol.5No.1 Jan.2007为流动模式、剪切模式、挤压模式以及这三种基本模式的任意组合.流动模式的磁流变阻尼器简化结构如图1a 所示,其上下极板固定不动,磁流液被限制在静止的两磁极之间,在压差作用下磁流液流过极板间隙,而流动阻力则通过磁场强度来控制.这种结构的阻尼器最为简单,但同等条件下最大阻尼力较小.剪切式磁流变阻尼器的简化结构如图1b 所示,磁极间有相对运动(移动或转动),这种运动使磁流液处于剪切状态,靠流体间的磨擦作用带动流体运动,通过改变磁场可连续改变切应力与切应变率的特性.挤压模式磁流变阻尼器的简化结构如图1c 所示,磁极在与磁场几乎平行的方向上移动,磁流变液处于交替拉伸、压缩状态,并发生剪切.虽然磁极的位移量较小(几毫米以下),但是产生阻力却很大,由于一个磁极要做与磁场平行的运动,所以该类阻尼器结构较为复杂[1].图1 磁流变阻尼器的基本工作模式Fig.1 Basic work model of the magnethorheological damper剪切阀式磁流变阻尼器工作于剪切和流动的组合模式,兼有剪切模式和流动模式的优点,具有结构简单、磁路设计比较方便、出力大等优良特性,应用前景更为广阔.其工作原理为阻尼器内腔充满了磁流液,活塞在工作缸内作往复直线运动,活塞与缸体发生相对运动,挤压磁流液迫使其流过缸体与活塞间的间隙时,在没有磁场作用下,磁流液以牛顿流体作粘性流运动,符合牛顿流体的本构关系;当加上磁场后,磁流液就会瞬间由牛顿流体转变为粘塑体,粘度呈数量级地提高,流体的流动阻力增加,表现为具有一定屈服应力的类似于固体的本构关系.此时磁场对磁流液材料的作用可用宾汉姆体(Bingham )本构关系进行如下描述:= y (B)sg n ( )+ , y=0, < y(1)式中: y 为与磁场有关的临界屈服应力;B 为磁感应强度; 为磁流液的塑性粘度; 为剪切率.根据剪切阀式磁流变阻尼器的结构,利用平板计算模型,可得阻尼力的计算公式为F(t)=12 LA2p Dh 3+L D h u (t)+3L A ph +L D y sgn [u(t)](2)图2 减震器装配图Fig.2 Installation diameter of the magnethorheological damper式中: 为磁流液的动力粘度;L 为活塞的长度;A p 为活塞受到压力的有效面积;D 为活塞的直径;h 为空气间隙(工作间隙)厚度;u(t)为活塞与缸体的相对流速.由式(2)可以看出剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力可以看作两项,其中第一项与流体的动力粘度和流速有关,基本反映的是普通流体的粘滞特性,可称之为粘性阻尼力;第二项与流体的屈服剪应力有关,可称之为库仑阻尼力,是磁流变阻尼器的可调阻尼力,反映了磁流变阻尼器特殊的电控特性[2].1.2 减震器的结构设计本文设计的减震器是基于流动模式,如图2所示.该减震器由左右轴、盖板密封、金属泡沫、壳体、线圈、线圈支架、盖板、防尘圈、防尘圈盖板、导向带、密封圈、油孔、端板、中间板、套筒及活塞杆组成.左右轴与活塞杆通过螺纹连接起来,然后通过两个端板及中间板将两个金属泡沫压紧,这样活塞杆运动的时候同时能带动金属泡沫一起运83 第1期周 金宏,等:磁流变液减震器的设计开发和试验验证动.首先通过油孔将磁流液注入减震器内,在注入的时候要分几次进行,要等上次注入的磁流液完全进入金属泡沫内再接着注入,直到加满为止.然后拧紧油孔螺帽,在螺帽和油孔之间要加上密封圈,防止减震器运动的时候磁流液外泄.在线圈两端接上电流,通过改变电流来改变金属泡沫内的磁场强度,进而可以改变减震器的阻尼力.2 磁流变减震器试验及数据分析前文对磁流变减震器工作原理做了理论分析,本节主要对该减震器进行试验及试验数据分析研究.