汽车半主动悬架磁性液体阻尼器的结构设计与仿真分析

论文摘要

进入工业社会以来，世界科学技术飞速发展，人们的生活质量水平也不断提高，汽车作为人们日常的交通工具也在不断地进步。悬架系统是决定汽车性能的一个重要组成部分，伴随着汽车的整个发展历程，从非独立悬架到独立悬架，从被动悬架到主动悬架，无不是人们对舒适性、操控性、安全性的更高追求。由于主动悬架高昂的成本和被动悬架性能上的不足，科学家们便将目光聚集在由被动弹性元件和主动阻尼器件组成的半主动悬架系统上来。随着磁性液体的不断研制成功，由于它具有流变效应显著，响应速度快，能耗小，对污染不敏感等优秀特点，同时它既有液体的流动性又有固体的磁性，不断地被应用到各个领域，被视为智能结构的理想执行材料。当然，对于汽车悬架主动阻尼器件来说，它同样是首选材料。本论文从以下几个方面进行论述：本文第一章介绍和分析了汽车悬架系统与磁性液体的研究现状与发展趋势，提出了本文需要研究的内容以及其现实意义。并重点介绍了汽车悬架的发展现状，各类型悬架之间的性能对比，以及半主动悬架的发展趋势；介绍了磁流变效应的发现与磁性液体的发明以及国内外对其的研究与应用，并介绍了在阻尼器件中的应用现状。第二章主要讲述了磁性液体的流变效应及其特性。分别从磁性液体的构成、流变效应的机理、影响因素、物理性能以及测试方法等方面进行阐述。叙述了磁性液体的组成部分；磁化流变效应的过程以及不同学者建立的模型描述；影响磁性液体稳定性、磁化性能和力学性能的各个因素；磁性液体的各方面物理性能与作为汽车悬架阻尼液材料的要求以及对其黏度与剪切屈服应力的测试方法。通过本章内容，对后面阻尼器件的结构设计以及仿真分析提供了理论基础。第三章重点讲述磁性液体阻尼器的结构设计过程。从阻尼器中阻尼液的工作模式；流变方程的建立；阻尼力的计算以及阻尼器结构对阻尼的影响等方面进行阐述。基于上述各项研究计算，自行设计了一款适用于小型汽车上的磁性液体阻尼器，并对其性能进行理论分析。第四章采用上一章设计的阻尼器结构将其导入ADAMS软件中，建立汽车前轮麦弗逊悬架系统模型，并进行三组对比实验，分别从磁场方向、活塞通道截面与长度和流动模式等三个方面着手，分别得出结论，并分析了各结构参数对阻尼器性能的关系与影响。希望通过本仿真实验，能对以后的半主动悬架系统的结构设计有所帮助，提供参考。最后对本论文总体进行总结，概括全文的要点，分析总结实验成果，并指出了其中不足和对未来工作的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 汽车悬架系统
• 1.2.2 磁性液体及其阻尼器件
• 1.3 课题来源、主要研究内容与意义
• 1.4 本章小结
• 第二章 磁性液体的流变效应及其特性
• 2.1 磁性液体的构成
• 2.2 磁性液体流变效应的机理
• 2.2.1 磁性液体的极化
• 2.2.2 磁性液体的结构变化
• 2.2.3 磁性液体的表观黏度
• 2.3 磁性液体稳定性与流变效应的影响因素
• 2.3.1 磁性液体的沉降与结团问题
• 2.3.2 磁场与体积分数对流变效应的影响
• 2.3.3 影响流变效应的其他因素
• 2.4 磁性液体的性能及测试方法
• 2.4.1 磁性液体的性能
• 2.4.2 汽车悬架阻尼器用磁性液体的性能要求
• 2.4.3 磁性液体的测试方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 磁性液体阻尼器的结构设计
• 3.1 磁性液体阻尼器的工作模式
• 3.2 磁性液体阻尼器的流变方程及阻尼力的计算
• 3.3 阻尼器的磁路设计和磁芯材料的选择
• 3.3.1 阻尼器的磁路设计
• 3.3.2 磁芯材料的选择
• 3.4 阻尼器的结构设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 阻尼器仿真实验与分析
• 4.1 阻尼器实验原理与方法
• 4.2 阻尼器 ADAMS 仿真实验
• 4.2.1 不同磁场方向下的仿真实验
• 4.2.2 不同活塞通道截面与长度下的仿真实验
• 4.2.3 阻尼器剪切流动模式下的仿真实验
• 4.3 实验结果分析
• 4.3.1 磁场方向与阻尼器阻尼力的关系
• 4.3.2 活塞通道截面及长度与阻尼力的关系
• 4.3.3 阻尼流动模式与阻尼力的关系
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文