应用于汽车动力总成启停工况的磁流变悬置设计与试验

为了克服汽车动力总成在启停工况下的大幅抖动和转矩激励使得车辆平顺性变差的缺点,设计了一种应用于汽车启停等低频工况的流动模式磁流变悬置.考虑激励电流对磁流变液黏度以及液阻效应对阻尼通道内液体流量的影响规律,建立磁流变悬置阻尼力数学模型和磁路的多目标优化函数;利用Isight和ANSYS软件搭建协同仿真优化平台,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行磁路的优化设计;分别进行磁流变悬置单体动态性能测试以及整车启停工况下的隔振性能测试.试验结果表明:优化后的磁流变悬置可控阻尼力相对于优化前增加了111.71%,恢复力相对于优化前增加了21.99%;汽车在启停工况下,当激励电流为1.0A时,安装优化后的磁流变悬置时悬置被动侧(与车身相连接的一侧)的振动加速度峰值相对于优化前减小了33.3%,驾驶员座椅导轨处的振动加速度减小了21.6%,改善了车辆的平顺性.     

车用发动机磁流变悬置的刚度优化

由于传统的悬置优化设计一般不考虑发动机载荷以及系统阻尼,不能反映磁流变悬置的半自动控制特性。因此,选取具有代表性的车用直列式4缸4冲程发动机悬置系统的振动力学模型,利用遗传优化算法建立一种磁流变液阻尼器初始刚度优化的新方法。该方法使磁流变液悬置在发动机多种转速下有更优秀的传递率,在冲击载荷下满足安全要求的发动机振动烈度。     

一种内旁通道阀式磁流变液悬置结构原理与试验研究

理想的动力总成悬置在低频高幅值激励下应具有大刚度大阻尼、在高频低幅值激励下小刚度小阻尼特性.针对现有磁流变液悬置的动刚度可控范围低、零场动刚度大及工作行程有限等问题,本文提出并实现了一种在全工作频率范围内具有较大动刚度范围、较小零场动刚度和最大化工作行程的磁流变液悬置,即内旁通道阀式磁流变液悬置.利用有限元仿真软件对该磁流变液悬置进行了电磁场仿真分析.建立了该磁流变液悬置的可控阻尼力数学模型,并基于搭建的伺服液压作动系统进行了磁流变液悬置阻尼力可控性能试验.     

磁流变液可控多流道悬置隔振性能仿真分析

设计一种动刚度和阻尼可调的磁流变液可控多流道悬置.首先,建立多惯性通道液压悬置模型,数值仿真不同的流道数量对悬置动刚度和滞后角的影响;然后,建立磁流变液可控多流道悬置模型,通过实验验证可控多流道可以控制流道的开闭;最后,分析磁流变液可控多流道悬置不同流道开闭的动态特性变化.结果表明:对不同的流道分别施加磁场作用可使悬置的动刚度、阻尼可调和力的传递率最小;已知激励频率,根据可控区域实时控制流道数量,可获得最佳隔振性能.     

磁流变风扇离合器结构设计与可控性分析

针对发动机离合器的传统驱动方式无法实现风扇转速实时连续调整,易造成发动机功率无谓损耗、冷却过度等问题,设计了一种以磁流变液为传动介质的风扇离合器。基于磁流变液Bingham模型和不可压缩粘性流体Navier-Stokes方程,建立了磁流变离合器转矩传递模型,分析了模型中各参数对输出转矩的影响。依据磁路设计理论,提出了磁流变离合器磁路的两种设计方法。采用ANSYS软件进行了磁流变离合器磁路的数值分析,验证了理论计算结果的正确性。优化设计并加工了磁流变离合器的系列试验样品。利用构建的磁流变离合器性能测试平台进行了样品的机械静态特性、输出特性、调速特性试验研究。结果显示:该磁流变离合器在2 A输入电流控制下,输出静态转矩达到13 N.m;转矩随转速差加大增加的幅度较小,保持在0.4~0.8 N.m之间;负载特性试验证实了磁流变离合器输出转速的可控性。     

