【JX462】磁流变减振器设计分析[RW+FY]
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共43页)
编号：669734
类型：共享资源
大小：318.82KB
格式：RAR
上传时间：2016-06-20
上传人：棒***
认证信息
个人认证
康**（实名认证）
湖北
IP属地：湖北
50
积分
- 关 键 词：
-
jx462
流变
减振器
设计
分析
rw
fy
- 资源描述：
-
【JX462】磁流变减振器设计分析[RW+FY],jx462,流变,减振器,设计,分析,rw,fy
- 内容简介：
-
湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 磁流变减振器设计分析 学号： 2008963212 姓名： 陆子润 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 朱石沙 系主任： 一、主要内容及基本要求 (1)基本掌握汽车悬架系统的组成及功能 (2)掌握磁流变流体及其磁流变效应的基本知识 (3)分析磁流变减振器原理 (4)设计一款用于微型汽车的磁流变减振器 (5)翻译一份有关本课题的英文文献资料 二、重点研究的问题 (1)磁流变流体及其磁流变效应的基本知识及其应用 (2)磁流变减振器的设计 分析 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 资料检索、查询 第 1 至 2 周 2 总体方案构思设计 第 3 至 4 周 3 掌握磁流变液基本知识及应用完成磁路设计 第 5 至 7 周 4 完成减振器的结构设计 第 8 至 12 周 5 毕业论文撰写和编辑 第 13 至 14 周 6 交毕业设计说明书和图纸，答辩准备 第 15 周 四、应收集的资料及主要参考文献 1：柳舟通 磁流变阻尼设计与研究 武汉理工大学 2002 2：刘奇 磁流变体材料的制备及其性能研究 功能材料 2001、 32（ 3） 3：刘丁雷、李德才 磁流变的发展及其应用 新技术新工艺 1999（ 5） 4：廖昌荣 汽车悬挂系统磁流变阻尼器研究 重庆大学 2001 5：张路军、李春植 磁流变减振器及其在汽车半主动悬架中的应用 机床与液压 2004 6：孙鸿 磁流变减震器设计及控制系统仿真 吉林大学 2006 7：朱浩 刘少军 邱显焱 车辆主动悬挂最优预见控制模型 交通运输工程学报 2001 8：廖昌荣，余淼，陈伟民 磁流变减振器设计准则探讨 002， 13（ 9） 附录 1 悬架与转向系统 悬架与转向系统的基本组成与类型 如果将一辆汽车的车桥直接固定到车架或车身上，道路上的每个凹凸不平的点都会将一个冲击力传递给车辆。乘客会觉得不舒适，高速操纵极为困难。现代汽车乘坐舒适、操控性好就是悬架系统的直接作用结果。 尽管轮胎和车轮必须随着道路的凹凸不平而上、下跳动，但对车身的影响应尽可能小。采用任何一种悬架系统的目的都是允许车身向前移动，而将上、下运动减到最小程度。悬架还应允许汽车转弯，但不能有过大的车身横摇或轮胎侧滑。 1）车架 汽车 的车架或车身应为悬架系统形成一个刚性结构基础，并未该系统提供坚固的锚固点。今天常见的车身结构有两种：车身在车架上的结构（非承载式车身）和整体式结构（承载式车身）。前者采用了单独的钢车架，车身的各个点通过连接螺栓固定到车架上；后者的车身各部分均用作结构件。承载式车身结构最常见，而非承载式仍然用在皮卡及大型轿车上。 2）弹簧 弹簧是悬架系统的最明显的部分。每辆汽车在其车架或车身与车桥之间都有某种弹簧。今天，使用的弹簧有三种：钢板弹簧、螺旋弹簧和扭杆弹簧。一辆汽车可以使用两种不同的弹簧。空气弹簧一度用来替代其他的 弹簧，但现在已经过时。许多现代汽车都采用空气悬架，但它们只是用于对弹簧的补充。 3）减振器 当汽车在一水平路面上向前行驶，并且车轮碾压到道路上的凸起时，悬架系统的弹簧就会快速压缩（螺旋弹簧）或者扭转（钢板弹簧和扭杆弹簧）。弹簧试图返回到原来的正常安装位置。因此，弹簧回弹，使车身抬高。由于弹簧已经存储了能量，所以弹簧的回弹会超过其正常长度范围。汽车的向上跳跃运动也将有助于弹簧的回弹超过弹簧的正常长度范围。 弹簧回弹之后，汽车的重量将使弹簧压缩。由于汽车向下运动，下行的车身所积累的能量将推动压缩弹簧，使其高度低 于正常的安装高度。这就导致了弹簧的再次回弹。这个过程（叫做弹簧震荡）逐渐减弱，直至汽车最后静止为止。弹簧的震荡会影响操纵性和乘坐舒适性，因而必须加以控制。 4）空气减振器 有些悬架系统采用两个可调的空气减振器，这两个减振器安装在后悬架上，并且用软管连接到空气阀上。 