单筒式磁流变减振器优化设计与试验研究
发布时间：2021-04-10 02:17
传统的被动悬架系统不能根据车辆不同的行驶工况及复杂的道路情况实时进行所需阻尼力的调整,不能兼顾车辆行驶时的操纵稳定性及舒适性。而半主动悬架系统则能实时匹配悬架所需的阻尼力要求,根据实际情况进行调整。作为半主动悬架系统执行元件的磁流变减振器因其结构简单、阻尼力可控、输出阻尼力大、响应速度快、动力可调系数大、控制相对简单、能耗低等优点,成为目前半主动悬架的主要研究方向。本文以磁流变减振器的最大阻尼力和最大动力可调系数为目标函数,以活塞总成结构各参数为优化变量,分析得出对最大阻尼力及最大动力可调系数的影响因素。运用多目标遗传算法并利用mode FRONTIER多目标优化软件,对磁流变减振器结构进行优化设计,并利用磁场仿真软件Ansoft Maxwell对优化结果进行磁路仿真验证,得出优化后的结构平均磁感应强度大大提高。最后根据优化解自制磁流变减振器原理样机并进行工作特性试验,分析磁流变减振器的性能,通过试验验证本文减振器设计方法的可靠性。开展的具体工作如下:（1）本文根据某车型悬架减振器的要求,提出了单筒式单出杆磁流变减振器设计原理,根据所选择的工作模式及结构型式,进行磁流变减振器力学性能分...
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁流变减振器在汽车悬架上的应用Fig.1.1ApplicationofMRDinautomobilesuspension
青岛理工大学工学硕士学位论文45第4章电磁场有限元分析磁流变减振器的设计原理就是通过改变减振器内线圈总成的磁场大小来调控输出阻尼力的大小及范围，因此有必要根据第3章初步确定的主要结构参数建立磁路仿真模型进行分析，验证结构参数对磁路磁饱和的可靠性。而活塞总成结构不同，所建立的磁路不同，因而有必要探究活塞结构对磁路的影响并一一分析活塞结构各重要参数对阻尼通道工作间隙处平均磁感应强度的影响，确定设计参数范围，为下一章的多目标参数优化提供设计变量依据。4.1磁流变减振器磁路有限元分析4.1.1磁流变减振器磁路有限元模型的建立（1）磁流变减振器磁路几何结构模型首先是在AnsoftMaxwell软件里创建项目，选定Magnetostatic求解器进行求解。活塞导电时可以认为是静态的导电体，所以选择Maxwell2D静磁场进行有限元分析。然后建立磁流变减振器磁路几何结构模型，由于活塞磁路是轴对称结构，这里直接建立2D二分之一模型进行仿真分析，不影响求解精度还能减少计算量。在AnsoftMaxwell磁场仿真软件中根据表3.2所示的磁流变减振器主要结构参数建立如图4.1所示的轴对称几何模型。由于活塞外套导向带、O型密封圈、轴用钢丝挡圈等对磁场特性影响很小，所以建模时忽略这几个部件。图4.1磁路轴对称几何模型Fig.4.1Axisymmetricgeometricmodelofmagneticcircuit（2）材料特性定义线圈通电时产生磁场，沿磁活塞铁芯中部、活塞铁芯侧面、磁流变液工作间
青岛理工大学工学硕士学位论文47图4.4材料DT4电工纯铁B-H曲线Fig.4.4TheB-HcurveofMaterialDT4electricianpureiron（3）单元选择和网格划分不同结构划分大小不同的网格，有利于模型的精确求解。对于复杂结构可以进行局部细分网格，网格划分越细，计算精度越高。在AnsoftMaxwell磁场仿真软件中，选择“InsideSelection”模块里面的“LengthBased”选项按照单元的长度进行网格划分。活塞铁芯材料单元网格长度设置为1.5mm，活塞外套单元网格长度设置为1.0mm，磁流变液阻尼通道间隙处的单元网格长度设置为0.5mm，线圈部分单元网格长度设置为1.2mm，剩余部分单元网格长度设置为2.0mm。设置后进行磁路网格划分，如图4.5所示。图4.5磁路网格划分Fig.4.5MagneticCircuitMeshing（4）定义边界条件和激励网格划分后，在轴对称几何模型四边分别设置奇边界条件和气球边界条件，其中对称轴为奇边界条件，其余三边为气球边界条件，并设置求解域region，最后在线圈区域设置激励，这里定义的是电流值，设计的线圈匝数为51匝。对于多匝线圈，电流值应该是匝数与所加电流大小的乘积。
