隨汽車向輕質、高速、重載方向快速發(fā)展,汽車座椅的振動愈來愈強烈,給乘坐舒適性帶來了極大的影響,如何通過增強汽車座椅懸架自適應能力以提高乘坐舒適性,已成為汽車工程領域迫切需要解決的關鍵問題之一。由于采用主動控制雖能取得好的舒適性,但能耗較大,應用受到限制,因此采用剛度或阻尼可調的半主動控制是實現乘坐舒適性改進的有效途徑,如目前一些高端車上配置有可調阻尼的磁流變智能座椅懸架。這類智能座椅懸架依賴于直線式磁流變阻尼器,雖能取得一定的控制效果,但存在工藝復雜,成本較高,此外,還存在可調范圍小、占用空間大等問題。與直線式磁流變阻尼器相比,旋轉式磁流變阻尼器具有結構緊湊、可調范圍寬、工藝相對簡單等優(yōu)點,近年來受到學者的極大關注。由于磁流變液最大磁致飽和剪切屈服強度和工作模式的限制,目前旋轉式磁流變阻尼器的扭矩密度較小,難以直接應用于汽車座椅的振動控制。為此,有必要從磁流變液的工作模式入手,探索汽車剪式座椅懸架磁流變旋轉式阻尼器的設計理論及其關鍵技術。本文的主要工作如下:(1)為提高磁流變液耗能特性,從增加工作通道內磁流變液流動長度的角度出發(fā),提出了一種新的磁流變液螺旋流動工作模式。推導了螺旋流動通道的壓強差計算公式。通過與環(huán)形通道傳統(tǒng)流動模式和固定螺旋通道流動模式的對比,分析了通道軸向長度、間隙厚度和流量等因素對通道壓差影響規(guī)律。針對應用螺旋流動模式的直線式阻尼器和旋轉式阻尼器,分別指出了增加通道壓差和壓差比的途徑。(2)為了實現有限空間內的大扭矩輸出,基于磁流變液螺旋流動工作模式,提出了一種汽車剪式座椅懸架磁流變旋轉式阻尼器。采用有限元法和響應面法建立了磁感應強度預測模型,以最大扭矩和可調范圍為優(yōu)化目標,采用非支配遺傳算法對阻尼器的主要結構參數進行了優(yōu)化。(3)基于結構參數優(yōu)化結果,加工、裝配并測試了螺旋流動旋轉式阻尼器的力學性能。為描述螺旋流動旋轉式阻尼器的滯回特性,提出了基于骨架曲線的磁流變阻尼器建模方法,包括基于骨架曲線與相位滯后因子的建模方法和基于骨架曲線與新型滯回分離方法的建模方法。采用粒子群優(yōu)化方法對所提出的動態(tài)力學模型進行了參數識別與對比分析,得到了能精確描述磁流變阻尼器強非線性動力學特性的動態(tài)模型。(4)為分析采用螺旋流動旋轉式磁流變阻尼器的半主動座椅懸架的可行性,對基于磁流變旋轉式阻尼器的座椅懸架系統(tǒng)進行了仿真及試驗研究。建立了剪式座椅懸架的動力學模型并分析了承載質量、彈簧剛度系數和庫倫阻尼等對座椅懸架動力學特性的影響。推導了簡化座椅懸架半主動控制模型,設計了磁流變座椅懸架半主動控制器,仿真分析了座椅懸架系統(tǒng)在正弦駐頻激勵、掃頻激勵、沖擊激勵和隨機激勵下的開環(huán)控制。進一步,開展了基于電動振動臺的磁流變座椅懸架半主動振動控制試驗,驗證了磁流變座椅懸架能提高控制品質。
【學位單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U463.836
【部分圖文】：

圖 1.1 采用磁流變阻尼器的兩棲戰(zhàn)車[2]ig. 1.1 Amphibious vehicle with magnetorheological dampeHI 公司利用美國 LORD 公司生產的磁流變阻尼器e，獲得了 1999 年度世界一百大科技成果獎，如由 4 支直線式磁流變阻尼器、1 個橫向加速度傳懸架位移傳感器和控制器組成。MagneRide 系統(tǒng)

(a) 半主動懸架汽車及磁流變減振器 (b) 系統(tǒng)電氣結構圖圖 1.2 基于 MagneRide 的半主動控制系統(tǒng)Fig. 1.2 Semi-active control system in MagneRide韓國 SB Choi 課題組針對汽車懸架、座椅懸架和發(fā)動機懸置等開發(fā)了磁流變動控制系統(tǒng)[4,5]；澳大利亞伍倫貢大學李衛(wèi)華團隊將磁流變阻尼器應用到高速中來提高列車的穩(wěn)定性和臨界轉速，如圖 1.3 所示[6]。在建筑隔震領域，日本流變阻尼器安裝到了東京國家新興科學與創(chuàng)新博物館等建筑中。2001 年，足流變阻尼器的首次應用是在日本的科學未來館。

(a) 半主動懸架汽車及磁流變減振器 (b) 系統(tǒng)電氣結構圖圖 1.2 基于 MagneRide 的半主動控制系統(tǒng)Fig. 1.2 Semi-active control system in MagneRide韓國 SB Choi 課題組針對汽車懸架、座椅懸架和發(fā)動機懸置等開發(fā)了磁流變動控制系統(tǒng)[4,5]；澳大利亞伍倫貢大學李衛(wèi)華團隊將磁流變阻尼器應用到高速中來提高列車的穩(wěn)定性和臨界轉速，如圖 1.3 所示[6]。在建筑隔震領域，日本流變阻尼器安裝到了東京國家新興科學與創(chuàng)新博物館等建筑中。2001 年，足流變阻尼器的首次應用是在日本的科學未來館。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2816875