空气减振器采用液压减振系统，其工作方式与普通减振器相同。此外，空气减振器内还有密闭的空气室，空气室的气压与来自高度控制传感器的压力相互作用。改变到空气室的压力就会引起减振器长度即工作范围的增、减。 通过塑料管将压缩空气输送到空气减振器。此管将减振 器与空气阀相连。用于升高减振器的压缩空气一般取自外部气源（如维修站压缩机），并通过空气阀进入。为了将不需要的空气从减振器放掉（降低汽车高度），要压下空气阀芯，使空气放出。 5）悬架摆臂 所有的汽车都有或摆臂或滑柱，以便保持车轮总成处于正确的位置。摆臂与滑柱可让车轮上、下移动，同时阻止其他方向的运动。在汽车加速、制动或转弯时，车轮往往会产生不希望有的运动。汽车悬架可以只有摆臂，或者将摆臂与滑柱结合使用。 1）前悬架系统 几乎所有的前悬架系统都是独立悬架。采用独立悬架，每个前轮都能自由地上、下运 动，对其他的车轮影响最小。在独立悬架系统中，加给车架的扭转作用要远远小于采用整体式车桥的悬架系统。然而，一些非道路四轮驱动车辆和大型货车仍然采用整体式车桥前悬架。两种主要的独立前悬架是传统式独立前悬架麦弗逊滑柱式独立前悬架。 （ 1）传统式独立前悬架 在传统式独立前悬架中，每个车轮采用一个或两个摆臂。在大多数系统中，螺旋弹簧安装在车架与下摆臂之间。而在老式悬架系统中，螺旋弹簧安装在上摆臂与车身之间。在扭杆弹簧前悬架中，下摆臂上移，从而使扭杆弹簧发生扭转变形。 （ 2）螺旋弹簧独立前悬架 一种采用橡胶轴套摆臂支轴 的典型的独立前悬架。螺旋弹簧的顶部置入一个杯形件中，并且顶靠在车架上。螺旋弹簧的底部支撑在下摆臂上的弹簧衬垫上。每个减振器的顶部都固定到车架上，底部都固定到下摆臂上。 当车轮碰到道路上的凸起部位时，车轮就会被向上顶起。这就使摆臂绕支轴向上转动，从而使弹簧和减振器被压缩。橡胶缓冲垫限制摆臂的最大行程，并在到达极限位置时，对摆臂的运动起到缓冲作用。对于转向系统而言，前轮转向节绕球形接头转动。 （ 3）扭杆弹簧独立前悬架 扭杆弹簧位于汽车前部车架两侧。下摆臂与扭杆的自由端相连。当车轮向上弹起时，下摆臂向上运动，从而 使长长的钢质弹簧杆受到扭转作用。 （ 4）麦弗逊滑柱式独立前悬架 大多数现代汽车（特别是前轮驱动汽车）采用了麦弗逊滑柱式独立前悬架，麦弗逊滑柱内含有一个螺旋弹簧，该弹簧装在大打得滑柱 旋弹簧顶部和底部的橡胶衬垫减轻了冲击。整个麦弗逊滑柱总成在底座的底部与转向节相连。麦弗逊滑柱组件的底部通过球形接头与单件的摆臂相连。 车轮转动时，整个滑柱总成转动。装在滑柱总成顶部的一个轴承即推力垫圈使滑柱总成与车身之间可以相对运动。球节使滑柱总成能相对于摆臂发生转动。滑柱内含有减振器，此减振器的工作方式与普 通减振器相同。大多数减振器总成都装有保护盖，以防尘土和水粘到减振器的活塞杆上。 麦弗逊滑柱的优点是设计紧凑，从而对小汽车车身可以有更大的空间，方便维修。 （ 5）整体式车桥前悬架 一般说来，整体式车桥前悬架（即非独立悬架）的应用仅局限于货车和非道路车辆。这种悬架系统采用整体式钢质从动桥（前轴不随车轮转动），两侧均采用钢板弹簧。前轴与轮轴之间的枢轴布置使车轮能在每一端摆动。由于两侧前轮共用一根车轴，因此它们的上、下运动会引起自身的垂直倾斜。 2）后悬架系统 在采用整体时后桥壳的车辆上，后悬架采用了螺旋弹簧或钢板 弹簧。当车辆采用非独立后悬架系统时，可以采用螺旋弹簧、麦弗逊滑柱、单个横置钢板弹簧或者扭杆弹簧。 转向系统的设计目的是让驾驶员用最小的力，并且在不过度转动转向盘的情况下，能使前轮向左或向右摆动。虽然驾驶员能轻而易举地使车轮摆动，但是不能让道路的冲击传递给驾驶员。这种无道路冲击传递的特征被称为转向系统的不可逆性。 基本的转向系统可以被分为三个主要的部分： 转向节和转向臂组件； 连接转向臂与转向器的转向传动机构； 转向盘、转向轴和转向器组件。 转向器的设计目的是放大驾驶员的转向力 矩，使前轮摆动容易。当采用平行四边形传动杆系时，驾驶员所加的力矩通过转向器进行放大，然后通过转向传动机构传递给转向节。对于齿轮齿条式转向系统，转向轴直接与转向齿轮轴相连。转动转向齿轮即可使齿条移动，从而带动传动杆件运动。新型车辆或者采用人力转向器或者采用动力转向器。 目前使用的转向器有三种：循环球式转向器、蜗杆滚轮式转向器和齿轮齿条式转向器。 动力转向的设计目的是利用液压力来加大转向器输出的正常力矩，从而减小转动转向盘所需的作用力。动力转向系统应能减小转向盘的操纵力，同时提供足够的转动阻力，以 便保持有一定的路感。动力转向系统可以与普通的转向系统器或者齿轮齿条转向系统器配合使用。 