磁流变式汽车减振器设计
基于单筒式磁流变减振器的结构设计
为未加入触变剂的样品）。
图1MRF的磁性能与抗沉淀性能
1.2MRF的工作模式及磁路分析
MRF在阻尼通道内部流动时其主要的工作模式有以下几种类型：阻尼通道上下极板不动，基于MRF所受压力梯度产生的流动模式，阻尼通道上下两极板水平相对运动
其中，v0为MRF在上极板位置的速度，η为MRF的塑性粘度（剪切应力与剪切应变速率的斜率），L为阻尼间隙的有效长度，A P为活塞的有效横截面积。
dp（x）/dx为MRF 在阻尼间隙X轴向方向的压力梯度，F为MRD所产生的阻尼力大小，MRD阻尼力可以本分解为可控阻尼力部分F 和非可控阻尼力部分F uc。
可控阻尼力的大小由磁场强度所决定，非可控阻尼力的大小由粘滞阻尼力Fη和摩擦阻尼力F f所组成。
图2阻尼间隙内MRF流动的速度与应力曲线
然而阻尼间隙h如果过小同样会使得粘滞阻尼力变得过大，而摩擦阻尼力一般为常数，这样会使得动态范围趋近。
所以阻尼间隙尺寸的确定有一个最合适的值。
会保持可控阻尼力在一个比较大的数值上，同样可以让动态范围保持在峰值附近。
根据G.Yang等学者的研究显示，MRD进行设计时，我们普遍将阻尼孔尺寸比例
设定为0.02左右，这将成为我们设计MRD阻尼孔尺寸的标准。
我们暂定阻尼孔的高度h为2mm，所以缸体的内径尺寸为R2为100mm。
活塞头运动的速度为6cm/s
件尺寸可以根据车辆实际装配要求再进行相应设计。
磁流变式汽车减振器设计
任务书学生姓名系部专业、班级指导教师姓名职称从事专业是否外聘□是■否题目名称磁流变式汽车减振器设计一、设计（论文）目的、意义分析磁流变减振器的工作模式，结合现有汽车液压筒式减振器的结构和工作特点，对磁流变减振器进行结构设计，对磁流变减振器的磁路进行设计。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）（一）主要设计内容磁流变减振器的磁路设计；减振器的结构设计；对减振器的性能进行分析。
（二）主要技术指标、要求零场粘度低，在相同剪切屈服应力的条件下，使磁流变的阻尼器调节范围更大；.在外加磁场作用下，磁流变体的剪切屈服强度至少达30-50kpa；在相当宽的温度范围(-40--100'C)具有良好的稳定性；磁流变响应时间短(毫秒级)，使磁流变阻尼器能跟上控制系统的响应速度；三、设计（论文）完成后应提交的成果1、设计说明书一份，1.5万字以上；2、磁流变减振器装配图一张、零件图若干张，折合三张A0图纸。
对所设计的磁流变减振器进行性能仿真，分析仿真结果，小论文一篇。
四、设计（论文）进度安排1、进行文献检索查，查看相关资料，对课题的基本内容有一定的认识和了解。
完成开题报告。
第1-2周（2月28日～3月11日）2、初步确定设计的总体方案，讨论确定方案；对磁流变减振器进行初步设计和选取。
第3-6周（3月14日～4月8日）3、提交设计草稿，进行讨论，修定。
第7周（4月11日～4月15日）4、详细设计液压系统，设计非标件，绘制减振器装配图及零件图。
第8-12周（4月18日～5月20日）5、提交正式设计，教师审核。
第13-14周（5月23日～6月3日）6、按照审核意见进行修改。
第15周（6月6日～6月10日）7、整理所有材料，装订成册，准备答辩。
第16周（6月13日～6月17日）五、主要参考资料[1]贺建民等，磁流变减振器的分析与设计，第五届全国磁流变液及其应用学术会议，2008.10[2]徐伟，汽车悬架阻尼匹配研究机减振器设计，农也装备与车辆工程，2009.6[3]李连进，磁流变阻尼器的参数优化与特征仿真，兰州理工大学学报，2006.4六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日开题报告学生姓名系部专业、班级指导教师姓名职称从事专业是否外聘□是√否题目名称磁流变式汽车减振器的设计一、课题研究现状、选题目的和意义（1）课题研究现状磁流变阻尼器因其具有结构简单、控制方便、响应速度快、消耗功率小、抗污染能力强和输出力大、阻尼力连续可调等优点，它利用了磁流变液在磁场作用下能在毫秒级的时间内从牛顿流体转变成具有一定屈服强度的黏塑性体的智能特性，仅需要很小的能量输入就能产生较大的阻尼力，尤其适合在土木结构的抗风抗震中应用。
汽车磁流变减振器设计准则探讨
悬 架系统是 提 高汽车 平顺性 （ 座舒适性 ） 乘 和 安 全性 （ 操纵 稳定性 ）减 少动 载荷引起 零部 件 、 ， 货 物损坏 的关 键 。传统 的汽 车悬 架系统是 按某 种 特
定 的 路 面 状 况 和 车 辆 运 行 状 态 进 行 设 计 的 ． 减 其 振 器 的 阻 尼 特 性 是 不 可 调 的 ， 路 面 状 况 和 车 辆 当 运 行 状 态 超 出 设 计 条 件 时 ， 定 阻 尼 特 性 的 悬 架 固
