汽车半主动悬架磁流变减震器的设计及仿真【优秀】【带proe三维图】【word+12张CAD图纸全套】【毕设】

基于磁流变减振器的汽车半主动悬架研究

汽车半主动悬架磁流变减震器的设计及仿真【优秀】【带proe三维图】【word+12张CAD图纸全套】【毕业设计】

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唐利群 零件图

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湘潭大学

毕业论文（设计）任务书

论文（设计）题目：

磁流变液半主动悬挂系统的设计及系统模型仿真

指导教师：朱石沙

一、主要内容及基本要求

查阅相关文献资料，基本掌握磁流变液半主动悬挂系统的原理，以微型轿车作为控

制对象，对磁流变液半主动悬架系统进行整体结构设计、并进行系统模型的仿真。

要求：

1、查阅相关资料，大致了解本次设计要研究的具体内容；

2、若干图纸；大于等于 2.0张 A0图纸（如  UG）

3、撰写毕业设计说明书。

4、外文文献翻译，字数 3000字以上。

二、重点研究的问题

磁流变液半主动悬架系统的结构设计。

磁流变液半主动悬架系统的结构设计

写出初稿，中期检查

修改，写出第二稿

写出正式稿

答辩

四、应收集的资料及主要参考文献

[1]机械设计（第八版）/濮良贵，纪名纲；西北工业大学-北京：高等教育出版社，2006.5

[2]现代工程图学.周良德，朱泗方，杨世平.主编-长沙：湖南科学技术出版社，2008.8

[3]机械设计手册.邦椿主编:机械工业出版社,2010.1

[4]汽车构造.普通高等教育“十一五”国家级规划教材：机械工业出版，2011.3

[5]汽车减震器的设计与特性仿真/周长城著.-北京：机械工业出版社，2014.4

[6]廖昌荣.汽车悬架系统磁流变阻尼器研究[D].重庆大学,2001

[7]张绍龙.汽车悬架系统特性建模方法研究[D].吉林大学,2011.

[8]余淼.汽车磁流变半主动悬架控制系统研究[D].重庆大学,2003.

目录

摘要  ...............................................................................I

第 1章绪论    .......................................................................1

1.1课题研究背景与意义.............................................................1

1.2磁流变液以及磁流变效应.........................................................2

1.3磁流变液的工作模式.............................................................3

1.4磁流变液阻尼器国内外的研究情况.................................................4

1.5本文研究的主要内容.............................................................5

第 2章磁流变减震器阻尼器力学模型    .................................................7

2.1引言...........................................................................7

2.2阻尼力学模型...................................................................7

2.3结构参数对阻尼力的影响........................................................12

2.4本章小结......................................................................13

第 3章磁流变阻尼器设计    ..........................................................14

3.1结构设计......................................................................14

3.2磁路设计......................................................................23

3.3磁流变减震器细节问题的探讨....................................................28

3.4本章小结......................................................................29

第四章磁流变减震器的外特性仿真   ...................................................30

4.1拉伸行程时的建模及仿真........................................................30

4.2压缩行程时的建模及仿真........................................................33

4.3本章小结......................................................................35

第 5章总结与展望 ...................................................................36

5.1总结..........................................................................36

5.2展望..........................................................................36

致谢 ...............................................................................37

参考文献 ...........................................................................38

汽车半主动悬架磁流变减震器的设计及仿真

摘要

   汽车悬架系统是汽车的重要组成部分，而采用磁流变液作为工作介质的减震器是当前汽车减震器研究的重点内容。磁流变液作为新型智能材料应用于减震器上克服了传统减震器反应不够迅速、能耗大的缺憾。磁流变减震器的结构简单、响应快、控制简单，它能根据车辆行走的实际路面工况进行实时可变调节，满足了人们对汽车乘坐安全性、舒适性以及炒作稳定性的要求。

本文结合微型汽车磁流变半主动悬架减震器的设计研究上，设计了一款由活塞组件构成的滑阀式减震器，并对该减震器建立了阻尼力学模型，还采用matlab对外特性进行了模拟仿真。本文主要从以下几个内容进行了设计：

   首先，分析了针对磁流变液建立了三种不同的工作模式，并对每种模式进行分析，通过对其工作模式的力学模型进行结构参数的分析，再结合本次设计的减震器的结构，建立了属于本减震器结构的阻尼力学模型，为减震器的外特性仿真奠定了很好的基础。其次，对减震器进行了结构的设计，为解决磁流变减震器的空间体积与有效阻尼通道之间的矛盾，在不增加减震器空间体积的情况下，设计了一款活塞组件组成的滑阀式减震器。并为所设计的减震器提出了需要探讨的问题。最后，对所设计减震器进行外特性仿真，通过外特性仿真，证明了本次设计的减震器的阻尼力可调倍数与磁流变液剪切屈服应力的关系。