整体式动力转向器总成内含有控制阀机构、动力活塞和齿轮。该转向器输出的力加给转向摇臂轴。 齿轮齿条动力转向机构还采用了一个旋转控制阀，从而可将转向液从动力转向泵送给齿条式活塞的一侧。转向盘的运动被传递给转向齿轮。转向齿轮与齿条啮合。与齿条相连的一体式齿条式活塞将油压转变成直线作用力，从而将齿条向右或向左推动。通过内、外横拉杆，再将这个力传给转向节，转向节再带动车轮摆动。 附录 2 of f a s to or in a be at be is a of a be as as 1. of is to of to a of to or s or a of in a to is at in as is is on he of a of or of in of be on in of of to is on a a is or to to In so it of to be it of in s of of is up by to is be to to an in as on In a is on by a to to or or is to to an is an as a is To of is to ll or to in to up it in to in is or or a of of an is to up a on In an is on in a a a to a of In or at In s In In a it a of in a of is by a on of is to is to A is on of in of is to of is a is on of is to at of of is to a is A or at of to in to a in as a a of is on of or is to a on a or an a or be he is to to to or a of of to of is to as of be he is to s so be is by is is to On is to or of in is to to by to by at so is by is to he a to of An of is 1is to it is in is to to a in a in in a or is by to in 湘潭大学兴湘学院 目录 第一章 绪论 . 错误 !未定义书签。 言 . 错误 !未定义书签。 内外研究现状 . 错误 !未定义书签。 车减振器的技术简介 . 错误 !未定义书签。 究的目的和意义 . 错误 !未定义书签。 究的主要内容 . 错误 !未定义书签。 第二 章 磁流变液材料及其性能 . 错误 !未定义书签。 流变液的组成 . 错误 !未定义书签。 性颗粒 . 错误 !未定义书签。 础液 . 错误 !未定义书签。 加剂 . 错误 !未定义书签。 流变效应 . 错误 !未定义书签。 流变效应的特征 . 错误 !未定义书签。 流变效应的机理 . 错误 !未定义书签。 流变液的链化模型 . 错误 !未定义书签。 响磁流变效应的因素 . 错误 !未定义书签。 流变液的主要性能 . 错误 !未定义书签。 变力学性能 . 错误 !未定义书签。 学特性 . 错误 !未定义书签。 擦特性 . 错误 !未定义书签。 流变液的稳定性 . 错误 !未定义书签。 流变液的粘度 . 错误 !未定义书签。 流变液的密度 . 错误 !未定义书签。 度的影响 . 错误 !未定义书签。 应时间 . 错误 !未定义书签。 流变液的寿命 . 错误 !未定义书签。 5 种常用的磁流变液材料 . 错误 !未定义书签。 第三章 磁流变减振器理论分析设计 . 错误 !未定义书签。 流变减振器技术要求和工作原理 . 错误 !未定义书签。 振器结构 参数初步确定 . 错误 !未定义书签。 响阻尼力的参数分析 . 错误 !未定义书签。 振器零件结构参数 . 错误 !未定义书签。 路设计 . 错误 !未定义书签。 振器零件材料选择 . 错误 !未定义书签。 塞杆和缸筒的材料选择 . 错误 !未定义书签。 塞的材料选择 . 错误 !未定义书签。 流变液的材料选择 . 错误 !未定义书签。 总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 附录 . 错误 !未定义书签。 湘潭大学兴湘学院 1 附录 1. 错误 !未定义书签。 附录 2. 错误 !未定义书签。 磁流变减振器设计及分析 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 1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。 