ｄ Ｕ． Ａ ， ９ ａ． Ｓ １ ９０： ４３７ ４计 方 法 相 结 合 ． 行 磨 床 结 构 － Ｍ Ｔ Ｄ 的 减 振 进 Ｍ 设 计 与 未 设 置 ＭＴＭＤ 的 磨 床 相 比 ， 床 第 一 阶 、 磨 第 二 阶 模 态 频 率 下 的 磨 头与 工 件 振 动 相 对 位 移 量 最 大 值 分 别 降 低 了 ３ 和 ３ ， 头 处 的 响 应 位 ５ ２ 磨
驶 时 ， 而影 响乘坐舒适 性 。 由此 可 见 ， 从 良好 的乘 坐 舒适性 和操纵 稳定性 在使 用定 剐度 弹性元件 和 定阻 尼特性 阻尼元 件 的传统悬 架 系统 中不能 同时
满 足 。 而 ， 发 一 种 能 自动 调 节 悬 架 阻 尼 特 性 的 因 开
表 ２ 设计 变 ■优 化 前 后 对 此
ｔ ｓｏ ｕ ｔｐ ｅ Ｓ ｂ ｖ ｔ ｍｓ ｗ ｉ ｇ ｏ ｅ ｅ — ｉ ｆＭ Ｉ［ｉ ｕ ｓ ｓ ｅ ｔ Ｈｉｈ Ｍ ｄ ［Ｄ ｎ ｃ ｈ ｓｔ ． ｎ： ｒ ｃ ２ ｄ ｌ ｔＣｏ ｆ Ｓ ｏ ｈ ｓ ｉ ｔ ｕ ｔ Ｆｔｒ ［ Ｉ Ｐ ｏ ． ｎ ｎ ｎ ． ｔ ｃ ａｔ Ｓ ｒｃ ． ｏ ｉ ｙ ｃ
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汽 车 磁 流 变 减 振 器设 计 准 则探 讨 一
环形磁路磁流变减振器设计与优化
环形磁路磁流变减振器设计与优化Design and Optimization of Annular Magnetic CircuitMR Damper专业名称车辆工程指导教师何仁姓名王乐乐2018年6月摘要悬架作为缓和路面冲击的关键部件，其性能优劣直接影响汽车舒适性。
磁流变（Magnetorheological，MR）减振器作为新型电磁半主动悬架的核心部件，具有响应速度快、阻尼力连续可调、调节范围广、能耗低等诸多优点，其研究与应用前景广阔。
为了对MR减振器进行设计与优化，本文主要研究内容包括：首先，基于Bingham模型与平板模型建立了阀式MR减振器阻尼力模型，基于磁路欧姆定律建立了磁场数学模型。
为了验证理论模型的正确性、进一步研究双级线圈MR减振器的优缺点，基于所建立的理论模型设计加工了MR减振器样机并进行了相关台架试验，获得了样机的示功图与速度特性曲线，结果表明所设计样机性能达标，理论值与试验结果相吻合，说明所建立的数学模型准确有效。
其次，提出一种新型MR减振器。
该减振器具有环形磁路，磁路结构简单，由4个弧形螺线管组成，可以解决双级线圈MR减振器阻尼通道磁场分布不均匀、不利于行程优化等缺点。
以双级线圈MR减振器样机为设计目标，对环形磁路MR减振器进行了结构设计与参数选择。
然后利用改进的非支配排序遗传算法（NSGA-II），以减振器响应时间γ、能耗P、最大行程S以及动力可调系数λ作为优化目标，相关性能要求与空间限制为约束条件，对环形磁路MR减振器进行参数优化，根据优化结果，选取最优设计参数。
最后，对环形磁路MR减振器进行Ansoft磁场有限元分析，结果显示阻尼通道内磁场分布均匀，边缘磁场迅速减弱，漏磁较少。
通过减振器性能仿真，发现在活塞长度较小的前提下，新型减振器的性能达到并超越了双级线圈MR减振器，证明了新型结构的先进性。
通过对阀式MR减振器的研究，发现环形磁路MR减振器在磁场分布以及行程优化上较双级线圈MR减振器存在较大优势，具有实际应用价值，为汽车MR减振器的研究开发提供了新的思路。
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
车用新型旋转式磁流变减振器的设计与仿真
摘 要：针对现有车用磁流变减振器渊 MRD冤 低频时阻尼力很小的问题袁设计一种基于剪切模式的旋转式磁流变减振器袁 使减振器具有磁流变液用量小尧低频时也具有大阻尼的性能袁不仅能改善车辆的平顺性袁也能提高车辆的操纵稳定性遥 进 行了减振器的结构设计袁利用 ANSYS 软件对磁场进行了有限元分析袁以多学科优化软件 ISIGHT 为平台袁以初步设计的 减振器结构模型为对象袁联合 CATIA尧MATLAB 软件袁对减振器的结构进行自动优化设计遥采用 SIMULINK 软件对减振器 外特性进行了仿真袁结果表明袁所设计的磁流变减振器在速度接近于零时就可达到很大的阻尼袁可为车辆侧倾控制提供 足够的阻尼力遥 关键词：旋转式磁流变减振器；剪切模式；操纵稳定性；自动优化设计 中图分类号：TH16曰U462.2 文献标识码院A 文章编号院员园园员-3997渊 圆园19冤 08-0188-04
Design and Simulation for a New Type of Automotive Rotary Magnetorheological Damper
YAO Jia-ling1袁 LI Zhi-hong1袁 TANG Zheng1袁 LAI Yu-yang2
