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        基于MATLAB的液壓減震器與新型磁流變減震器的對(duì)比分析

        2017-10-15 22:34:37謝禹琳谷騰飛齊小寶
        神州·上旬刊 2017年9期
        關(guān)鍵詞:減震器仿真

        謝禹琳+谷騰飛+齊小寶

        摘要:介紹傳統(tǒng)液壓減震器和新型磁流變減震器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),基于MATLAB全面比較了傳統(tǒng)液壓減震器和新型磁流變減震器各自的優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步闡述了新型磁流變減震器在汽車懸架中推廣應(yīng)用的必要性。

        關(guān)鍵詞:磁流變液;減震器;液壓阻尼特性;仿真

        0引言

        隨著時(shí)代的發(fā)展和汽車保有量的增加,人們對(duì)于汽車的舒適性也有了更高的要求。作為汽車總成的重要組成部分——減震器,能緩和由于路面不平所帶來(lái)的沖擊載荷,提高舒適性,本文將會(huì)對(duì)磁流變減震器和目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的液壓減震器的性能特點(diǎn)進(jìn)行分析比較。

        1液壓減震器與磁流變減震器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        傳統(tǒng)液壓減震器由活塞桿、活塞、阻尼缸筒、阻尼彈簧、阻尼孔、和壓縮閥片等構(gòu)件組成,當(dāng)液壓減震器是在受壓時(shí),液壓油通過(guò)流通閥片與壓縮閥片改變腔室內(nèi)的容積。[1]在壓縮和伸張行程中,減震器中的工作液流經(jīng)閥片時(shí),這些閥片便對(duì)工作液節(jié)流形成對(duì)懸架壓縮運(yùn)動(dòng)和伸張運(yùn)動(dòng)的阻尼力。磁流變減震器中的工作液為磁流變液,它的粘性狀態(tài)能夠由外部磁場(chǎng)控制,因此通過(guò)控制磁場(chǎng)大小就能改變液體的剪切應(yīng)力,從而變減震器的阻尼力。

        2磁流變減震器與傳統(tǒng)液壓減震器的對(duì)比分析

        2.1傳統(tǒng)液壓減震器阻尼力的分析

        傳統(tǒng)的液壓減震器的阻尼力會(huì)由于行程的改變而改變,分別有復(fù)原行程與壓縮行程兩個(gè)階段。在這里,我們主要研究復(fù)原行程中的阻尼力變化。

        在復(fù)原行程,A腔中的液壓油會(huì)通過(guò)阻尼孔進(jìn)入B腔之中,同時(shí)不足的部分將會(huì)通過(guò)C腔中的油夜通過(guò)補(bǔ)償閥進(jìn)行彌補(bǔ)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)產(chǎn)生阻尼力,起到減震作用。

        因此,流過(guò)復(fù)原閥的阻尼力為[2]:

        (1)

        阻尼孔產(chǎn)生的阻尼力為:

        (2)

        通過(guò)上式(1)與(2),可得出復(fù)原阻尼力總大小為:

        Ff=Fy+Fn

        2.2磁流變減震器的阻尼力分析

        選用剪切閥式磁流變減震器作為阻尼力的分析對(duì)象,建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。由于在外加磁場(chǎng)的作用下,磁流變液會(huì)表現(xiàn)出Bingham流體的特性,在減震器運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻尼力可以看做是由流動(dòng)模式與剪切模式二者的疊加,

        (5)

        2.3磁流變減震器與液壓減震器的仿真分析

        用MATLAB進(jìn)行仿真分析,由于減震器的仿真分析只涉及到了該軟件中最基本的功能,所以仿真是在M文本編輯器下進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試,在SIMULINK下進(jìn)行仿真分析。

        MATLAB仿真分析

        通過(guò)上圖我們可以看出,磁流變減震器在行駛速度較高、路況較差時(shí),起到的減震作用較液壓減震器效果更為明顯。

        4總結(jié)

        隨著磁流變技術(shù)綜合性能的不斷提高,磁流變減震器將會(huì)在汽車上應(yīng)用[4]。新型磁流變減震器通過(guò)外部磁場(chǎng)改變磁流變液的粘性,從而改變閥片對(duì)磁流液的阻尼力的大小。這種工作方式不僅打破液壓減震器中固定阻尼系數(shù)的局限,而且新型磁流變減震器的反應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)液壓減震器,使汽車行駛更加安全和舒適。但不能忽視的是新型磁流變減震器結(jié)構(gòu)較液壓減震器更為復(fù)雜,國(guó)內(nèi)新型磁流變減震器技術(shù)尚不成熟。

        參考文獻(xiàn):

        [1]陳家瑞.汽車構(gòu)造:下冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

        [2]單春賢,仲敏波,吉恒松,等.摩托車筒式減震器液壓阻尼特性的模擬與仿真[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,28(01):25-28

        [3]王金剛,等.磁流變阻尼器阻尼性能仿真研究[J].石油機(jī)械,2006,34(10):19-23

        [4]王冰,韓冰源,王巖,等.汽車磁流變減震器研究綜述[J].森林工程,2008,24(07):39-43endprint

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