湘潭大学兴湘学院 2 of in a as as to an a in In of an MR of a MR of a it on R of is of as (1) R MR R (2)on on is of is 湘潭大学兴湘学院 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 磁流变减振器设计分析 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963212 姓 名： 陆子润 指导教师： 朱石沙 完成日期： 2012 湘潭大学兴湘学院 1 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 磁流变减振器设计分析 学号： 2008963212 姓名： 陆子润 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 朱石沙 系主任： 一、主要内容及基本要求 (1)基本掌握汽车悬架系统的组成及功能 (2)掌握磁流变流体及其磁流变效应的基本知识 (3)分析磁流变减振器原理 (4)设计一款用于微型汽车的磁流变减振器 (5)翻译一份有关本课题的英文文献资料 二、重点研究的问题 (1)磁流变流体及其磁流变效应的基本知识及其应用 (2)磁流变减振器的设计分析 湘潭大学兴湘学院 2 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 资料检索、查询 第 1 至 2 周 2 总体方案构思设计 第 3 至 4 周 3 掌握磁流变液基本知识及应用完成磁路设计 第 5 至 7 周 4 完成减振器的结构设计 第 8 至 12 周 5 毕业论文撰写和编辑 第 13 至 14 周 6 交毕业设计说明书和图纸，答辩准备 第 15 周 四、应收集的资料及主要参考文献 1：柳舟通 磁流变阻尼设计与研究 武汉理工大学 2002 2：刘奇 磁流变体材料的制备及其性能研究 功能材料 2001、 32（ 3） 3：刘丁雷、李德才 磁流变的发展及其应用 新技术新工艺 1999（ 5） 4：廖昌荣 汽车悬挂系统磁流变阻尼器研究 重庆大 学 2001 5：张路军、李春植 磁流变减振器及其在汽车半主动悬架中的应用 机床与液压 2004 6：孙鸿 磁流变减震器设计及控制系统仿真 吉林大学 2006 7：朱浩 刘少军 邱显焱 车辆主动悬挂最优预见控制模型 交通运输工程学报 2001 8：廖昌荣，余淼，陈伟民 中国机械工程，2002， 13（ 9） 湘潭大学兴湘学院 3 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963212 姓名 陆子润 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 磁流变减振器设计分析 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计 算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 选题较具时代性和现实性。全文结构安排合理。观点表达基本准确。全文内容紧扣机械设计专业要求来写，充分体现出机械设计专业特色。查阅的相关资料较多。但不足之处主要是属于自己创新的东西还不多。 总体上符合毕业论文要求 。 评阅人： 2012 年 5 月 日 湘潭大学兴湘学院 4 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2008963212 姓名： 陆子润 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 43 页 图 表 张 论文（设计）题目： 磁流变减振器设计分析 内容提要： 本课题基于磁流变液的性能，结合汽车磁流变减振器的工作原理，确定磁流变减振 器的流动间隙和活塞的长度尺寸，为汽车磁流变减振器提供理论依据和设计方法。 (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。 (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。 （ 3）根据减振器一般结构尺寸，画出磁流变减振器结构装配图。 湘潭大学兴湘学院 5 指导教师评语 1. 