渊 1.College of Automobile and Traffic Engineering袁 Nanjing Forestry University袁 Jiangsu Nanjing 210037袁 China曰 2.Beijing Soyotec Information Technology Co.袁 Ltd.袁 Beijing 100006袁 China冤
机械糟澡蚤灶藻则赠 阅藻泽蚤早灶 驭 酝葬灶怎枣葬糟贼怎则藻
圆园19 年 8 月
车用新型旋转式磁流变减振器的设计与仿真
汽车减震器设计
摘要减振器是汽车悬架系统的一个重要组成部件，特别是磁流变减振器，其良好的阻尼可调性，技术发展与理论研究早已引起了人们的广泛关注.本论文对减振器及其试验进行了分析和概述，根据国家机械工业部标准的要求选取了传感器、试验台，减振器等试验部件和设备。
主要任务是设计一个减振器试验台，试验台结构简单，拆装方便，便于采集信号进行磁流变减振器的阻尼特性试验，文中主要对立柱、横梁、托盘等重要部件进行了多次的改进和分析，同时对横梁及其连接螺栓、圆柱销等重要部件的受力进行了校核。
设计采用力传感器和位移传感器采集信号，通过计算机对信号进行处理得出磁流变减振器的示功特性、速度特性、温度特性等特性曲线。
该减振器试验台同时可进行四分之一悬架试验。
关键词：试验装置；磁流变减振器；阻尼特性；目录1汽车悬架及减振器1．1汽车悬架系统的概述 (1)1．2汽车悬架的分类 (1)1．3减振器的概述 (3)1．3．1被动液阻减振器技术的发展 (5)1．3．2可调阻尼减振器技术的发展 (7)1．4磁流变减振器 (10)1．4．1 磁流变液及其特征 (11)1．4．2磁流变减振器的工作原理 (12)1．4．3磁流变减振器的构造及工作示意图 (14)1．4．4磁流变阻尼器在悬架系统中的应用和发展情况 (16)2．磁流变减振器试验2．1汽车振动系统对减振器特性的要求 (19)2．2磁流变减振器试验内容和意义 (20)2．3磁流变减振器试验方法及试验系统 (23)示功试验 (23)………………………………………2 42.3.3温度特性试验 (25)2.3.4试验系统 (26)3．实验装置的设计3．1振动台等设备的选取 (27)3.1.1减振器 (27)振动台 (27)力传感器 (27)导轨的选用 (30)感器 (30)螺栓及螺钉 (31)3．2立柱的设计 (32)3．3托盘的设计 (33)3．4横梁的设计及校核 (34)3.5圆柱销的设计及校核 (37)3.6整体的装配 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)1汽车悬架及减振器1．1汽车悬架系统的概述悬架是车架与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称。
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。
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。
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 ）
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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
车用滑阀式磁流变减振器设计与外特性仿真
真 分析 。 １ 磁流 变减 振 器结 构设 计
１导线 ． ２ 活塞杆 ． ３ 防尘 套 ． ４ 防尘 罩 ． ５ 导 向 密 封 圈 ．
１ ７ １ ９
６ 缓 冲块 ．
７ 工作缸筒 ．
８ 限位块 ．
９ 油封 ．
滑 阀式磁 流变 减 振 器在 处 于 压 缩 行 程 时 ， 塞头 活 下移 到活 塞套 内腔 底 部 端 面 ， 得 第 一 条 阻 尼通 道 打 使 开 。 当处 于 复原行 程 时 ， 塞 头上 移 到活 塞套 内腔 顶 活
收 稿 日期 ：０ ２０ － ２ １ －６２ ７ 作者简介 ： 强（９９ ）男 ， 王 １７ 一 ， 四川 南 充 人 ， 程 师 ， 士 ， 工 硕 主 要 从 事 精 密 机 电液 一 体 化 方 面 的科 研 工 作 。
ＷＡ Ｇ Ｑａ ｇ Ｕ Ｄ —ｉｇ Ｕ Ｗｅ—ｕ ｎ Ｉ ｉ Ｎ ｉｎ ，Ｈ ａｐｎ ，Ｌ ｉ ａ ，Ｌ ｎ ｙ Ｘ
（ 四川 中物技术有限责任公 司 ，四川 绵阳 ６ １０ ） ２０ ０
摘
要 ： 绍 了车用 滑 阀式磁 流 变减 振 器 的设 计 方 案 。为 了确保 在 零 场条 件 下磁 流 变减振 器仍 能提 供 介
侧 开 有均 布 的径 向通 孔 ， 对应 连通 活 塞 套 外 圆柱 面 的 盲槽 ， 活塞 套 内腔 上 端 面 开 有 均 布 的 轴 向通 孔 。活 塞
