磁流变压力控制阀特性研究及其在车辆悬架上的应用

【摘要】悬架系统连接着车身与车轮，作为两者之间的传力介质，其性能的优劣直接影响着车辆的平顺性。传统的悬架中，减振器的外特性固定不变，无法满足车辆在不同工况下对悬架阻尼力的需求。半主动悬架具有阻尼力可调的性质，在不同的工况，悬架能够输出合适的阻尼力，使得车辆一直具有良好的平顺性。本文结合某国产C级车用半主动悬架系统开发项目，基于磁流变液挤压模式的原理，提出一种流量—压力特性可调的磁流变压力控制阀。利用磁流变液的流变特性随磁场强度变化的特点，调节磁流变压力控制阀阀口的流量—压力特性，并将其应用于车辆悬架减振器上，实现一种阻尼可调的磁流变阀控减振器。磁流变液挤压模式能够在小的阀芯运动范围提供很大的力，使得磁流变压力控制阀具有较大的压力调节范围。另外，磁流变压力控制阀只应用了少量的磁流变液，能够以低廉的成本实现减振器大的阻尼力调节范围。因此，本文研究的磁流变压力控制阀具有很重要的实际意义。论文基于“单元—系统—整车”的思路，从磁流变压力控制阀的流量—压力特性建模与试验、磁流变阀控减振器外特性试验与建模及磁流变阀控减振器对车辆平顺性的影响规律三个方面展开。磁流变压力控制阀的流量—压力特性建模与试验。文章首先阐明了磁流变压力控制阀的结构和工作原理，随后，利用电磁有限元仿真软件Ansoft/Maxwell建立了磁流变压力控制阀的磁场有限元模型，分析了磁流变压力控制阀的结构参数和材料选用对其磁场特性的影响，完成磁路设计。此外，论文建立了磁场强度H和电磁力FMag关于回路电流I和阀芯活塞位置h的半经验模型，该模型与Ansoft/Maxwell仿真结果较为一致。在得到磁流变压力控制阀的磁场特性后，本文以阀芯受力平衡为基点，从阀芯所受流体压力、磁流变液挤压力、电磁力和弹簧力这四个方面着手分析了磁流变压力控制阀的静态流量—压力特性，通过仿真计算得到了不同控制电流下的磁流变压力控制阀流量—压力特性曲线。在论文的研究过程中试制了磁流变压力控制阀的样件并进行试验调试。结果显示：磁流变压力控制阀的流量—压力特性可通过控制电流进行调节。磁流变阀控减振器外特性试验与建模。将磁流变压力控制阀集成到某阀控减振器上进行台架试验，测试其外特性。实验结果表明：相同速度下，磁流变阀控减振器的阻尼力随电流的增大而增大，电流从0A增加到3A，0.05m/s的最大速度下阻尼力可调2.83倍，0.52m/s的最大速度下阻尼力可调1.64倍。本文基于Bp神经网络建立了磁流变阀控减振器模型，该模型很好的模拟了磁流变阀控减振器的外特性，可用于车辆悬架半主动控制。磁流变阀控减振器对车辆平顺性的影响规律。本文建立了1/4车辆振动模型，以脉冲激励和随机路面激励作为车辆振动模型的输入，在加速度阻尼控制算法控制下，对比磁流变阀控减振器和原车被动减振器对车辆平顺性的影响。结果显示：磁流变阀控减振器能够有效的改善车辆的平顺性。
【作者】裴彦明；
【导师】郭孔辉；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】磁流变液；挤压模式；流量—压力特性；减振器外特性；平顺性；

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