陆子润同学在做毕业设计期间，态度认真，前期认真查阅资料文献，做了充足的准备，按时完成了设计任务； 2. 查阅了大量磁流变减振器的相关文献，与老师交流学习，提出了基本方案，论证方案可行； 3. 完成了磁流变减振器的装配图，熟悉的掌握了 软件应用； 4. 完成了说明书，格式规范，思路清晰，例论准确，同意参加答辩，建议成绩： 指导教师： 年 月 日 答辩简要 情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 湘潭大学兴湘学院 6 目录 第一章 绪论 . 1 言 . 1 内外研究现状 . 2 车减振器的技术简介 . 3 究的目的和意义 . 5 究的主要内容 . 5 第二章 磁流变液材料及其性能 . 6 流变液的组成 . 6 性颗粒 . 6 础液 . 6 加剂 . 7 流变效应 . 8 流变效应的特征 . 8 流变效应的机理 . 9 流变液的链化模型 . 9 响磁流变效应的因素 . 10 流变液的主要性能 . 12 变力学性能 . 12 学特性 . 13 擦特性 . 13 流变液的稳定性 . 14 流变液的粘度 . 14 流变液的密度 . 14 度的影响 . 15 应时间 . 16 流变液的寿命 . 16 5 种常用的磁流变液材料 . 16 第三章 磁流变减振器理论分析设计 . 21 流变减振器技术要求和工作原理 . 21 振器结构参数初步确定 . 22 响阻尼力的参数分析 . 23 振器零件结构参数 . 24 路设计 . 25 振器零件材料选择 . 26 塞杆和缸筒的材料选 择 . 27 塞的材料选择 . 27 流变液的材料选择 . 28 总结 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 34 附录 . 错误 !未定义书签。 附录 1. 错误 !未定义书签。 湘潭大学兴湘学院 7 附录 2. 错误 !未定义书签。 磁流变减振器设计及分析 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 1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。 湘潭大学兴湘学院 8 of in a as as to an a in In of an MR of a MR of a it on R of is of as (1) R MR R (2)on on is of is 第一章 绪论 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。在车辆上产生的振动，主要是由于车辆行驶中路面的不平坦，导致作用于车轮上的垂直反力 (支承力 )、纵向反力 (牵引力和制动力 )和侧向反力起伏波动，通过悬架传递到车身，从而产生振动与冲击。这些振动与冲击会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， 减振性能的好坏成为车辆在市场竞争中的一个重要指标。减振器是车辆减振的主要部件，因此，减振器的研究对车辆有着重要的意义。 磁流变液（ 简称 体）属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。 这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的 特性。 由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其流变后的剪切屈服 强度与磁场强度具有稳定的对应关系，因此是一种用途广泛、性能优良的智能材料。 汽车磁流变减振器是利用磁流变液的流变特性和机械设计方法相结合而设计开发的新型减振器。这种减振器的力学特性可由外加磁场连续控制。为了开发这种磁流变减振器，本文将磁流变液的力学特性和机械设计的方法结合起来，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与方法 。 湘潭大学兴湘学院 2 内外研究现状 磁流变液 (称 早是由美国国家标准局发明和研制的。由于与在电场作用下 同样可以产生流变效果的电流变液相比，在悬浮稳定性差，应用装置磁路设计复杂的缺点，磁流变液在 20 世纪 80 年代中期之前没得到应有的关注。从 20 世纪 80 年代中后期开始，由于流变后的电流变液的剪切屈服 强度太低 (仅有几千帕 )的“瓶颈”始终无法突破，磁流变液的研究才真正得到开展。 