汽车发动机磁流变悬置研究

论文摘要

目前汽车发动机使用的隔振装置多为被动式橡胶隔振块,中高档车则采用被动式液压悬置。两者均属于被动隔振方式,动态特性保持不变,不能根据发动机振动条件的变化,及时调整隔振装置的动态刚度或动态阻尼,难以满足发动机宽频隔振的需要,从而影响汽车的乘座舒适性。针对传统被动悬置存在的问题,本文提出了利用磁流变液体作为工作介质的智能磁流变液压悬置的思想。首先,阐述了磁流变悬置的工作原理,以某国产轿车发动机的液压悬置为研究对象,设计了一种新型的磁流变液压悬置结构,在此基础上,研制了磁流变液压悬置装置,并根据国家标准,对研制的磁流变液压悬置进行了实验测试,测试了不同励磁电流下磁流变悬置的静、动特性。为完成磁流变液压悬置的半主动控制系统,提出了基于发动机转速信号的开环控制策略,对半主动控制系统进行了软、硬件设计包括硬件驱动电路设计和软件控制程序。以电控系统中电流调节模块为例,在Proteus仿真软件中进行电控系统软硬件仿真。理论与仿真研究表明:通过改变PWM调制信号的脉宽,能准确调节磁流变悬置励磁电流的大小,从而改变磁流变悬置的动态特性,相比被动液压悬置,能实现较宽频率的振动隔绝,为磁流变悬置在汽车发动机隔振控制系统上的应用奠定了基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外研究发展状况
• 1.2.1 发动机悬置研究状况
• 1.2.2 磁流变技术发展现状
• 1.3 本文研究的目的与主要内容
• 2 发动机磁流变悬置结构设计
• 2.1 发动机振动激振频率
• 2.2 磁流变悬置工作原理与模式
• 2.2.1 磁流变悬置工作原理
• 2.2.2 磁流变悬置的工作模式
• 2.3 磁流变悬置结构设计
• 2.3.1 橡胶主簧设计
• 2.3.2 减振结构
• 2.3.3 连接定位方式
• 2.3.4 密封方式
• 2.4 磁流变悬置磁路设计
• 2.4.1 磁性材料的特性及选择
• 2.4.2 磁路设计
• 2.5 磁路结构有限元分析验证
• 2.5.1 ANSYS电磁场分析模块及其分析过程
• 2.5.2 磁路有限元分析验证
• 2.6 磁流变悬置阻尼力预测计算
• 2.7 本章小结
• 3 磁流变悬置试验研究与结果分析
• 3.1 液压悬置的评价指标
• 3.2 磁流变悬置的试验及测试
• 3.2.1 磁流变悬置的测试标准
• 3.2.2 测试设备
• 3.2.3 磁流变悬置测试
• 3.3 磁流变悬置测试结果与分析
• 3.3.1 磁流变悬置的静刚度
• 3.3.2 磁流变悬置的动刚度与励磁电流的关系
• 3.3.3 磁流变悬置的阻尼滞后角与励磁电流的关系
• 3.4 本章小结
• 4 磁流变悬置控制策略与控制系统设计
• 4.1 半主动控制策略
• 4.2 电控单元管理系统概述
• 4.3 电控单元的输入级
• 4.3.1 输入级的作用
• 4.3.2 输入级的信号类型
• 4.3.3 输入通道设计中应考虑的问题
• 4.3.4 磁流变悬置电控系统输入通道设计
• 4.4 电控单元中的微控制器
• 4.4.1 微控制器在控制领域中的应用
• 4.4.2 PIC16F877A单片机的特点
• 4.5 电控单元输出级
• 4.5.1 输出通道设计概述
• 4.5.2 PWM数字量开关功率放大输出
• 4.6 电控系统的软件设计
• 4.6.1 控制软件分类
• 4.6.2 控制程序设计语言的选用
• 4.6.3 控制程序软件的设计
• 4.7 磁流变悬置电控系统软硬件仿真
• 4.7.1 Proteus仿真软件简介
• 4.7.2 Proteus仿真过程
• 4.7.3 仿真结果分析
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 后续工作与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A、作者在攻读硕士学位期间发表的论文研究成果
• B、作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
• C、磁流变悬置电控系统图集
• D、磁流变悬置电控系统电流调节模块程序
• E、磁流变悬置电控系统控制程序