【参考文献】：
期刊论文
[1]线圈外置式磁流变阻尼器及其磁场有限元分析[J]. 徐晓美,富春. 拖拉机与农用运输车. 2009(05)
[2]磁流变阻尼器的多目标优化设计与分析[J]. 关新春,郭鹏飞,欧进萍. 工程力学. 2009(09)
[3]基于正交试验的磁流变阻尼器结构优化[J]. 王治国,王金刚,魏航信. 磁性材料及器件. 2009(03)
[4]冲击载荷下磁流变阻尼器结构优化设计[J]. 张莉洁,王炅. 计算机仿真. 2009(05)
[5]多线圈式磁流变阻尼器的研制与性能分析[J]. 张琳. 机械制造. 2008(11)
[6]挤压式磁流变弹性体阻尼器力学性能测试与分析[J]. 汪建晓,王世旺. 佛山科学技术学院学报(自然科学版). 2008(02)
[7]基于ANSYS的磁流变阻尼器磁路优化设计[J]. 吴剑,王洪飞. 机电工程. 2008(02)
[8]新型叶片式磁流变阻尼器结构设计[J]. 张进秋,冯占宗,王洪涛. 装甲兵工程学院学报. 2008(01)
[9]挤压式磁流变弹性体阻尼器-转子系统的振动特性试验[J]. 汪建晓,王世旺,孟光. 航空学报. 2008(01)
[10]基于磁流变液的回转式阻尼器设计与有限元分析[J]. 苏会强,郑堤. 宁波大学学报(理工版). 2007(04)
博士论文
[1]基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究[D]. 陈杰平.合肥工业大学 2010
[2]磁流变减振系统关键技术研究[D]. 石秀东.南京理工大学 2006
[3]汽车磁流变半主动悬架控制系统研究[D]. 余淼.重庆大学 2003
[4]汽车悬架系统磁流变阻尼器研究[D]. 廖昌荣.重庆大学 2001
硕士论文
[1]基于Pareto多目标遗传算法的列车节能运行方法研究[D]. 桂行东.南京理工大学 2017
[2]电磁场参数对磁流变液特性的影响及优化研究[D]. 袁姝.上海工程技术大学 2016
[3]车用磁流变减振器的研究与优化[D]. 郭小双.河北工业大学 2015
[4]磁流变减振器多目标优化设计及半主动悬架仿真研究[D]. 古晓科.重庆大学 2014
[5]泵式磁流变减振器设计及其在汽车中的仿真应用[D]. 郑福淼.吉林大学 2014
[6]磁流变减振器结构设计及优化[D]. 潘杰锋.重庆大学 2010
[7]磁流变减振器设计及试验研究[D]. 兰文奎.重庆大学 2007
[8]磁流变减振器设计及控制系统仿真[D]. 孙鸿.吉林大学 2006
本文编号：3128756
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁流变减振器在汽车悬架上的应用Fig.1.1ApplicationofMRDinautomobilesuspension
青岛理工大学工学硕士学位论文45第4章电磁场有限元分析磁流变减振器的设计原理就是通过改变减振器内线圈总成的磁场大小来调控输出阻尼力的大小及范围，因此有必要根据第3章初步确定的主要结构参数建立磁路仿真模型进行分析，验证结构参数对磁路磁饱和的可靠性。而活塞总成结构不同，所建立的磁路不同，因而有必要探究活塞结构对磁路的影响并一一分析活塞结构各重要参数对阻尼通道工作间隙处平均磁感应强度的影响，确定设计参数范围，为下一章的多目标参数优化提供设计变量依据。4.1磁流变减振器磁路有限元分析4.1.1磁流变减振器磁路有限元模型的建立（1）磁流变减振器磁路几何结构模型首先是在AnsoftMaxwell软件里创建项目，选定Magnetostatic求解器进行求解。活塞导电时可以认为是静态的导电体，所以选择Maxwell2D静磁场进行有限元分析。然后建立磁流变减振器磁路几何结构模型，由于活塞磁路是轴对称结构，这里直接建立2D二分之一模型进行仿真分析，不影响求解精度还能减少计算量。在AnsoftMaxwell磁场仿真软件中根据表3.2所示的磁流变减振器主要结构参数建立如图4.1所示的轴对称几何模型。由于活塞外套导向带、O型密封圈、轴用钢丝挡圈等对磁场特性影响很小，所以建模时忽略这几个部件。图4.1磁路轴对称几何模型Fig.4.1Axisymmetricgeometricmodelofmagneticcircuit（2）材料特性定义线圈通电时产生磁场，沿磁活塞铁芯中部、活塞铁芯侧面、磁流变液工作间