在随后的几十年里，磁流变液及其相关的装置的研究取得了惊人的进展，不仅研制成功了剪切屈服强度可达 100 能稳定的磁流变液，而且相关应用也扩展到了阀门、密封、自动化仪表、传感器、研磨 (抛光 )及车辆、机械和设 备减振等领域。特别是磁流变液阻尼器，因其具有能耗低、出力大、响应速度快、结构简单、阻尼力连续顺逆可调，并可方便地与微机控制结合等优良特点，已经成为新一代高性能和智能化的减振装置，并已经得到了初步的应用，展现出良好的应用前景。 进入 20 世纪 90 年代，磁流变液的研究重新焕发了生机，特别是自 1995 年起，两年一届的国际电流变液会议也易名为国际电流变液与磁流变液会议，促进了磁流变液的研究和开发。美国 料公司的研究人员在磁流变液及应用研究方面取得了突出成果，如 人对磁流变器件进 行了研究 , 并申请了磁流变阻尼器及减振器、制动器等的多项专利，该公司研究出的产品性能卓越，其应用也非常广泛。 美国 人研究了用于重型卡车的磁流变阻尼器的性能；美国 程研究公司的 人研究了磁流变液的静态屈服应力； 国 学 人对磁流变液的物理机制进行了分析。 美国德尔福公司推出了磁流变液减振器 (其中指出，在磁流变液 (半主动悬架系统中 ,磁流 变液 (体 )这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的流体特性，而在强磁场作用下 ,呈现了高粘度、低流动性的特性，磁流变液属可控流体，是瞬间的、可逆的，而且其磁流变后的剪切强度和湘潭大学兴湘学院 3 磁场强度具有稳定的对应关系。这种磁流变液减振器已用在凯迪拉克 车上。近年来，国内对磁流变液的研究也取得了一些成果。重庆大学的常建、彭向和司鹄等人研究了磁流变液流变特性的测试方法，李海涛等人研究了磁流变液的屈服应力，廖昌荣等人对用于微型汽车的磁流变阻尼器的设计原理、方法及实验进行了研究，黄金等人研究了磁流变液在制动器、离合器 中的应用，建立了磁流变制动器的设计方法；上海交通大学何亚东、西安交大倪建华等人研究了磁流变阻尼器在车辆悬架控制中的应用，佛山大学旺晓建研究了支承在磁流变液阻尼器和滑动轴承上的转子系统在振动主动控制过程中的运动稳定。 姚喆赫等介绍了磁流变液的特性及磁流变减振器的工作原理 ,结合国内外最新研究成果 ,综述了用于汽车悬架的 振器的结构形式、仿真模型、控制方法和测试技术 ,并对今后的研究工作重点进行了探讨。 傅 宇雁等主要介绍了磁流变减振器中磁流变阻尼器的工程应用 ,分析磁流变阻尼器的力学模型及其特征。 吕振华等分析 了汽车乘坐舒适性、行驶平顺性和操纵稳定性对筒式液阻减振器特性的要求 ,指出汽车在不同行驶工况下对减振器特性的要求是不同的 ;分析了被动式减振器的发展历程及非充气和充气减振器的特点 ,阐述了机械控制式可调阻尼减振器、电子控制式减振器以及电流变和磁流变减振器等的结构特点、工作原理及其动态特性；分析了筒式液阻减振器基于经验设计、实验修正开发方法的缺点 ,阐述了基于 术的现代设计开发方法的过程及其关键问题；最后分析了我国筒式液阻减振器技术的发展状况及问题 ,展望了减振器技术的发展前景。 磁流变液的最终目标是达 到商业使用化程度，国内磁流变液减振器的研究还处于起步阶段，很多相关理论还不成熟，如其复杂的非线性行为还有待进一步研究。 车减振器的技术简介 为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车行驶的平顺性，在大多数的悬架湘潭大学兴湘学院 4 系统内部装有减振器。 减振器大体上可分为两大类，即摩擦式减振器和液力减振器。 顾名思义，摩擦式减振器利用两个紧压在一起的盘片之间的相对运动时摩擦力提供阻尼。由于库仑摩擦力随相对运动速度的提高而减小，并且很容易受油、水等的影响，无法满足平顺性的要求，因此虽然具有质量小、造价低、易调整等优点，但现 代汽车上已不再使用这种减振器。 液力减振器首次出现在 1901 年，其两种主要的结构形式分别为摇臂式和筒式。与筒式液力减振器相比，摇臂式液力减振器的活塞行程要短得多，因此其工作油压可高达 1530 筒式减振器只有 式减振器的质量仅为摆臂式的约 1/2，并且制造方便，工作寿命长，因而现代汽车几乎都采用筒式减振器。筒式减振器最常用的 3 种结构形式包括：双筒式、双筒充气式和单筒充气式。 另外还有金属弹簧减振器、橡胶或粘弹材料减振器、空气弹簧减振器。 金属弹簧减振器的特点是承载能力 高、弹性好，变形量大，刚度小，耐腐蚀，耐高温，固有频率可设计到 5 下。主要缺点是阻尼系数小，共振区传递率大，重量大，体积也较大。 粘弹材料减振器常由粘弹材料与金属结构组成，它的特点是取型和制造比较方便，可以根据需要任意选择三个相互垂直方向的刚度；有较大的阻尼，对高频振动能量的吸收尤其有效；粘弹材料密度小，此类减振器重量轻。