图3 减震器试验台图Fig.3 Diagram of of the m agnethorhe -ological damper s test bed 2.1 试验台设计图3是本文设计的减震器试验台架,主要包括激振器、减震器支架、位移传感器、力传感器.首先将减震器的左端通过螺栓与力传感器的右端连接起来,然后将力传感器的左端与激振器的右端连接起来.同样,减震器的右端通过螺栓与位移传感器的左端连接起来.值得注意的是,要将减震器的活塞杆置于中间位置,保持两边对称.使用正弦信号发生器产生正弦信号,正弦信号经功率放大器放大后接入激振器,那么激振器就可以带动减震器来回振动了.激振器的最大行程为13mm,能产生的最大作用力为445N.通过位移传感器及力传感器可以将测量过程中的位移信号和力信号记录下来,通过Matlab/XPC 数据采集系统可以对数据进行采集及记录.最后通过M atlab 对数据进行处理分析[3].2.2 传感器标定2.2.1 位移传感器标定在测量之间必须对位移传感器进行标定.使用三坐标铣床对位移传感器进行标定.三坐标铣床的测量精度为0.01mm,这对于位移传感器标定来说精度已经足够了.首先将位移传感器的一端固定在铣床的基座上,然后将传感器的活动端固定在铣床的钻头上,这样铣床运动多少传感器就会运动多少,从而可以借助铣床对位移传感器进行标定.图4 位移传感器标定Fig.4 Displacement sensor s calibration 标定时首先将位移传感器调到中间位置,记录下当时的电压值,然后使铣床沿z 轴向上运动,每次向上运动1mm,都要记录下当前的电压值.当铣床向上运动10m m 后停止,然后反方向运动,仍然要记录当前的电压值,将往返两次的电压值做算术平均,这样就可以得到位移与电压的关系,标定结果如图4所示.从图4中可以看出,在-7~+2mm 之间传感器线性较好,在测量时可以使用这一段.本文设计的磁流变液减震器行程为6mm ,所以此位移传感器的线性范围已经足够.2.2.2 力传感器标定将力传感器竖直放在台架上,上面不加任何载荷,用XPc 记录下1min 内的电压值,将此时的电压值进行调零;然后在传感器上放置1kg 标准铁块,同样用XPc 记录下1min 内的电压值,这个电压值就是10N 力对应的数值.这样就完成了对力传感器的标定.2.3 测量结果分析测量直接得到的数据有很多毛刺,要对测量结果进行分析,首先应该对数据进行拟合.图5是典型的测量结果曲线和拟合后得到的曲线.单次测量只能记录某一固定频率、固定电流值时的位移信号及力信号,为了对测量结果进行比较,必须使用不同的激振频率及电流值.首先将电流调为零,此时磁流液就是简单的牛顿流体,改变频率,从3Hz 逐渐增加到10Hz,记录不同频率下的最大阻尼力,然后不断增大电流,依次为0.5,1.0,1.5,2.0,2.5A,对于每一个电流值,重复上述过程,不断增加频率,同样记录该电流值、该频率下对应的最大阻尼力.最后84 中 国 工 程 机 械 学 报第5卷将通上不同电流时测量出来的最大阻尼力减去没有电流时相应频率下的最大阻尼力,就可以得到对比曲线,如图6所示[4].图5 3Hz 时力信号测量曲线及拟合曲线Fig.5 Measure curve and fitting curve offorce signal in 3Hz 图6 不同电流时最大阻尼力改变量Fig.6 Variation of maxim um damping force in different electrical currents从图6可以看出,随着电流的增加,最大阻尼力不断增加.当通上电流时,磁流液就由牛顿流体转变成宾汉流体,从而表现出磁流变效应.