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湘潭大学 毕业设计说明书 题 目 : 汽 车半主动悬架磁流变 减震 器 的 设计及 仿真 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化一班 学 号： 2010500302 姓 名： 唐利群 指导教师： 朱石沙 完成日期： 2014 年 5 月 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 学号 ： 2010500302 姓名： 唐利群 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 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、相关参数； 减震器的理论阻尼力 速度 （ m/s） 减震器的阻尼力 (N) 、若干图纸；大于等于 纸（如 4、撰写毕业设计说明书。 5、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。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 查阅资料、调研 第 12 开题报告、制订设计方案 第 3周 3 方案（设计） 第 44 磁流变液半主动悬架系统的结构设计 第 65 写出初稿，中期检查 第 86 修改，写出第二稿 第 107 写出正式稿 第 128 答辩 第 14周 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 等教育出版社， 2现代工程图学 泗方，杨世平 长沙：湖南科学技术出版社， 3机械设计手册 编 :机械工业出版社 , 4汽车构造 十一五 ” 国家级规划教材 ： 机械工业出版 ， 5汽车减震器的设计与特性仿真 /周长城著 械工业出版社， 6廖昌荣 . 汽车悬架系统磁流变阻尼器研究 D2001 7张绍龙 . 汽车悬架系统特性建模方法研究 D2011. 8 余淼 . 汽车磁流变半主动悬架控制系统研究 D2003. 目录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 题研究背景与意义 . 1 流变液以及磁流变效应 . 2 流变液的工作模式 . 3 流变液阻尼器国内外的研究情况 . 4 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 言 . 7 尼力学模型 . 7 构参数对阻尼力的影响 . 12 章小结 . 13 第 3 章 磁流变阻尼器设计 . 14 构设计 . 14 路设计 . 23 流变减震器细节问题的探讨 . 28 章小结 . 29 第四章 磁流变减震器的外特性仿真 . 30 伸行程时的建模及仿真 . 30 缩行程时的建模及仿真 . 33 章小结 . 35 第 5 章 总结与展望 . 36 结 . 36 望 . 36 致谢 . 37 参考文献 . 38 附录 1：译文 . 39 附录 2：英文原文 . 44 I 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 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 is an of as in is on of as a in a be to of on In I a by a to RF by of on of of of a to of of a of to of of of a to to of of of 1 第 1 章 绪论 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。由于半主动悬架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，零电场粘度偏高，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。 