此类减振器最低固有频率 56 振时的传递率也低。主要缺点是承载能力低，阻尼特性随环境条件（特别是温度）的变化有一定的变化。 库仑摩擦阻尼减振器是用机械摩擦产生阻尼作用，它 包括金属丝网减振器。此类减振器能适合恶劣的工作环境，可以获得较低的共振传递率和固有频率。主要缺点是结构较复杂，体积和重量较大，技术难度较大。 气液弹簧减振器：它是一种带有液压阻尼的气体弹簧，是以油液传递压力，而用气体作为弹性介质的弹性元件。虽然气液减振器有单向阀、调节流阀和蓄能器作为辅助装置，在一定程度上可改变气液减振器的刚度，起到减振的效果。另一方面，路面激励的机械能经小孔节流后转化为热能，从而使气液减振器内的油液温度上升，进而引起油液粘度发生改变，导致阻尼作用的下降，不利于减振。湘潭大学兴湘学院 5 最为根本的是气液弹簧的阻 尼孔是不变的，只有通过更换阻尼孔，才能获得不同的减振性能，满足车辆的不同要求。因此，油气悬架系统对不同路况的适应能力虽较传统的被动悬架有所提高，但仍存在着不足，有待于进一步改进和完善。 可见虽然单筒充气式液力减振器，气液弹簧减振器等都具有很好的减振效果，但它们仍不能适应各种不同的路况，而磁流变减振器根据不同路况，实行连续可调，改变阻尼刚度，总能使汽车的舒适性和操作稳定性的综合性能达到最佳，因此，对磁流变减振器的研究具有很大的实用意义。本文结合磁流变液的性能，参照单筒充气式减振器对磁流变减振器进行了设计分析。 究的目的和意义 本课题基于磁流变液的性能，结合汽车磁流变减振器的工作原理，确定磁流变减振器的流动间隙和活塞的长度尺寸，为汽车磁流变减振器提供理论依据和设计方法。 究的主要内容 (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。 (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。 （ 3）根据减振器一般结构尺寸，画出磁流变减振器结构装配图。 湘潭大学兴湘学院 6 第二章 磁流变液材料及其性能 流变液的组成 磁流变液主 要由磁性颗粒、基础液和添加剂三部分组成。 性颗粒 磁性颗粒的关键问题是颗粒的制作，目前磁性颗粒制造的主要方法有：共沉法、热分解法、超声分解法和沉积法等。 磁性颗粒一般呈球状，直径尺寸在 110 m 左右，一般选择羟基铁粉，羟基铁通过分解 o)5 而得到，这样可以使生产出的球型微粒不致减少，且效果不错。该微粒性能稳定，可以压缩。在外加磁场作用下，磁流变液中的磁性颗粒产生链化作用，是磁流变液产生磁流变效应的核心。 根据磁流变效应机理研究结论，磁性颗粒具有以下特点： 通常磁性颗粒的所用的磁 性材料都属于铁、钴、镍等材料； 磁性颗粒的材料的饱和磁化为 磁性颗粒的形状为球形，直径一般为 10 10 磁性颗粒的体积分数一般为 10%40%。 础液 基础液是磁流变液中磁性颗粒的载体，其作用是将颗粒均匀地分散在液体中，以使磁流变液在零磁场时，具有牛顿流体的特性，而在外加磁场时又具有粘塑性流体的特性。选择基础液要根据它的流变特性、摩擦特性和温度变化时的稳定性，常用的基础液有矿物油、硅油、合成油和水等。 司生产的合成润滑油， 人将羰基铁分散在以水和油混合乳剂为载体，油是矿物油，这种磁流变液的稳定性提高了，又具有较好的流变特性。美国 司已有商品化磁流变液产品上市，如型号为 湘潭大学兴湘学院 7 3 种磁流变液的基础液分别为碳氢化合物、水和硅油。 加剂 为改善磁流变液的性能而加入添加剂，如增强磁流变效应的表面活性剂，防止零磁场时颗粒凝聚的分散剂和防止颗粒沉淀的稳定剂。 人用长度为 m 针状的 末和纳米量级的金属镍粉末作为附加的磁性分散相加入到磁流变液中，以增强表面的吸附能力。人研究了一种磁复合流体 (它是由直径为 1 磁微颗粒涂上油酸后，与直径为 m 铁微颗粒一起容于煤油而制成；在外加磁场作用下， 流动特性介于磁流体与 间，保持了 较高动态屈服应力和表观粘度，而在零磁场作用时，又提高了稳定性。的流变特性和力学性能。外加磁场作用时，磁流变类固体材料会固化，随着外加磁场强度的增加，磁流变效应增强； 铁和 液混合后，磁流变液的剪切应力比仅用纯铁时高 4 倍。 利用下列方法之一可以确保磁流变液的稳定性： (a) 粗分散小体积分数 (10%)的 通过引入凝胶形成的附加剂，即在铁磁颗粒外表面形成保护性的胶体结构实现稳定化。该结构的强度应能阻止磁性颗粒的沉降和凝聚。此外，该结构的强度也应能承受在外磁场中的可逆触变转变而不致破坏。作为这种稳定剂的一个例子可使用包含有超细 颗粒的无定形硅粉即硅凝胶。该粉末有一个大的表面积 (100300 m2/g)。