随着电流的不断增大,磁流变效应越来越明显,这是由于磁流液的屈服应力不断增大,而磁流液必须首先克服此屈服应力才能流动,从而导致最大阻尼力不断增加.图7 5Hz 时不同电流对应的力位移曲线Fig.7 Force -placement curve corresponding different electrical currents in 5Hz另外频率对最大阻尼力也起着一定的作用,从图6可以看出,当频率从3H z 增大到7Hz 的过程中,最大阻尼力不断增加,这是由于随着频率的增加,运动速度越来越快,从而需要更多的能量来使减震器振动,导致最大阻尼力增加.但是当频率大于7H z 的时候,最大阻尼力反而随着频率的增加而降低.从图6中明显可以看出,激振频率为10H z 时,最大阻尼力下降很多.在前面章节已做过介绍,当线圈通上电流时,磁流变液中的磁性颗粒就会形成链状结构,由于这种链状结构的存在导致产生磁流变效应,从而使最大阻尼力增加,但是如果频率过高的话,这种链状结构就会遭到破坏,导致最大阻尼力下降.由此可见,试验测量的结果和建立的理论模型完全吻合.从图7对试验得到的力位移曲线可以看出,随着电流的增加,位移不断变小,最大阻尼力不断增加.这也与建立的理论模型一致.3 结语综上所述,通过试验得到的结果与前面章节进行的理论分析相一致,通上电流后,磁流变减震器的最大阻尼力明显增加,可以通过改变线圈电流从而改变减震器的阻尼特性.这就意味着,如果电流可控的话,那么磁流变减震器的阻尼力也是可控的,这对车辆减震有着重要的意义.参考文献:[1] 汪建晓,孟光.磁流变液研究进展[J].航空学报,2002,23(1):6-12.W ANG Jianxiao,M ENG Guang.Research of magnethorheology[J].Aviation Journal,2002,23(1):6-12.[2] W INS LOW W M.M ethod and means for translati ng electrical impulses i nto mechanical force:USA,2417850[P].1947-05-08.[3] W INS LOW W M.Induced fi bration of suspensions[J].Journal of Appli ed Physics,1949,20(9):1137-1140.[4] 余心宏,马伟增.磁流变减振系统参数辨识[J].化学物理学报,2001,14(5):65-88.YU Xinhong,M A Weizeng.Parameter identification of magnethorheological damper[J ].Ch emistry Physics Journal,2001,14(5):65-88.85 第1期周 金宏,等:磁流变液减震器的设计开发和试验验证。
车辆磁流变减振器温度特性的试验研究
１ 概
述
计划 资助下 ， 正在进行车辆半主动悬架系统 的磁流变减 振器研制工作 。 用于车辆 的磁流变减振器除了在主要性 能上完全能够覆盖普通筒式油压减振器 的示功特性 、 速 度特性 之外 ， 还需要对磁流变减振器 的温度特性进行考 核评价 。磁 流变液不 同于一般传统意 义上减振 器液压
ｍａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ一４ ０～ １ ２ ０℃．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｏ －ｒ ｈ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒ ； ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ； ｄ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ
