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磁流变液阻尼器的设计及其应用于汽车悬架的振动控制

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文摘

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原创性声明和本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1课题研究的意义

1.2磁流变液材料及其阻尼器的研究和发展

1.2.1磁流变液材料的研究和发展

1.2.2磁流变液阻尼器的研究和发展

1.3汽车悬架系统控制技术的研究和发展

1.3.1汽车主动/半主动悬架系统振动与控制的研究

1.3.2汽车主动/半主动悬架系统的控制策略

1.4本文主要研究内容

第二章磁流变液的特性研究

2.1磁流变液简介和磁流变效应

2.2影响磁流变效应的一些因素

2.3磁流变液的流变性能分析

2.3.1磁流变液的力学特性分析

2.3.2磁流变液的工作模式

2.4汽车阻尼器对磁流变液的性能要求

2.5小结

第三章磁流变液阻尼器的动力学建模

3.1磁流变液阻尼器动力学模型研究现状

3.2平行平面极板磁流变液阻尼器的动力学建模研究

3.2.1剪切模式的平行极板动力学建模

3.2.2流动模式的平行极板动力学建模

3.3环形极板磁流变液阻尼器的动力学建模研究

3.3.1剪切模式的环形极板动力学建模

3.3.2流动模式的环形极板动力学建模

3.4小结

第四章磁流变液阻尼器的设计

4.1磁流变液阻尼器设计应注意的问题

4.2磁流变液阻尼器的磁路设计方法

4.2.1磁路设计的影响因素分析

4.2.2磁路的结构设计

4.2.3磁路的有限元分析

4.3磁流变液阻尼器的结构设计及结构参数对其的影响

4.3.1结构参数对阻尼力的影响

4.3.2磁流变液阻尼器的结构形式

4.3.3阻尼器结构设计应考虑因素

4.4阻尼力的确定

4.5小结

第五章磁流变液阻尼器在汽车悬架振动控制技术中的应用研究

5.1汽车悬架的半主动控制技术

5.2汽车悬架的半主动模糊控制应用研究和仿真分析

5.2.1悬架模型的建立

5.2.2模糊控制器的建立

5.2.3模糊仿真及其控制结果

5.3小结

第六章磁流变阻尼器的实验研究

6.1磁流变液的性能

6.2磁流变液阻尼器的静态特性实验设计

6.2.1匀速运动实验

6.2.2正弦运动实验

6.3磁流变液阻尼器的动态特性实验设计

6.3.1实验原理

6.3.2实验设备及实验步骤

6.4小结

第七章总结和展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

论文说明

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摘要

磁流变液(Magnetorheological Fluid简称MRF)是一种智能材料.在磁场的作用下,它能在液态和类固态之间进行快速转化,同时转化的过程是可控、可逆的.目前其主要应用领域为汽车制造、建筑、机械工程以及医学、电子玩具等行业.但是磁流变液及其磁流变液器件发展到现在还有许多的难点和不足,它的应用有待于进一步开发研究.已有的动力学模型研究成果存在关系式复杂、物理意义不明确及关键参数较难确定的问题;在磁流变液阻尼器磁路方面的设计研究仍不够成熟,磁路及结构设计有待进一步优化;阻尼器动力学模型需建立更简洁,便于控制应用的模型;阻尼器结构设计存在尺寸与效率优化问题等等.本文就以这些问题作为主要研究的方向.全文主要内容如下:(1)首先对磁流变液和磁流变液阻尼器的发展及应用趋势及其在汽车悬架控制技术中的应用发展情况进行研究.分析了磁流变液阻尼器的发展前景及其应用的范围,介绍了磁流变液最基本的概念和特性表现.总结了影响磁流变液特性的因素.分析磁流变阻尼器的力学特性和剪切、流动、挤压三种工作模式,以及汽车对磁流变液的特殊性能要求.(2)建立了平行极板的阻尼器在无磁场和磁场作用下的动力学模型,并以此为基础进一步推出环形极板阻尼器的动力学模型.得出各种工作模式下的阻尼器阻尼力的计算方法,建立起了阻尼力和阻尼器的结构参数、活塞速度以及外加磁感应强度之间的关系.(3)在磁路分析基础上,以漏磁系数概念为设计思路进行磁路设计,给出了MRF阻尼器的磁路设计准则和原理,并用磁路分析有限元方法对MRF阻尼器磁路结构进行数值计算仿真验证,提出了磁路设计的改进方法.总结归纳了MRF阻尼器结构设计的注意事项和设计原则,并进行了磁流变液阻尼器的结构设计.(4)以基于磁流变液阻尼器的二自由度1/4汽车悬架为模型对象进行减振分析.采用了以

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