关键词：磁流变减震器；阻尼力学模型；有效阻尼通道；仿真；阻尼力可调倍数

第1 章绪论

1.1课题研究背景与意义

21世纪，是高速发展的世纪。人类的生活无论在精神上还是物质上发生着质的飞越。在物质上汽车成了人类生活不可或缺的交通与运输工具。随着人类生活水平的不断提

高，对汽车舒适性与安全性的要求也越来越高，人们希望汽车能根据行驶速度以及路面状况等行驶条件的变化而进行自动调节，而传统的汽车悬架系统已经不能满足人类生活对乘坐舒适性与安全性的要求。因此，对汽车半主动悬架系统的研究显得及为重要。

   汽车悬架的类型按照阻尼与刚度的变化情况，可以分类为被动悬架、主动悬架与半主动悬架。被动悬架采用的是传统的机械结构，刚度和阻尼都是不可以调的，依照随机振动理论只能保证在特定的路况下达到比较好的效果，故而局限性比较大。主动悬架它可以根据路面工况自动地调整悬架的刚度和阻尼，从而达到使车辆能主动地控制车身或车架的姿态及其垂直振动。因此，在目前情况下车辆悬架主要还采用主动悬架。半主动悬架是指悬架弹性元件刚度和减振器阻尼力之一或两者均可根据需要进行调节的悬架。由于半主动悬在控制能力上接近于主动悬架，能量损耗小，成本低，且结构简单，因而将是未来研究与发展的重点。在半主动悬架系统中半主动悬架分为阻尼可调与刚度可调两大类。目前，以对阻尼控制的研究居多。阻尼可调的控制又可分为有级可调式和连续可调式，有级可调式半主动悬架的阻尼系数只能够取几个离散的阻尼值，而连续可调式的半主动悬架的阻尼系数在一定的范围内可以连续变化。连续可调式的减振器可采取减振液粘性调节和节流孔径调节，使用黏度连续可调节的电流变或磁流变液体作为减振液，从而实现阻尼无的级变化是当前世界所研究的热点。而节流孔径调节的主要是节流阀结构过于复杂，导致制造成本高。电流变液体在外加电场的作用下，其流体材料性能，如粘度、剪切强度等会发生变化，将其作为减振液只需要通过改变电场的强度，使电流变液体的粘度发生了改变，从而达到改变减振器的阻尼力的目的。电流变减振器的有点在于：其阻尼可以随电场强度的改变而改变，无需要高精度的节流阀就能达到效果，且结构简单，因而制造成本较低。此外，电流液变不存在液压阀冲击产生的振动与噪声，不也需要非常复杂的驱动机构，是一个非常好的选择。然而电流变液体也存在较多的问题，其温度工作范围不宽，电致屈服强度小，零电场粘偏高，悬浮液中基础液体与固体颗粒之间比重相差较大，沉降稳定性差、对杂质敏感等等均难以适应减震器需要长期稳定工作的特性。磁流液变的减震器是新型半主动悬架系统的新发展空间，它根据车辆运行的实际路况进行阻尼力及时调整，使得汽车悬架达到乘坐舒适性和操作稳定性之间的协调。磁流变液减震器受到学术界和工业界的广泛关注。

参考文献

[1]彭来森.基于磁流变阻尼器的车辆半主动悬架控制研究[D].广州:华南理工大学,  2010.

[2]潘明峰.磁流变液减振控制系统的设计与研究[D].北京理工大学硕士论文，2008

[3]欧进萍.结构振动控制:主动、半主动和智能控制[M].北京:科学出版社，2003.

[4]周云，谭平.磁流变阻尼器控制理论与技术[M].北京：科技出版社，2007.

[5]孙文策，李元明.工程流体力学[M].大连:大连理工出版社，2003.

[6]Ralf Bolter.Design Rules for MR FluidActuators in Different Working Modes[J].SPIE，

1997,30:148-159.

[7]熊超,申小海.磁流变器件设计中的关键技术[J] .磁性材料及器件，2008，8(3)：36-51.

[8]国家机械工业局.QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件[S]，1999.

[9]刘奇，张平，王东亚.磁流变体(MRF)材料的制备及性能研究[M] .功能材料，2001.

[10]兰文奎.磁流变减震器设计与实验研究[D] .重庆大学，2007.

[11]许立，许守泽，朱龙昌.新编电工材料手册[M] .广东:科技出版社，2004.

[12]廖昌荣，余森，杨建春，陈伟民，黄尚廉.汽车磁流变减振器设计中值得注意的若干技术问题[M].

汽车技术，2001.

[13]孙鸿.磁流变减振器设计及控制系统仿真[D].吉林大学硕士论文，2003.

[14]林其壬，赵佑民.磁路设计原理[M].北京:机械工业出版社，1987.

[15]黄志刚，毛志怀.减振器的外特性计算与实验研究[J].机械设计与制造.2002,12（6）:91-95.

[16]王炅,黄文良.磁流变阻尼器动力学模型及其应用[J].弹道学报,2003,15(1):46-50.