【正文】 磁流變減振器的仿真分析 磁流變減振器的數(shù)學(xué)模型采用公式，建立磁流變減振器的仿真模型如圖 所示
。剪切應(yīng)變率 0?dydu，則由公式（ ），剪切應(yīng)力可表示為： dydu??? ?? y () 假如磁流變液的速度是沿 y 方向分布如圖 所示，即hvdyu 0d ?? 圖 剪切模式下磁流變液的速度分布 剪切模式下的阻尼力： ybLvhbLLF ??? 22b2 02 ???? () 混合工作模式的阻尼力可視為流動模式、剪切模式兩種工作模式下的阻尼力 28 的疊加。 區(qū)域 ?：屈服流動 1y0 y?? 剪切應(yīng)變率 0d ?dyu，由公式（ ）可得： dydu??? ?? y （ ） 將公式（ ）代入公式（ ）中，并注意 u（ 0） =0， 0dydu 1 ??yu求解微分方程如下： 1y DyLpdydu ?????? （ ） 26 1y1 yLpD ???? （ ） ? ? ? ?122u yyyLpy ??? ? （ ） 區(qū)域 ?：剛性流動 21 yyy ?? ，剪切應(yīng)變率 0d ?dyu，同理可得： ? ? ? ? 211 2 yLpyuyu ????? （ ） 區(qū)域 ?：屈服流動 hyy ??2 ，剪切應(yīng)變率 0?dydu dydu??? ?? y （ ） 將公式（ ）代入公式（ ），已知 u(h)=0， 0du2 ??yudy，求解微分方程得： 2y1 yLpD ??? ? （ ） ? ? ? ?? ?22222)(u yhyyLpy ????? ? （ ） 由公式和（ ）公式（ ）相減可得剛性流動區(qū)得厚度 ? 為 pLy y???? ?? 2y 12 （ ） 由于存在 ? ? ? ?21 yuyu ?? ，由公式（ ）和公式（ ）可得 221 )(22 p yhLpyL ???? ?? （ ） hyy ?? 12 （ ） 由公式（ ）和公式（ ）可得： pLhy y??? ?21 ；pLh y??? ?2y2 （ ） 流經(jīng)平板間隙的磁流變液的體積流量 Q可有下列得到： ????????? ? ? ?? 1 21 2020 )()()()(y yyhyhp dyyudyyudyyubdyybuvAQ （ ） 27 代入化簡可得 ? ? ? ?? ?? Lp LphLphbQ yy 22122 ? ?????? （ ） 經(jīng)進(jìn)一步化簡可得壓差近似公式： yp hcLbh LA ?? ??? 312p （ ） 考慮到阻尼器的實際阻尼通道為環(huán)形通道，流動模式下的阻尼力可以表示為： yPpp hc L Avbh LApAF ?? 2242 0321 ?????? () 式中 pA 為活塞受壓的有效面積。 由公式（ ）可知，磁流變液受到的剪切應(yīng)力沿平板間隙是按線性分布的，靠近平板的磁流變液受到的剪切力最大，而中間對稱面上的磁流變液受到的剪切應(yīng)力最小，根據(jù)極板兩端壓差產(chǎn)生的剪切應(yīng)力與極板附近磁流變液的臨界剪切屈服應(yīng)力比較 ，當(dāng)前者小于后者磁流變液靜止不動；當(dāng)前者大于后者將產(chǎn)生如圖 所示的流體狀態(tài)，即靠近平板處得磁流變液流動；而中間對稱區(qū)間的磁流變液不流動。假設(shè)磁流變液的體積流速Q(mào) 在 x方向上一維流動，在 y方向上不流動。為了簡化分析，工作于剪切閥式的磁流變阻尼力可以看成是在閥式工作模式下的阻尼力和剪切工作模式下阻尼力的疊加。 減振器的阻尼力計算模型 本文選用剪切閥式磁流變阻尼器工作模式進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，在結(jié)構(gòu)設(shè)計前，必須明確該工作模式磁流變液的流變方程，繼而推導(dǎo)出磁流變阻尼力的計算模型，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的依據(jù)所在。 23 第 4 章 磁流變減振器基于 Matlab 的仿真分析 基于磁流變減振器在汽車懸架減振系統(tǒng)半主動控制中的廣泛應(yīng)用，根據(jù)磁流變液 24 的特點和磁流變減振器阻尼力與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，設(shè)計了新型的磁流變減振器，并對影響磁流變減振器性能的參數(shù)進(jìn)行了仿真。