驾驶员座椅悬架磁流变阻尼器设计研究

论文摘要

结合当前国内外在驾驶员座椅悬架系统方面的研究现状,基于对驾驶员座椅悬架的要求以及已有磁流变阻尼器的特点,本课题设计研究了一种线圈外置式的磁流变阻尼器。主要完成的工作和取得的结论归纳如下：首先,分析了磁流变阻尼器的工作模式、工作原理、性能评价指标以及混合工作模式下常用磁流变阻尼器的阻尼力,剖析了已有典型的磁流变阻尼器的结构特点,为座椅悬架用磁流变阻尼器的设计提供了理论依据和结构参照。其次,确定了阻尼器磁流变液的选取,并根据其性能拟合了磁感应强度与磁场强度,屈服应力与磁感应强度之间的近似关系。基于磁流变阻尼器的结构设计原则和座椅悬架对阻尼器的阻尼力要求,初步计算并确定了阻尼器的主要结构参数。然后,基于电磁场有限元分析的基础理论和ANSYS软件的电磁场有限元分析模块,对所设计的线圈外置式磁流变阻尼器进行了电磁场有限元分析,并从合理化阻尼器阻尼通道中磁场分布的角度出发,优化了磁流变阻尼器的主要结构尺寸和主要部件的选材。最后,试验研究了所研制的磁流变阻尼器的阻尼特性。研究结果表明,所研制的线圈外置式磁流变阻尼器具有良好的阻尼特性,阻尼力可调范围大,满足最初的设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及研究背景
• 1.2 驾驶员座椅悬架研究概况
• 1.2.1 被动座椅悬架
• 1.2.2 主动和半主动座椅悬架
• 1.2.3 座椅悬架研究现状
• 1.3 车用磁流变阻尼器研究概况
• 1.4 研究目标及意义
• 1.5 主要研究内容
• 2 磁流变液及其阻尼器性能与结构分析
• 2.1 磁流变液
• 2.1.1 磁流变液组成及其性能
• 2.1.2 磁流变效应
• 2.1.3 磁流变液的工作模式
• 2.2 磁流变阻尼器的性能评价
• 2.3 磁流变阻尼器的阻尼力
• 2.4 典型磁流变阻尼器的结构分析
• 2.4.1 国外磁流变阻尼器典型结构分析
• 2.4.2 国内磁流变阻尼器典型结构分析
• 2.5 本章小结
• 3 磁流变阻尼器设计
• 3.1 磁流变液的选取
• 3.2 阻尼器结构设计原则
• 3.2.1 结构类型的选取
• 3.2.2 主要元件材料的选取
• 3.2.3 主要结构参数确定原则
• 3.2.4 磁路设计
• 3.3 磁流变阻尼器结构设计方案
• 3.3.1 线圈内置式阻尼器
• 3.3.2 线圈外置式阻尼器结构的提出
• 3.4 主要设计参数计算与确定
• 3.4.1 活塞行程计算
• 3.4.2 工作缸内径与活塞杆直径计算与确定
• 3.4.3 活塞与活塞杆选材及结构强度校核
• 3.4.4 励磁线圈相关参数确定
• 3.5 阻尼器辅助设计
• 3.5.1 阻尼器活塞对中设计
• 3.5.2 阻尼器工作电路设计
• 3.6 磁流变阻尼器结构与阻尼力分析
• 3.6.1 磁流变阻尼器结构分析
• 3.6.2 活塞阀体速度、励磁线圈电流与阻尼力的关系
• 3.7 本章小结
• 4 磁流变阻尼器电磁场有限元分析
• 4.1 电磁场有限元分析理论基础
• 4.2 基于ANSYS软件的磁流变阻尼器电磁场有限元分析
• 4.2.1 相关假设与说明
• 4.2.2 电磁场有限元分析过程
• 4.2.3 电磁场有限元分析结果
• 4.3 磁流变阻尼器主要组成部件选材优化
• 4.3.1 工作缸筒材料
• 4.3.2 活塞阀体材料
• 4.3.3 引导磁体材料
• 4.4 磁流变阻尼器结构尺寸优化
• 4.4.1 工作缸筒壁厚的影响
• 4.4.2 阻尼通道间隙的影响
• 4.4.3 活塞结构参数的影响
• 4.5 优化后阻尼器相关性能研究
• 4.6 本章小结
• 5 磁流变阻尼器阻尼特性试验研究
• 5.1 阻尼器的阻尼特性
• 5.1.1 阻尼器的速度特性
• 5.1.2 阻尼器的示功特性
• 5.2 阻尼器阻尼特性试验设备及试验方法
• 5.2.1 示功特性与速度特性试验台
• 5.2.2 示功特性试验方法
• 5.2.3 速度特性试验方法
• 5.3 磁流变阻尼器的阻尼特性测试
• 5.4 试验结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 后续研究建议及展望
• 致谢
• 参考文献