杆、 活塞 头 、 活塞套 共 同构 成 滑 阀式 组 件 ， 有 二 位 多 具
通结构形式 ， 形成 了两条阻尼通道 ： 活塞头上端面与活
表 １ 滑 阀式 磁 流 变 减 振 器 主 要 参 数 指 标 磁 流 变 液零 场粘 度 卵 参数值 １Ｐ ｓ ａ・
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
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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 —
机械制造及其自动化专业毕业论文--磁流变减振器设计分析
摘要磁流变液是可磁极化的固体微颗粒在基液中形成的悬浮液，其流变特性可由外加磁场连续控制。
在不加磁场时，它表现为牛顿流体；在外加磁场作用下，磁流变液能够在 1ms 内快速、可逆地由流动性良好的牛顿流体转变为高粘度、低流动性的宾汉塑性固体，具有一定的抗剪屈服应力，且其屈服应力随外界磁场的增加而增加。
基于磁流变液的流变特性，结合机械设计的方法，分析了磁流变液在减振器间隙中的流动情况，建立了磁流变减振器的设计理论和方法。
本文的主要研究工作如下：(1) 介绍了磁流变液材料的组成、磁流变液效应、磁流变液的主要性能和五种常用的磁流变液材料及其性能。
(2) 根据阻尼力的要求，确立了减振器的基本结构参数尺寸，以此为基础进行了磁路设计，得出了活塞的长度尺寸。
AbstractMagnetorheological (MR) fluids are suspensions of micron-sized, magnetizable particles in a carrier fluid such as synthetic oil and silicone oil, which are regarded as the intelligent materials that respond to an applied magnetic field with a change in their rheological properties. In the absence of an applied magnetic field, MR fluids exhibit Newtonian-fluid-like behavior. Upon application of a magnetic field, MR fluids can change from Newtonian fluids to Bingham plastic solids of high viscosity and low flow momently reversibly，which have a certain yield stress, and it increase with the magnetic field strength increasing.Base on the rheological properties of MR fluids, combined with the method of Machine design, the gap' flow state of shock absorber is analysed.The main research of the paper are as follows:(1) Constitute of MR fluids , MR effect, the main performance and five kinds of MR fluids and performance are introduced.(2)Base on damping force' requirement, the basic structural parameter and dimension are confirmed, and base on it, magnetic back track is designed, the length of piston is gained.第一章绪论1.1 引言在工程技术中，机器的振动是一种普遍存在而且正日益受到人们关注的现象。
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]。
单筒式磁流变减振器优化设计
图1新磁流变减振器结构示意图2磁流变减振器活塞总成结构设计基于流动工作模式设计的磁流变减振器，活塞总成处图5优化后整车三挡WOT工况噪声频谱良好，无明显异响，同时该方案基于工程化开发，可直接应用于批量件的生产制造。
③气流再生噪声的本质产生机理待进一步通过数值模拟手段进行探索，为建立工程实践的正向开发提供理论指导。