2 磁流变液与电流变液都有各自的优点，从材料特性看它们均能满足人们对汽车的要求。但在温度范围、屈服应力、塑性粘度和沉降稳定性等性能方面，磁流变液体强于电流变液体，因而，半主动悬架系统减震器研究的新方向朝向了磁流变液减震器。 流变液以及磁流变效应 磁流变液定 义 磁流变液英文名为 简称 智能材料 中研究的重点。磁流变液是由低磁滞性、高磁导率的微小软磁性颗粒和基液、非导 磁性的液体稳定剂 混合而成的 悬浮体 。 磁流变液在没有外加磁场条件下呈现出低粘度的 牛顿流体 特性；而在加以高强度的磁场的作用下，呈现出高粘度、低流动性的 磁流变液在外加磁场的作用下，能够产生非常明显的磁流变液效应 (英文为：称为： 流体的屈 服应力和表观粘度可以有 2 3 个数量级的变化，表现为与固体相似的性质。当撤消外加磁场时，磁流变液流体又恢复到原来的流动性质，这种性质，即在固态和液态之间进行可逆的快速转，且这种转换是在以毫秒为量级单位的时间内完成的。由于磁流变液的响应快、可逆性好、以及可通过调节外加磁场的大小来控制结构的力学性能的连续变化，因而近年来在许多领域得到广泛应用。 磁流变效应 及其流变机理 磁流变效应：在无磁场的作用下磁流变液表现为牛顿流体的特性。其剪切应力与粘度、剪切率成正比；在外加磁场的作用下，磁流变液表现为 体特性，其剪切应力由液体的屈服应力和粘滞力两部分组成。其流变特性表现为：屈服应力随着磁场强度的增加而单调增加，即屈服应力与磁场强度成一定比例；当液体的粘度保持不变的情况下，而外加磁场达到某一临界值时，磁流变液将达到固化而停止继续流动，当撤消外加的磁场时，它又恢复到原来的流体状态，这一过程的变化仅为几个毫秒。这种随着外加磁场强度的变化而不断改变流变特性的现象，即为磁流变效应。 磁流变的流变机理：在没有外加磁场作用时，磁流变液中的微小软磁性微粒的分布呈现出杂乱无章的状态；而在有外加磁场作用时，磁流变液中 的微小软磁性微粒呈现出非常有序、沿着磁场方向分布排列的现象，这种排列在中等磁场时呈链状当磁场强度不断增大时，便成了链束状，在两极板之间形成粒子链，流变机理如图 1示。 3 图 1流变液的流变机理 1 磁流变液性能要求 具有良好使用性能的磁流变液应满足以下性能要求 2： l)磁场作用下应具有较高的屈服应力 ； 2)零场作用下具有较低的粘度 ， 在没有磁场作用下磁流变液能够自由流动 ; 3)具有较宽的工作温度范围 ， 磁流变液 在 范围内能够正常工作 ,具有良好的稳定性 ； 4)长期的沉 降稳定性和凝聚稳定性 ,在磁场和搅拌作用下能恢复到原来的性能 ； 5)较好的化学稳定性 ,以确保磁流变阻尼器长期可靠的使用 ； 6)响应时间短 ,磁流变液对控制系统作用的响应时间为毫秒数量级 ； 7)与密封件不发生化学反应 ,确保长期使用不出现腐蚀现象 ； 8)对环境无毒无害 ,应为属于环保产品范畴。 磁流变减振器 汽车半主动悬架磁流变减振器是以磁流变液作为工作介质的一种新型智能阻尼可控减振器。是当前世界上电控半主动悬架的重要组成部分，它基于磁流变液体的磁流变效应，通过调节励磁线圈中的励磁电流达到控制磁场强度的 目的，进而控制磁流变液在阻尼通道中的流动特性，从而达到阻尼力的控制。 流变液的工作模式 磁流变液的运动方式一般可用图 1示的平行板间的几种不同运动形式来进行模拟 3。这几种运动形式分别为：流动式、剪切式、挤压式。流动模式如下图 1a）中所示，表示为两极板没有相对运动，磁流变液只在压力的作用下以速度 v 流过极板间。剪切模式如下图 1b）中所示，表示为两极板具有相对运动，产生一个相对速度 v 平行移动。挤压模式如下图 1c）中所示，在两个无穷大的极板间，垂直极板施加一定 4 图 1 震器内磁流变液的工作模式 3 大小的作用力，使得上下极板以相对速度 v 相互远离或靠近。在磁流变减震器中，由于阻尼通道长度远远大于阻尼通道的间隙宽度，因而可用上述无限大平板间的运动模式来进行描述。一般汽车上的磁流变减震器，它的工作模式均基于流动模式或同时具有流动模式和剪切模式的混合模式。 