基于磁流变液悬置的柴油机垂向隔振多状态控制研究

柴油机隔振系统的悬置阻尼可控对提高交通工具的性能具有重要意义,分析了一种可调阻尼磁流变液悬置的特性,建立了柴油机垂向隔振动力学模型,为降低柴油机垂向激振力的传递,设计出悬置阻尼多状态控制器,搭建了柴油机隔振台架试验系统,并在不同工况下进行了对比试验。结果表明,多状态隔振控制使磁流变液悬置有效隔离了柴油机垂向激振力的传递,在较低转速下其隔振效果明显优于被动悬置。     

基于磁流变液悬置的柴油机垂向隔振多状态控制研究

柴油机隔振系统的悬置阻尼可控对提高交通工具的性能具有重要意义,分析了一种可调阻尼磁流变液悬置的特性,建立了柴油机垂向隔振动力学模型,为降低柴油机垂向激振力的传递,设计出悬置阻尼多状态控制器,搭建了柴油机隔振台架试验系统,并在不同工况下进行了对比试验。结果表明,多状态隔振控制使磁流变液悬置有效隔离了柴油机垂向激振力的传递,在较低转速下其隔振效果明显优于被动悬置。     

汽车缓速器磁流变液性能测试仪的设计

磁流变液的性能对磁力制动式汽车缓速器性能影响很大.鉴于目前缺乏结构简单、性能可靠检测仪器的现状,在系统地分析磁路设计中材料选择、磁路结构以及线圈参数的基础上,基于磁饱和效应的磁路设计方法,设计并制作了磁流变液性能测试仪.从实验结果来看,所设计的测试仪能够真实地反映出所测试磁流变液的性能.     

应用传递路径分析方法对方向盘抖动贡献量的研究

针对某国产样车存在的怠速时方向盘抖动的问题,采用传递路径分析方法寻找定位方向盘抖动的具体原因,将发动机4个悬置在x、y、z方向的振动作为路径输入端,以方向盘在z方向的振动作为目标点,建立了传递路径的分析模型.通过获取各条传递路径的传递函数来识别各输入端的工作载荷,计算了各条传递路径对方向盘抖动的贡献量,从而找出了发动机激励和悬置系统固有频率之间存在耦合的问题.根据弹性支撑系统的隔振要求,将发动机悬置系统固有频率设计为18 Hz,不仅解决了样车存在的怠速时方向盘抖动的问题,而且表明了用于车内振动分析的传递路径方法的正确性和有效性.     

液压悬置系统的幅频特性分析及优化设计

为提高动力总成液压悬置系统的隔振性能,文章考虑了惯性通道解耦盘式液压悬置的幅频非线性特性,通过对液压悬置的上液室刚度和惯性通道内液阻进行参数识别,建立了具有幅频特性的液压悬置动刚度模型,并通过试验数据验证了该模型的准确性;在整车二自由度模型的基础上,采用模式搜索算法对液压悬置的内部参数、车身的传递系数和车身的传递加速度系数进行了优化设计。结果表明,该优化设计方法优化效果良好,而且在怠速工况下悬置传递到车身的动反力明显降低。     

剪切阀式磁流变阻尼器的简化设计方法

剪切阀式磁流变（MR）阻尼E器传统设计方法将阻尼器的结构设计与磁路设计相互独立,导致阻尼器的设计过程繁琐,且不考虑磁路优化,易引发活塞磁芯饱和现象．针对上述问题,建立了一种简化设计方法提出了阻尼器磁路设计中磁路优化的2条原则,与阻尼器结构设计的基本参数方程相结合,确定阻尼器结构的基本参数,即将磁路设计与结构设计合为一体,从而简化了阻尼器的设计过程．并对设计的剪切阀式MR阻尼器进行了数值模拟,预估了阻尼器的最大出力和阻尼力可调范围．结果表明,该阻尼器结构合理,既能保证阻尼通道处磁流变液达到饱和,又能有效防止磁芯饱和现象的发生,且最大出力与阻尼力可调范围满足设计要求．此简化设计方法简便、有效、可靠,可作为剪切阀式MR阻尼器工程设计的一种实用方法     

海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.     