鋼材 的 E= 510? N/ 2mm I:活塞桿橫截面的慣性矩，單位 4mm I= 4d d:活塞桿直徑 kF ：活塞桿彎曲失穩(wěn)定臨界壓縮力 求得： S=160mm (4)活塞桿的強度計算 活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力或拉力，可以近似地使用直桿受拉壓載荷的簡單強度計算公式進(jìn)行計算： pF ??? ???26d410 （ ） F：活塞桿的作用力， N F=2131262N MP ?? p? ：材料的許用應(yīng)力，對 45號鋼， p? =50MPa 由于 p? ?? 所以滿足要求； 本章小結(jié) 本章對所設(shè)計的磁流變減振器 進(jìn)行了主要部分的計算，給出了阻尼力的計算公式，通過理論計算確定了磁流變減振器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，討論了阻尼通道長度和間隙、電流強度對阻尼力的影響。 工作缸的計算 (1)工作缸壁厚 210 c??? c?? （ ） 21 pDP?? 2 max0 ? （ ） nbp ?? ? （ ） 式中： 1c ：為缸筒外徑公差余量， m 2c ：腐蝕余量， m D：缸筒內(nèi)徑， m p? ：缸筒材料的抗拉強度， MPa n:安全系數(shù)，通常取 5 a50126 0 0p MPnb ??? ?? 210 c??? c?? =2mm (2)工 作缸壁厚的驗算 額定工作壓力 np 低于一定極限值，以保證安全： 21221 D DDp sn ）（??MPa （ ） a355s MP?? 求得 np ? 由于額定工作壓力 np =20MPa，所以滿足要求； 同時額定工作壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生： rln pp )( ?? rlp ：缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力， MPa DDrl ? （ ） 求得： rlp = 22 4 MPn ?? 由于額定工作壓力 a20MPpn ? 所以滿足要求； (3)工作缸長度需要根據(jù)活塞行程，活塞桿長度，及整體裝配時確定 活塞行程 S 初步確定時，主要按實際工作需要的長度來考慮，但這一行程并不一定是液壓缸的穩(wěn)定性所允許的行程。 gS = ）（ 2224r r?? = 2mm （ ） mS mB =? gB gS （ ） mH mL =f gH gl （ ） mS = 2mm mL =18mm (2)計算各部分磁阻 間隙磁阻 gR =gmfr lRR034222ln??? = 73 3840ln?? ???????= 1?H （ ） 20 磁芯磁阻 1R =22 m1 d4?? ）（ LL ?=24 )(4 ????? ??= 1?H （ ） 磁軛磁阻 2R =glR332 d2ln??=373 . 1 4 2038ln ?? ????????=459 1?H （ ） 缸筒磁阻 )22( l4 242513 RR LR mg ??? ?? ）（=6227 ?????? ? ）（ ）（= 1?H 總磁阻 gRRRRR 22 321m ???? = 710? 1?H （ ） (3)計算線圈匝數(shù) 磁芯部分的磁通 mmSB?? = 610? wb 設(shè)定通電電流為 I= IRN m?? =80 匝 (4)線圈的發(fā)熱溫度校核 設(shè)計公式采用的是適用于氣體和液體的牛頓公式， txKdI 32 x24? ?? ? （ ） ? 為線圈的溫升， I為電流， x? 為銅制漆包線的磁導(dǎo)率， xd 為漆包線的直徑， tK 為線圈散熱系數(shù)。 漏磁系數(shù) ? =。 磁勢損失系數(shù) f=。 磁芯磁通密度 mB =。 表 磁流變減振器的理論阻尼力 速度（ sm ） 磁流變減振器阻尼力 磁路相關(guān)參數(shù)的計算 磁路的計算 (1)確定磁芯面積 mS 磁芯長度 mL 確定工作間隙磁通 gB =。 18 圖 磁流變減振器的結(jié)構(gòu)模型 表 原有減振器要求 速速 （ sm ） 某微型汽車前減振器 —— 復(fù)原阻力（ N） 壓縮阻力（ N） 245 175 520 245 920? 140 390? 80 現(xiàn)在計算阻尼力如下：將已確定的尺寸，工作間隙 h=，工作缸內(nèi)徑 4D =40mm，活塞外徑 2D =，活塞桿直徑 1D =28， y? =3050KPa，及速度在 sm 、 sm 、 sm 代入公式 中 ypp bLhLAvhLbbh LAF ??? ?????? ???????? ?? 24224032 （ ）