流变液阻尼器国内外的研究情况 国际对磁流变液的研究情况 磁流变液的研究是在电流变液的基础上发展起来的，一般认为在 20 世纪 40 年代末期 现了电流变液的现象，而现在普遍公认的最早关于磁流变液 的工作始于美国的 上世纪 40 年代末至 50 年代初， 现了磁流变效应并开始专研磁流变液在离合器上的应用。自从 20 世纪 80 年代以来，世界各国都有许多的科研机构相继研发磁流变技术相关器件与系统，从而产生了针对不同应用对象多种多样的的磁流变阻尼器。 对磁流变材料的开发与研究最具世界领先地位的非美国 司莫属，从 1996 年开始， 相继申请了磁流变减振器、阻尼器、离合器等等多项专利，到目前为止已有多款磁流变产品投入并使用。 在实际应用中， 20 世纪 90 年代美国零 部件制造商 研究利用磁流变材料制造新了一代的减震器，并于 2006 年，与 司合作后推出 动电磁悬挂。该系统减震器、控制器、位移速度传感器组成 4。汽车四个车轮上都安装有一个位移传感器，它可将车身的位移、速度、加速度等信号及时传入到控制器中，控制器则根据设定好的控制策略对线圈电流进行调节，从而使汽车悬架系统根据路面工况的实时变化提供连续可变的输出阻尼力。这种磁流变减震器可以提高轮胎与路面的附着力，因每个轮胎上均安装有减震器，因而对每个车轮所受到的冲击力进行单独的减振，并 且能很大程度地衰减车辆侧倾、颠颇；与传统常用的液力减振器相比，去除了内部阀门等许多活动部件，结构上更为简单，易于控制，具有迅速的响应速度，并且工作可靠性也得到 5 极大的提高。工作的时候，利用电极来改变减震筒内微小软磁性粒子的排列形状，从而可以改变悬挂系统的硬度和阻尼力，控制感测的电脑可在 1 秒的时间内连续反应 1000次，是目前全球阻尼控制悬挂系统中反应速度最快的。目前这种磁流变减震器已开始应用于奥迪 歌 克 迪拉 法拉利 599车型。 除了公 司对磁流变进行研究与开发外，世界上各大高校也对其进行了研究。比如美国马里兰大学，他们开发了充气补偿式磁流变减振器，能在 70的温度下工作，其线圈输入电压为 12V，线圈电阻为 5 欧。该阻尼器为单筒式结构，阻尼力调节范围在350N 到 1500N 之间。 2002 年，美国 明了一种新型的磁流变减震器，其特别之处在于阻尼通道位于在活塞的外表面，且呈不规则的 S 型，这种设计增加了磁场强度作用下的有效的阻尼通道长度，从而增大了减震器阻尼力的调节范围。此外，类似的 设计还有美国 及 同设计的环形阻尼通道磁流变减震器，它也增大了有效阻尼通道的长度，对减震器的可调阻尼范围的提高非常有利。 除美国外，韩国 出并开发了一种双筒式的减震器，此款阻尼通道位于工作缸的两端、补偿器为旁置式，补偿器内有隔离膜片便于油气隔离。这种减震器是专门为客车设计的，同时 制器。对该减震器进行实车测试表明，这 种减震器在客车的舒适性的提高上有很大的作用。 2001 年磁流变减震器开始装备在第一辆 凯迪拉克赛威 轿车 上，随后更是把它应用在豪华 雪佛兰克乐维特跑车上， 2009 年的 V 同样也有装备有。但磁主动悬挂的实力一直没有像奔驰、宝马那些空气、液压主动悬挂受人关注，但随着法拉利 599 和奥迪 高性能车开始采用磁流变减震器悬挂，人们才突然发现它的厉害。 国内对磁流变液的研究情况 在我国，全国各大高校如浙江大 学、南京航空航天大学、国家仪表功能材料工程研究中心、重庆大学等是最先对磁流变液进行研究的科研单位。比如重庆大学的廖昌荣、兰文奎、余淼等人研究与探讨了磁流变减震器设计的若干问题，对磁流变减震器的研究开发提出了理论指导，此外他们还针对长安微型汽车设计了一种汽车磁流变减震器。利用阻尼通道中两种流动模型对磁流变液的影响进行了流动分析，并对减震器进行了性能测试；哈尔滨工业大学的高芳、欧进萍等人对磁流变减振器做了很多理论上与实际应用上的研究，建立了多种阻尼力模型，并为减震器提出了试验测试方法。合肥工业大学的 6 易勇、陈杰平 、乔印虎等人在分析磁流变减振器工作模式的基础上，结合汽车减振器的工作特性要求，完成了流动模式和混合模式磁流变减振器的结构设计，建立了流动模式和混合模式下的数学模型，进行了相关的仿真优化，设计出了实际产品并进行了试验测试研究。 