参考文献:[1]Broatch A,Galindo J,Navarro R,et al.Numerical andexperimental analysis of automotiveturbocharger compressor aeroacoustics atdifferent operating conditions[J].InternationalJournal of Heat and Fluid Flow.2016,61,PartB:245-255.[2]PEAT K S,TORREGROSA A J,BROATCH A,et al.An investigation into thepassive acoustic effect of the turbine in anautomotive turbocharger[J].Journal of Soundand Vibration,2006,295:738-756.[5]罗宏锦，李恒燃机与配件，2019（[6]温华兵，徐文江，机理及性能试验研究[7]施昭林，李恒，研究与改进[J].内燃机与配件，压板、下压板的限位凹槽进行限定。
图2活塞总成轴对称平面结构简图设计的电磁线圈为双线圈结构，铁芯上开有两个励磁线圈绕线环形凹槽，在进行绕线前需要注塑一定厚度的骨架，再将漆包线反向绕制在两线圈槽内，保证通电后两绕线槽中间的铁芯区域和对应的阻尼通道处磁力线方向相同，磁场相互叠加，起到增强磁感应强度的目的。
其中，铁芯、活塞外套、磁流变液阻尼通道共同组成磁路回路。
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。
基于磁流变技术的振动压路机的减振器设计
基于磁流变技术的振动压路机的减振器设计橡胶减振器是目前市面上大多数振动压路机使用的减振器，其原理是利用橡胶剪切运动过程提供阻尼力达到压路机的减振作用，但是传统橡胶减振器缺乏有效的控制结构，且响应速度慢等缺点一直没办法得到很好的解决。
上世纪40年代起，一种新型智能材料磁流变液的提出为减振器的发展带来契机，到90年代磁流变技术陆续有相关应用面世。
磁流变液是一种随加载磁场强度变化而变化的流体，在无磁场环境下表现为流体状态，而在强磁场作用下转换为固态，且这一过程是可逆的。
本文介绍了新型智能材料磁流变液在磁场作用下的磁流变效应，并介绍相关磁流变减振器的工作原理。
将磁流变液的这种特性应用在振动压路机的减振器上，结合通用振动压路机的橡胶减振器结构来设计一种磁流变橡胶减振器。
对振动压路机的不同工作路面条件，通过控制励磁场对磁流变橡胶减振器的阻尼力实现可调控制，最大限度降低振动轮对压路机机架的振动传递，为振动压路机操作者提供更加稳定舒适的驾驶环境。
通过分析磁流变减振器主要影响参数，对减振器结构进行参数化设计。
再结合有限元分析软件，分析减振器内部磁场分布，通过模拟数值仿真得出影响阻尼力调控的主要参数，并进行相关参数优化分析。
第1章绪论1.1 课题背景随着现代科学技术的飞速发展，工程机械趋向于人性化，越来越多的工程机械的设计更注重操作方便性与舒适感。
对于振动压路机来说，减振器的研究有助于为操作者提供稳定舒适的驾驶环境，减轻驾驶员的疲劳程度。
振动压路机是工程应用中广泛使用的机械设备，其工作原理是通过振动轮的强制振动施加于修筑的道路，使路面受到有规律的振动，提高了振实密度，延长了道路的使用寿命。
减振器的性能影响工程机械的性能，因此也成为各大工程机械厂商角逐的一项技术。
本课题主要研究磁流变特性在振动压路机减振工程中的应用，相对于目前大多数的振动压路机所采用的橡胶减振器阻尼力不可调控、响应速度慢、耐温性、抗腐蚀性能差等缺点，磁流变减振器具有阻尼力可调控范围宽，响应速度快，对环境无污染等优点[9]。
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摘要磁流变阻尼器作为优秀的半主动控制器件，已被广泛运用于各种场合的振动控制。
为改善汽车的乘坐舒适性和行驶安全性，提出一种汽车磁流变半主动悬架的控制策略。
采用磁流变减振器的车辆半主动悬架系统，由于磁流变阻尼器结构简单、能耗低、反应迅速且阻尼可调，正在成为新型车辆悬挂的发展方向，本文基于磁流变可控流体本构关系的Bingham模型，对影响车用磁流变减振器的阻尼力的各种因素进行了综合分析。
本文中介绍车用阻尼器的应用与研究现状；磁流变液的组成及磁流变效应基本原理，分析磁流变减振器的工作原理及其数学模型，结合国内外最新研究成果，综述用于汽车悬架的MR减振器的仿真模型、控制方法。
磁流变液作为流变学特性可控的一种智能材料，应用十分的广泛。