每个颗粒是高度多孔的且包含有可吸收大量液体或蒸汽的孔面积。铁磁分散颗粒在力学上可通过硅凝胶的表面结构来支撑且可均匀分散在载液中。 (b) 细分散高体积分数 (25%左右 )的 通过引入表面活性剂促使铁磁颗粒形成凝胶的空间结构从而实现稳定化。离子键的表面活性剂 (如油酸 )可用来实现团聚稳定。 湘潭大学兴湘学院 8 流变效应 流变效应的特征 磁流变效应是指磁流变液在磁场作用下，流体的表观粘度发生了巨大的变化，甚至在磁场强度达到 某一临界值时，流体停止流动而达到固化，并具有一定的抗剪切能力，还表现出固体所特有的屈服现象。磁流变效应作为一种特殊的物理现象，一般具有以下特征： 1) 外加磁场的作用下，磁流变液的表观粘度可随磁场强度的增大而增大，甚至在某一种磁场强度下，停止流动或固化，但当外加磁场撤除后，磁流变液又恢复到原始的粘度，即在外加磁场作用下，磁流变液可在液态和固态之间转换。 2) 在外加磁场的作用下，磁流变液由液态至固态之间转换是可逆的。 3) 在外加磁场作用下，磁流变液的屈服强度随磁场强度的增大而增大，直至固体颗粒达到磁饱和后 趋向于某一稳定值。 4) 在外加磁场作用下，磁流变液的表观粘度和屈服应力随磁场强度的变化是连续的和无级的。 5) 在外加磁场作用下，磁流变液的表观粘度和屈服强度随磁场强度的变化是可控的，这种控制可以是人控的或自动的。 6) 磁流变效应的控制较简单，它只需要应用一个极易获得的磁场强度即可，可以利用磁感应线圈通过调整电流大小来控制。 7) 磁流变效应对磁场作用的响应十分灵敏，一般其响应时间为毫秒 (。 8) 控制磁流变效应的能量低，即液态和固态间的相互转换，不像物理现象中的相变要吸收或放出大量的能量。 磁 流变效应的上述特征是发展磁流变液在工程技术领域中应用的科学依据，在充分利用这些特征的基础上，就能够开发一系列性能优良、价格低廉、有市场竞争能力的磁流变器件新产品。 湘潭大学兴湘学院 9 流变效应的机理 在外加磁场作用下，磁流流体的磁极化是产生磁流变效应的原因。首先磁流变效应是由磁场作用引起的，此外磁流变流体的变稠和产生抗剪屈服现象，也是由于磁场引起的作用力形成的。整个磁流变效应的发生过程是：磁场作用下分散相颗粒发生磁极化形成偶极子现象带有偶极矩的颗粒产生定向运动（伴随着能耗）颗粒在磁 力的作用下定向排列 颗粒从无序随机状态到有序化、成链、成束或形成某种结构对外呈现明显的磁流变效应（即表观粘度增大、凝固以及呈现剪切屈服应力）。在磁场作用下固体颗粒的磁极化是产生磁流变效应的主要因素。 流变液的链化模型 磁流变液的链化过程 图 流变液转换过程 当有外加磁场作用时，颗粒被产生有序化的运动，这种运动从颗粒磁极化一开始就产生，直至有序化运动终止，达到相对稳定状态，形成某种固定的结构，即这些颗粒在磁场力作用下相互吸引，沿着磁场方向 H 形成链状结构，这一过程称之为链化过程，如图 示，其中磁性颗粒被当作一些刚性圆球。图 湘潭大学兴湘学院 10 2.2(a)表示无磁场作用时，颗粒无规律地分布在基础液中，这种情况下的动态屈服应力为零；图 2.2(b)表示在外加磁场 H 作用下，颗粒磁极化后形成磁偶极子；图 2.2(c)表示在中等磁场 H 作用下，磁流变液中的颗粒按序排列相接成链，磁流变液的表观粘度增加；图 2.2(d)表示在强磁场强度，磁链的数量增加，直径变粗，磁流变液的动态屈服应力和表观粘度增大，对外所表现的剪切应力增强；图 2.2(e)表示当撤除外加磁场时，磁流变液材料迅速复原，其响应时间只有几毫秒 。 响磁流变效应的因素 影响磁流变效应强弱的主要因素有以下因素： 1) 外加磁场的磁场强度 在没有外加磁场作用时，磁流变液无屈服应力；在外加磁场作下，磁流变液具有一定的屈服应力，并且屈服应力随外加磁场的增加而增加，这种现象被认为是磁流变效应的主要标志。 2) 颗粒的磁饱和强度 择高饱和磁化强度的悬浮相可提高屈服应力。当悬浮相微粒磁化饱和后，剪切应力随磁场强度 的增大变缓。随悬浮相体积分数的增大，剪切应力虽有较大幅度的增加，但同时会带来零场粘度的增大，屈服应力下降。 3) 磁流变液的磁化率 固体颗粒的磁化率是影响 磁流变液剪切应力的另一个重要影响因素，不同的颗粒材料具有不同的磁学特性，其在不同磁场强度下的磁化率也会不同，导致磁流变材料的宏观特性也会不同。剪切应力随着磁化率的增加而增加，在磁化率较小时，增加的较快，在磁化率较大的情况下，增加的幅度不是很明显。要得到具有良好磁流变效应的磁流变液，应该选用磁化率对磁场强度敏感的材料做悬浮相颗粒。
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号