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车辆半主动悬架系统磁流变减振器的设计理论探讨

岳崇勤  
【摘要】: 由于传统的车辆悬架系统已不能满足日益要求更高的行驶安全性和乘坐舒适性,开发能够满足智能悬架系统要求的减振器,使悬架系统时刻处于最佳的减振效果,成为当前研究的重要课题。磁流变液作为一种智能材料,具有良好的流变特性,成为半主动悬架系统减振器的首选材料。 本文介绍了磁流变液的组成,分析了磁流变液的流变效应和流变机理及磁流变减振器的三种工作模式,根据车辆悬架系统的特点,本文采用流动剪切组合模式的磁流变减振器作为设计依据。依据流体力学理论知识,分别建立了磁流变液在有无磁场作用的数学模型,根据牛顿流体和宾汉流体的本构方程以及流动剪切组合模式的结构形式,推导出两种流体状态下的磁流变减振器的阻尼力公式。同时,根据车辆减振器的工作要求,对磁流变减振器的磁路和结构进行了理论设计方面的探讨。从推导的阻尼力公式可看出,阻尼力不仅与活塞面积、缸筒直径、阻尼间隙大小、阻尼通道长度等结构参数有关,而且还与磁流变液的表观粘度、剪切屈服强度、活塞运动速度等动态参数有关。剪切屈服强度与通电线圈产生的磁感应强度有一一对应的关系,通电线圈产生的磁感应强度与通电电流的大小又有一一对应的线性关系,所以通过改变线圈电流的大小,能瞬间的控制阻尼力的大小,达到相应减振的目的。在车辆悬架动态性能模拟试验台上,对Lord公司的1005-3型磁流变减振器做了动态响应、示功特性、速度特性和温度特性等试验测试,获得试验结果,用本设计理论能够很好的解释动态响应、示功特性、速度特性和温度特性,因此本文车辆半主动悬架磁流变减振器的理论设计是合理的,推导的阻尼力公式是符合减振器设计要求的,对车辆半主动悬架系统磁流变减振器的设计有一定的理论学术价值和参考意义。


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