关键词：半主动悬架；磁流变效应；磁流变减振器；仿真模型；磁流变液ABSTRACTMagnetorheological damper is one of the most excellent new devices for semi-active control.A control strategy of automobile magneto-rheological semi-active suspension was proposed to improve the riding comfortableness and traveling safety of automobile.Mage- torhological dampers will be an ideal componet of semi-active vibration control in vehicle suspension system for reasons of structure,small volume,energy saving,rapid response and smooth damping.In this paper,based on Bingham model,the damping force of a MRF da- mper is analyzed.And all the factors that affect the damping force of an MRF damper are discussed.In addition the application and research status of automobile damper were intro- duce as well as the principle of magneto-rheological effect and the composition of the mag- neto-rheological fluid.Working principles and models of the automobile magneto-rheologi- acl damper was analyzed and the future focus was discussed after summaring the simulation models,control method and testing technology of automobile mageneto-rheologiacl damper of automobile suspensionAs a kind of controllable smart material,magneto-rheological fluid has gained the extensive attention.Key words: Semi-active suspension；Magneto-rheological effect；Magneto-rheological damper；Simulation model；Magneto-rheologica fluid目录摘要......................................................................................................................................... ІAbstract ................................................................................................................................ Π第1章绪论 .. (1)1.1 概述 (1)1.2 磁流变液的研究 (1)1.3 磁流变阻尼器研究现状 (2)1.4 研究的主要内容 (3)第2章磁流变阻尼器的力学模型 (5)2.1磁流变液效应及流变机理 (5)2.2 磁流变阻尼器工作模式 (6)2.3 参数计算模型 (7)2.4 本章小结 (9)第3章磁流变阻尼器的设计 (10)3.1 磁路设计的影响因素 (10)3.1.1密封件的选择 (10)3.1.2 漏磁分析 (11)3.1.3磁性材料的选择 (12)3.1.4退磁 (13)3.1.5磁流变阻尼器的动态范围 (13)3.1.6阻尼间隙的选取对阻尼器性能的影响 (13)3.1.7阻尼通道有效长度的选取对阻尼器性能的影响 (13)3.1.8磁路结构的分析 (14)3.2磁流变减振器线圈的设计 (14)3.3磁流变减振器的结构设计 (15)3.3.1结构方案的确定 (15)3.3.2磁流变减振器结构优点 (16)3.4磁流变减振器磁路的设计 (16)3.4.1有关参数的初步确定 (16)3.4.2已有参数的确定 (17)3.5磁路相关参数的计算 (19)3.5.1 磁路的计算 (19)3.6 工作缸的计算 (20)3.7 本章小结 (22)第4章磁流变减振器基于Matlab的仿真分析 (23)4.1减振器的阻尼力计算模型 (24)4.2磁流变减振器的仿真分析 (28)4.3本章小结 (29)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)附录A外文文献原文 .................................................................... 错误！未定义书签。