言而总之，我国磁流变减振器的设计和研究由于开始地较晚，还停留在理论及试验测试的研究阶段，目前国内绝大多数的研究重心都落在控制方法策略的研究上，且还没有形成完整的设计理论方法，远未达到实际应用的程度。向国际学习先进的技术，缩短国内外在磁流变减振器与汽车悬架系统的技术与研究上的差距，对提高 我国汽车技术的创新与自主研发能力具有非常重大的意义。 文研究的主要内容 本课题针对微型汽车的半主动悬架系统，开发设计了一款新型滑阀式结构的磁流减震器，并对其进行了外特性的仿真研究。该减震器与已有的磁流变减震器相比，在不增大减震器空间尺寸的前提下，通过改变有效阻尼通道的结构，增加了阻尼通道长度，从而增大了减震器的阻尼出力值，提高了减振性能；并对磁流变减震器的磁路结构进行了设计，优化了减震器内部的磁路分布。对该磁流变减震器进行建模，通过 行外特性仿真，考察磁流变减震器 的性能。 本论文研究内容主要有以下几个方面： （ 1）分析磁流变减震器的工作原理和模式，针对三种不同的工作模式建立了减震器的阻尼力模型，分析减震器主要的结构参数对性能的影响，为减震器的结构设计和磁路设计奠定基础。 （ 2）对减震器进行结构设计和磁路设计。结构设计包括各个零部件的尺寸设计、材料选择以及设计时需要注意的各种问题；磁路设计主要包括磁芯材料的选择、磁路参数的确定以及磁路的结构设计计算。在初步确定了磁流变减震器的每个参数后，对其进行二维图 及三维图 的绘制。 （ 3）在 对所设计 的减震器进行外特性的模拟仿真。 本文 的 创新 点 ： 通过 阅读 大量 关于 汽车 减震器 的 设计 资料 ， 如 从 中国 知识 网 、 专利 之星 、 道客巴巴等 上 阅读 前人 所做 的 研究 ， 设计 出了 属于 自己 创新 出 的 减震器 。 此款 减震器 有别于 传统的 减震器 一条 阻尼 通道 的 设计 ， 设计了 压缩 、 拉伸 行程 时 不同 的 阻尼通道 ， 在 不增大 减震器 体积 的 情况 下 ， 能有效 抑制 复原 空程 ， 并 能在 失电 状态下 ， 继续 保持 一定 的 减震 性能 。 7 第 2 章 磁流变减震器阻尼 器 力 学 模型 言 磁流变阻尼器结构参数理想设计的前提就是建立起磁流变减震器的力学模型，为实现理想可调的阻尼力变化，而设计的有效的控制器，是为达到良好的汽车半主动悬架系统的控制的关键因素之一。但是由于磁流变减震器的力学性能受到外加磁场 (励磁电流 )、激励频率与位移幅值等的影响，流变后的磁流变液的动态本构关系呈现出比较复杂的非线性关系，比如磁滞现象、饱和现象。这给建立一个准确的减震器阻尼力模型带来了一定的困难。因而，有必要基于试验测试结果来建立新的 磁流变减震器的的阻尼力学模型。 尼力 学 模型 磁流变液的流变特性表现为： 当没有外加磁场时，磁流变液表现为牛顿流体的特性；当 有外加磁场 存在 时，表现出 体特性。 流体的流变特性通常可用 力与剪切应力的 本构方 程来描述。本构方程是指在不同物理条件下，通过实验的方法，用应力或应变、时间等物理量来描述流体所处的状态，从而得到一个 应力 时间的关系。不同的磁性流体表现出的流变特性 也就 不同 。 因而 ，需要 采用不同的本构方程 对流体特性 进行描述。 在磁场作用下的 性流体模型通常采用 构方程进行描述 4。 . y （ 2 其中 是剪切应力， y 是磁流变液的屈服应力 由外加磁场决定， 。 是磁流变液的剪，切应变率 符号函数，表示 。 的方向， 是磁流变液的塑性粘度。 流动 模式下的 减震器阻尼力模型 在上一章的 中简单地介绍了磁流变液的流动模式，这种模式下 当磁流变液以速度 v 流经阻尼间隙 在压差迫使下 产生磁流变效应，如图 2示。 当磁流变液在压差 p 下流动时，不考虑对流和液体自身重力，根据 程，磁流变液沿轴向，即如图所示的 x 方向上的压力梯度与剪应力的关系如下 5： 8 （ 2 式中 c 为常数。 图 2动模式下磁流变液在平板中的流动和速度分布 因为 流体的流动沿 着 平行平板的中间对称面 即 y=0 处对称， 所以 在 y=0 处 液体剪切应力 为 0。 则式（ 2写成如下： （ 2 式 (2明， 在如图 2示的 平板间隙内，磁流变液的剪切应力在 y 方向上 呈线性 变化 ， 在极板中心 处剪切应力最小为零 ， 越靠近 上下两平板 剪切应力越 大。