基于多领域联合仿真的磁流变减振器设计

【摘要】：磁流变减振器是一种以磁流变液的磁流变效应为工作基础的减振设备，属于半主动式的智能减振器，相比传统减振器的被动减振效果，磁流变减振器能够根据汽车行驶时的路面状况，实时调整自身阻尼力的大小，以达到主动减振的效果，能更好地改善汽车行驶时的舒适性与安全性。它具有结构简单、响应快、工作阻尼力大、阻尼力连续可调、适应性强等优点。 由于磁流变减振器涉及到电磁、机械、液压、控制等多个领域，无法使用单一的仿真软件来进行仿真设计，因此本文采用多领域联合仿真的方法来进行磁流变减振器的设计，多领域联合仿真能更加直观准确地反映磁流变减振器的真实工作状态。本文主要研究内容如下： （1）分析磁流变液在磁流变效应下流变特性产生的变化，确定磁流变减振器的阻尼力计算模型，确立了本文设计的磁流变减振器为单筒，单杆并带有补偿气囊的结构形式，工作模式为流动模式与剪切模式一起的混合模式，并根据该结构形式，进行阻尼力模型的修正； （2）根据修正后的阻尼力模型与磁流变液MRF-J01的流变特性曲线计算磁流变减振器的结构尺寸并确定各部分所使用的材料，并利用ANSYS软件进行减振器的电磁有限元分析，根据分析进行磁路优化，以使磁路的磁感应强度达到本文的设计要求； （3）按照优化之后的磁路结构设计加工磁流变减振器的原理样机，并参照QC/T545—1999《汽车筒式减振器台架试验方法》进行磁流变减振器在不同工作条件下的台架试验，来测试原理样机的阻尼力特性，得出阻尼力特性参数，观察活塞运动速度、工作电流、阻尼力三者之间的关系，验证原理样机结构尺寸的有效性与合理性； （4）根据联合仿真理论，利用ADAMS、EASY5、MATLAB/Simulink三个软件分别建立减振器的动力学仿真模型、液压系统仿真模型、控制系统仿真模型并通过三个软件之间的数据交换接口进行不同领域之间的联合仿真，根据联合仿真结果确定磁流变减振器控制系统的最优控制策略，为减振器控制系统的设计提供依据。 （5）对比分析减振器台架试验结果与联合仿真结果，验证联合仿真的准确性，并分析原理样机结构上存在的不足之处，继续减振器结构的优化。