简谐激励下磁流变弹性体支撑悬臂梁碰撞特性分析

利用磁流变弹性体在外加磁场作用下刚度可调可控的特点,基于剪切受力方式,设计以磁流变弹性体作为主要弹性元件的支撑结构,搭建简谐激励作用下悬臂梁碰撞故障实验系统.对不同外加磁场控制电流作用下系统的振动响应特性进行了实验测试,分析和研究了系统在不同控制电流下的移频降幅性能,以及碰撞工况下的振动响应.实验结果表明:在控制电流作用下,能有效增加磁流变弹性体的刚度,实现系统的固有频率和振幅的可控性;控制悬臂梁碰撞故障严重程度,提高设备寿命.     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(I):单盘悬臂转子

从Bingham模型出发，推导出用于转子振动控制的剪切式磁流变液阻尼器的阻尼力计算公式；利用Langrange方程建立了磁流变液阻尼器－单盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程，为转子系统动力持性的理论分析奠定基础。     

车辆半主动悬架系统的振动特性的研究

建立了基于混合模式的磁流变液减振器的工作电流与阻尼力的数学模型和单自由度车辆随机振动非线性数学模型．运用随机振动理论，对磁流变液减振器非线性模型进行了线性化处理，给出了减振器等效阻尼系数、车身加速度等参量的随机统计量的计算方法．利用数值仿真分析了半主动悬架系统控制器的驱动电流对车辆减振器等效阻尼系数的影响，对车辆悬挂质量垂直振动加速度功率谱均方根值的影响．研究结论表明磁流变液减振器所产生的阻尼力具有非线性特性，通过调节减振器等效阻尼系数可以实现对车辆随机振动特性的调节，并且适当地增加磁流变液减振器的驱动电流能够降低车辆随机振动加速度功率谱均方根值，提高车辆行驶的平顺性．     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制

为研究磁流变阻尼器在汽车振动控制中的应用可行性，对Bouc-Wen磁流变阻尼器模型进行了数值计算分析，揭示了14个参数对模型阻尼力的影响．运用随机理论对Bouc-Wen模型及基于该模型的汽车悬架进行了模拟仿真分析，与传统线性阻尼器进行对比，采用非线性阻尼器模型能更精确描述汽车悬架的物理特性，通过对比半主动可调磁流变阻尼控制与被动控制、主动控制和半主动on-off控制在正弦激励和随机激励下的各种动态特性，证明了磁流变阻尼器在汽车控制工程中的可行性，说明磁流变阻尼器有较好的应用价值．     

磁流变减振器的外特性及非线性特性研究

为了更好的研究控制磁流变减振器的运动状态,运用MTS849减振器试验台测试的试验数据来探究电流和活塞运动速度对磁流变减振器的外特性的影响。考虑到磁流变阻尼力非线性的特性,运用LabVIEW软件设计出了多项式的程序框图和前面板,并进行了磁流变减振器阻尼力的多项式拟合仿真,准确的建立了多项式数学模型,并与利用MATLAB软件建立的多项式模型和试验台测试的数据相比较。结果表明：当速度一定时,随着控制电流的增加,减振器阻尼力也随着增加,电流较小时阻尼力增加的相对较慢,电流较大时阻尼力增加的相对较快;当电流一定时,减振器阻尼力随着活塞速度的增加而增加。运用LabVIEW软件拟合的多项式模型更接近试验数据曲线,说明该多项式数学模型能很好的描述磁流变减振器阻尼力的滞回特性和非线性特性。