时捷公 司已将美 国 Ｄ ｅ ｌ ｐ ｈ ｉ 公 司研制 的磁 流变减振器 系 统应 用于 ２ ０ １ ０款 Ｇ Ｔ ３车上 。国内有部分 高校 和研究 院
所开展 了将 磁流变 阻尼器用于 汽车悬架减振 的理论分
料， 其直 径一般为 纳米 至微米级 ， 颗粒直径太小 使得饱
和磁感应强度 降低 ， 颗粒 过大则很难使悬浮体保持均匀
摘 要： 对 车辆 磁 流 变减 振 器 的 温度 特 性 测 试 装 置 、 引 用标 准 以及 温 度 性 能 测试 进 行 研 究 。 结 果表 明 ． 磁 流 变减 振 器 在一 ４ ０ ～ １ ２ ０℃温 度 范 围 内具 有 良好 的 Ｆ — Ｓ示功 性 能 。
关键词 ： 车 辆磁 流 变减 振 器 ； 温度特性 ； 阻尼 力
油， 通 常由三部分组成 ：
车辆磁 流变减振器【 】 卅是近 年发展起来 的新 型阻尼 耗能元件 ， 在车辆半 主动悬架系统 中越来越受到重视和 应用 。它与传统 的汽车筒式油压减振器相 比 ， 具有 阻尼 力 连续可调 、 响应速度 快 、 功耗低 、 结构简单 紧凑 、 可与 计算机结合实现远程 自动控制 、 只需要很低 的电流驱动
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１ ８
１２ 试 验 结 果 ．
液 压 与 气动
２ １ 第 １期 ０ ０年 ∥ 量 １． 童 １： 重 慧｝ ÷ 禹 二： 量 ： ８
～
． ．
本文 测得 了磁 流变减 振器在 不 同电流下 的示功 图
和速 度特性 曲线 。限于篇 幅 ， 仅列 出 ０Ａ、． ０４Ａ及 １Ａ
记 录 每种 速度下 单 一 试 验周 期 内 的 ２０组 数 据 ， 变 ０ 改
通 电电流 （ ０ ２Ａ、． ０ ６Ａ、 ． １Ａ） 重 复 ０Ａ、 ． ０ ４Ａ、 ． ０ ８Ａ、 ，
此 过程 ， 出此参 数 下 的示 功 图 和速 度 特 性 。按 上 述 得 方 法对 减振 器进 行加 振 ， 试件 往复 ３～５次 以 内记 录 在 示 功 图 。试 验工 作 流程如 图 １ 示 。 所
和不 断变化 的行 驶工 况 ， 而智 能 悬 架 系 统 能够 根 据 路 面情况 和车 辆运 行状 态 的变 化 实 时调 节 运 动 特 性 ， 既 能保证 车辆 的操 纵稳 定 性 ， 能 使 车 辆 的平 顺 性 达 到 又 最佳状 态 ， 因而成 为 车 辆 发 展 的必 然 趋 势 。近 来 基 于 磁 流变 液减 振器 的半 主 动 悬 架 系统 受 到 了广 泛 关 注 ， 磁 流变 减振 器具有 阻 尼 连 续 可控 的特 点 ， 过 调 整 车 通 辆 左右 两侧 阻尼来 减小 两侧 车 轮与地 面正 压力 之 间 的 差别 ， 同时也 减小 侧倾 角 。这 就 提 高 了 车辆 的侧 倾 稳 定 性 ， 加 了平顺性 ， 小 了车辆 在极 限工 况下 发 生侧 增 减
分
动 减振器 进行 测试 以研 究其 示 功 图与 速 度 特性 ； 样 这
不 用搭建 与减 振 系统 相关 的设 备 ， 不需 建 立 与 整 体 系
图 １ 减振 器 试 验 台 工 作 流 程 图
统 相关 的数学 模 型 ， 测 试 分 析半 主动 悬 架 系 统 的 基 仅
本 特性 ， 简单 易行 。
器进行 试 验 ， 出 了试件 的 系列 示功 图和速 度特 性 曲线 ； 得 分析 了电流 变化 、 活