青岛理工大学工学硕士学位论文47图4.4材料DT4电工纯铁B-H曲线Fig.4.4TheB-HcurveofMaterialDT4electricianpureiron（3）单元选择和网格划分不同结构划分大小不同的网格，有利于模型的精确求解。对于复杂结构可以进行局部细分网格，网格划分越细，计算精度越高。在AnsoftMaxwell磁场仿真软件中，选择“InsideSelection”模块里面的“LengthBased”选项按照单元的长度进行网格划分。活塞铁芯材料单元网格长度设置为1.5mm，活塞外套单元网格长度设置为1.0mm，磁流变液阻尼通道间隙处的单元网格长度设置为0.5mm，线圈部分单元网格长度设置为1.2mm，剩余部分单元网格长度设置为2.0mm。设置后进行磁路网格划分，如图4.5所示。图4.5磁路网格划分Fig.4.5MagneticCircuitMeshing（4）定义边界条件和激励网格划分后，在轴对称几何模型四边分别设置奇边界条件和气球边界条件，其中对称轴为奇边界条件，其余三边为气球边界条件，并设置求解域region，最后在线圈区域设置激励，这里定义的是电流值，设计的线圈匝数为51匝。对于多匝线圈，电流值应该是匝数与所加电流大小的乘积。
【参考文献】：
期刊论文
[1]线圈外置式磁流变阻尼器及其磁场有限元分析[J]. 徐晓美,富春. 拖拉机与农用运输车. 2009(05)
[2]磁流变阻尼器的多目标优化设计与分析[J]. 关新春,郭鹏飞,欧进萍. 工程力学. 2009(09)
[3]基于正交试验的磁流变阻尼器结构优化[J]. 王治国,王金刚,魏航信. 磁性材料及器件. 2009(03)
[4]冲击载荷下磁流变阻尼器结构优化设计[J]. 张莉洁,王炅. 计算机仿真. 2009(05)
[5]多线圈式磁流变阻尼器的研制与性能分析[J]. 张琳. 机械制造. 2008(11)
[6]挤压式磁流变弹性体阻尼器力学性能测试与分析[J]. 汪建晓,王世旺. 佛山科学技术学院学报(自然科学版). 2008(02)
[7]基于ANSYS的磁流变阻尼器磁路优化设计[J]. 吴剑,王洪飞. 机电工程. 2008(02)
[8]新型叶片式磁流变阻尼器结构设计[J]. 张进秋,冯占宗,王洪涛. 装甲兵工程学院学报. 2008(01)
[9]挤压式磁流变弹性体阻尼器-转子系统的振动特性试验[J]. 汪建晓,王世旺,孟光. 航空学报. 2008(01)
[10]基于磁流变液的回转式阻尼器设计与有限元分析[J]. 苏会强,郑堤. 宁波大学学报(理工版). 2007(04)
博士论文
[1]基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究[D]. 陈杰平.合肥工业大学 2010
[2]磁流变减振系统关键技术研究[D]. 石秀东.南京理工大学 2006
[3]汽车磁流变半主动悬架控制系统研究[D]. 余淼.重庆大学 2003
[4]汽车悬架系统磁流变阻尼器研究[D]. 廖昌荣.重庆大学 2001
硕士论文
[1]基于Pareto多目标遗传算法的列车节能运行方法研究[D]. 桂行东.南京理工大学 2017
[2]电磁场参数对磁流变液特性的影响及优化研究[D]. 袁姝.上海工程技术大学 2016
[3]车用磁流变减振器的研究与优化[D]. 郭小双.河北工业大学 2015
[4]磁流变减振器多目标优化设计及半主动悬架仿真研究[D]. 古晓科.重庆大学 2014
[5]泵式磁流变减振器设计及其在汽车中的仿真应用[D]. 郑福淼.吉林大学 2014
[6]磁流变减振器结构设计及优化[D]. 潘杰锋.重庆大学 2010
[7]磁流变减振器设计及试验研究[D]. 兰文奎.重庆大学 2007
[8]磁流变减振器设计及控制系统仿真[D]. 孙鸿.吉林大学 2006
本文编号：3128756
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