随着剪切力的不断增大，当 与 磁流变液的剪切屈服应力 y 相等 时，磁流变液发生屈服， 此时 流体流动的压差 称为临界压差，表达式 为： 2（ 2 由上面的分析可知，越靠近两极板剪切应力越大，因而， 在两极板附近， 剪切力首先达到上述临界值，磁流变液开始屈服。而在靠近 y=0 处，剪切应力 最 小，部分流体还未达到临界剪切应力， 故而 做轴向运动， 该处 流体的厚度为： 2 （ 2 此可见， 两个临界 可将流速的分布 划 分为三个区域，如图 2示。 区域 2 内 的流体做轴向流动，而区域 1、 3 内的流体则处于屈服阶段，这两处的流体 满足 性 ，因此将式 （ 2代入式 （ 2所述的 本构方程 内 ，得 区域 1 和区域 3处的速度微分方程 ： （ 2 9 解该微分方程，得这 1、 3 区域内任意点的轴 向速度为： x 222 22 （ 2 由于 平板间隙远远小于平板大小，因而，可以将 平板内流体的流速 认为是 相同的，因此区域 2 内的速度也 以可根据上式 求得 。 故而， 将式 （ 2代入式 （ 2 ，得 到区域 2 内流体的速度 表达式 为： 281 （ 2 流体在间隙内的流速分布情况可以用式 （ 2（ 2描述。 根据 流体体积 流速 板宽度的关系， 可得到流体的体积流速 Q： 3223341 212 （ 2 当磁流变液以 Q 流过间隙时，两端压差为： 3431 1312 （ 2 式中 为流体粘度， l 为长度。 式（ 2反映了间隙处压差 p、 流体 体积流速 Q、 剪切屈服应力 y 之间的关系。 对于屈服前的牛顿流体， 即剪切应力为零 ， 因而 压差 为： 12 （ 2 流体在间隙中刚好能够 自由 流动时，间隙两端的压力差根据式 （ 2可 知为 ： h 20 （ 2 当 压差 p 远远大于 时可将式 2化为： hl 3312 （ 2 将磁流变减震器中的流体运动模式看成流动模式，则 流体的体积流速 Q 与有效面 10 积、速度的关系可以表示 为： （ 2 式中 活塞的有效面积 ， v 为活塞运动速度 。 将式（ 2代入式 （ 2 ，可 以 得 到 减震器 流动模式下的阻尼力为 ： A pF v 33212 （ 2 剪切模式下的减震器阻尼力模型 在移动两极板使其 以 相对 速度 属于 剪切模式下 的磁流变液产生屈服应力 ，如图 2示。 构关系的 流体 受到两 平 板 相对运动 而 产生的剪切作用 影响 ，所 产生阻尼力 表达式 如下： s . （ 2 式 中 示受到剪切力作用的 有效横 截面积。在活塞杆直径 d ，活塞直 为 径 D ，阻尼间隙宽度为 h 的剪切式 的 磁流变 液减震器中，位于间隙处的有效 面积为 ， 因此，此时磁流变减震器的 阻尼力为： s （ 2 图 2切模式下磁流变液的速度分布 混合模式下的减震器阻尼力模型 混 合模式下的减震器， 其 阻尼 出 力既 具 有流动模式下的阻尼力 特点 ，又 拥有 剪切模 11 式下的阻尼力 特点 ， 因而，混合模式下的阻尼力可以认为是二者的叠加。所以混合模式下的阻尼力表达式 为 : （ 2 将式 （ 2（ 2代入式 （ 2得 混合模式下的阻尼力为 ： sF vF （ 2 混合模式下 ，由于 减震器活塞与缸体之间的间隙 相比于缸体非常 小，通过式 （ 2知， 大于 因此， 此时的 减震器阻尼力可以用流动模式下的阻尼力 替。因而，混合模式下的阻尼力 即 为 ： vF sv 12 (2其中 为磁流变液的零场粘度 ， l 为阻尼通道长度 ， 活塞有 效面积 ， v 为活塞相对运动速度 ， b 为等效宽度， h 为阻尼通道间隙 。 式 （ 2中第一项为与速度大小有关的粘滞 阻尼力 ，是阻尼力的不可调 节的 部分；第二项是与磁场有关的库仑 阻尼力 ，是阻尼器的可调 节 阻力； 库仑阻尼力 与 粘滞阻尼力的比值称为阻尼力可调倍数 。 即 ： 042 (2本减震器的阻尼力模型 本文设计的减震器阻尼通道的结构示意图 如图 2示， 从图中可看出。当减震器处于压缩行程时，磁流变液拥有两条阻尼通道，活塞头上端面与活塞套内腔的通路构成了通断状