塞速度 对试 验样 品的 外特性 的 影响 。建 立 了磁 流 变减振 器插 值模 型 进行 仿 真 并 与试 验 曲线 对 比， 结果 显 示
１ １ 试验 过程 ．
收 稿 日期 ：０９０ －３ ２ ０ －７０
作者简介 ： 于志新 （９ ５ ） 男 ， １７ 一 ， 吉林梅河 口人 ， 讲师 ， 士研 博 究生 ， 主要从事汽车动态仿真与控制科研工 作和机械设计 方 向 的教学工作 。
试验 参 照 Ｑ ／ ４ —９ ９ 汽 车筒 式 减 振 器 台 架 Ｃ Ｔ５５１９ 《 试验 方法 》２与 德 国大 众公 司 减 振 器试 验 标 准 Ｐ —－ ［ ３ Ｖ Ｐ
吻合度 较 高。说 明所 建的磁 流 变减振 器模 型 非常 准确 ， 以应 用于磁 流 变减振 器 的仿 真研 究 。 可
关键 词 ： 流 变减振 器 ； 功 图 ； 度 特性 曲 线 ； 磁 示 速 插值 模 型
中 图分类 号 ： ４ ３ ３ 文献 标识 码 ： 文章 编号 ：０ ０４ ５ （０ ０ Ｏ － １ － Ｕ ６． Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ） １ ０ ７０ ０ ４
度 为 Ｖ＝！ ！ 一
Ｕ
×１ 一 ＝０ ５ （ ／ ）。调节 试验 台 ０ ．２ ｍ ｓ
与减振 器行 程 中点 一致 ， 变 试 验 工 况取 得 ５组 不 同 改 的最 大活 塞速度 ： ．５ 、 ．３０ ２ 、． ９及 ０ ５ ／ ， ０ ０ ２ ０ １ 、． ６ ０ ３ ．２ ｍ ｓ
Ｍ ａ ｎ ｔ ．ｈ ｏ ｏ ｉ ａ ｌ ｉ ｓ Ｄａ ｅ ｓ ｇ ｅ ｏ ｒ ｅ ｌｇ ｃ ｌ Ｆ ｕ ｄ ｍｐ ｒ
ＹＵ ｉｘｎ Ｚｈ － ｉ ，ＺＯＮＧ ａ —ｕ Ｃｈ ｎｇ ｆ ，Ｗ ＡＮＧ ｉ ｇ ｌ ｎ ｌｎ —ｏ ｇ
（１长春工业 大学 机 电工程学 院，吉林 长春 ．
１０ １ ； ． ３ ０ ２ ２ 吉林大学 汽车动态模 拟国家重点实验室 ， 吉林 长春
２１ ０ ０年 第 １期
液 压 与 气动
１ ７
汽 车 磁 流 变 减 振 器 的 试 验 建 模 及 验 证
于 志 新 ，宗 长 富 王 灵龙 。
Ｅｘ ｅｉ ｎａ ｄ ｌｎ ｎ ｒｆ ａｉｎ ｏ ｔｍｏｉｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌＭｏ ｅｉｇ ａ ｄ Ｖｅ ｉ ｃ ｔ ｆＡｕｏ ｔ ｉ ｏ ｖ
翻的可 能 … 。本 文 对 磁 流 变 减 振 器 进 行 了相 应 的 试 验 建模 的研 究 。
１ 减振 器 的试验
试 验 过程采 用单 动方 式 ， 并保 证 下列 参 数 ： 行程 ｓ 为 １０±１ｍｍ； 件频 率 ｎ为 （０ ４ ） ｍｉ； 大速 ０ 试 １０－２ ￣／ ｎ 最 －
引 言
４ ２３和 Ｔ — Ｗ２ ５进行 。整 个 试 验 以编 制 好 的试 验 １． ＬＶ ９ 工况并 通 过 Ｍ ｓ ＦｅＴ ｓ Ｇ １ ｌ ｅｔ Ｔ数字控 制 器进行 控制 。 ｘ
汽车悬 架性 能 的优劣 直接 决定 了汽 车 的操 纵 稳定
性和平 顺性 。传 统被 动悬架 无 法适应 复 杂 的道 路 激励
半 主动悬 架 系统 的研究 存在 数学模 型复杂 和将 其
藕 合于 系统进 行控 制策 略研 究 的问题 。解 决方 法是 对 其 进行试 验 建模 ， 而试 验是试 验 建模 的前 提 。 本 文应用 美 国 ＭＴ （ ｃ ａ ｉ ｌ ｅｔ ｇ＆ Ｓｍｕａ Ｓ Ｍｅｈ ｎｃ ｓ ｎ ａＴ ｉ ｉ ｌ — ｔ ｎ 系统 公 司的 Ｍ Ｓ ５ ｉ ） ｏ Ｔ ８ ０减振 器 试验 台 （ １ 对 半 主 图 ）