附录B外文文献翻译 .................................................................... 错误！未定义书签。
第1章绪论1.1 概述汽车在行驶过程中，由于路面的不平坦，导致作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力起伏波动，通过悬架传递到车身，从而产生振动和冲击。
这些振动和冲击传到车架与车身时可能引起汽车机件的早期损坏，传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒服，货物也可能受损伤，严重影响车辆的平顺性和操纵稳定性以及车辆零部件的疲劳寿命。
为了缓解冲击，在汽车悬架中装有弹性元件，但弹性系统在冲击时产生振动。
持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳，因此汽车悬架中装有阻尼器。
传统被动悬架不能适应复杂的道路激励和不断变化的行驶工况，因此开发一种能够根据路面情况和车辆运行状态的变化、实时调节其特性，既能保证汽车的操纵稳定性，又能使汽车的乘坐舒适性达到最佳的状态的智能悬架系统势在必行。
近年来，半主动控制悬架系统，能够大幅度提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性，非常适合用于车辆悬架系统的特点，使对它的研究有了较大发展。
磁流变阻尼器作为半主动控制悬架的执行元件，以磁流变液为介质，通过对输入电流的控制，使其对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、相应迅速、消耗功率小和输出力大等优点。
目前国内外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十分必要。
1.2 磁流变液的研究所谓磁流变液（Magnetorheological Fluid, MFR），是一种在外加磁场的作用下起粘性和塑性等流变特性发生急剧变化的材料。
其基本特征是在外加磁场的作用下载毫秒的时间内能够快速、可逆地从自由流动的液态转变为半固体，并且呈现可控的屈服强度。
磁流变液主要由三部分组成，他们分别为软磁性颗粒、载液以及为了防止磁性颗粒沉降而添加的在总组成成分中所占比例很少的添加剂。
1）软磁性颗粒软磁性颗粒主要由铁钴合金、铁镍合金、羟基铁等常规的性能优良的颗粒，使用最多的磁性颗粒为羟基铁粉，因为它是工业化生产，产量大、价格便宜，一般成球状，直径尺寸为1-10微米，其具有如下特点：（1）高磁导率，这可以使颗粒在较小的外磁场下，便可磁化成具有较大磁能的颗粒，从而产生较大的剪切屈服强度，以满足磁流变液低能耗的性能指标；（2）低磁矫顽力，即具有良好的退磁能力，基本上不存在剩磁，这是磁流变液可以恢复零磁场状态的要求；（3）体积小、内聚力小；（4）具有高饱和磁化强度。
２）载液可用作载液的液体有硅油、矿物油、合成油、水合乙二醇等，对载液的要求是温度稳定性好、非易燃，且不会造成污染，其具有一下特征：（1）高沸点、低凝固点，这可以保证磁流变液有较高的工作温度范围，在工作过程中，使磁流变的物理、化学性能稳定；（2）高密度，缩小载液体与磁极化粒子的密度差解决磁流变液沉淀问题的最有效的方法；（3）低粘度，确保磁流变液具有零磁场粘度低的要求，使磁流变器件具有更大的调剂范围；（4）化学稳定性好；（5）具备较高的击穿磁场；（6）无毒、无异味、价格低廉。
1.3 磁流变阻尼器研究现状磁流变阻尼器因其具有结构简单、控制方便、响应迅速、消耗功率小、抗污染能力强和输出力大、阻尼力连续可调等优点，在汽车、机械、土木建筑等的振动领域得到了广泛的应用和发展。
目前，磁流变阻尼器已取得了广泛地发展和应用，其结构形式的研发也层出不穷，根据设计结构出现的时间顺序，可分为常规磁流变阻尼器、改进新型磁流变阻尼器以及全新型磁流变阻尼器。
常规磁流变阻尼器，即根据磁流变阻尼器的工作模式而设计出，单级活塞线圈内置式磁流变阻尼器。
重庆大学的廖昌荣、余淼等人是国内最早研究磁流变阻尼器的研究人员，他们根据磁流变体的Bingham模型描述，提出了混合工作模式的汽车磁流变减振器的设计原理，如图1.1活塞在工作缸内作往复直线运动，利用线圈产生的磁场来控制磁流变液在阻尼通道中的流动，对减振器的阻尼力实现控制。
并且按照长安微型汽车的技术和磁流变液体的性能设计和制作了微型汽车磁流变减振器，并根据长安微型汽车前悬架减振器的技术条件对此进行了实验测试。