基于MATLAB的液壓減震器與新型磁流變減震器的對比分析

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，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，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

隨著時代的發(fā)展和汽車保有量的增加，人們對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的沖擊載荷，提高舒適性，本文將會對磁流變減震器和目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的液壓減震器的性能特點進(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

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，液壓油通過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，這些閥片便對工作液節(jié)流形成對懸架壓縮運動和伸張運動的阻尼力。磁流變減震器中的工作液為磁流變液，它的粘性狀態(tài)能夠由外部磁場控制，因此通過控制磁場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腔中的液壓油會通過阻尼孔進(jìn)入B腔之中，同時不足的部分將會通過C腔中的油夜通過補償閥進(jìn)行彌補。在運動過程中通過產(chǎn)生阻尼力，起到減震作用。

因此，流過復(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象，建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。由于在外加磁場的作用下，磁流變液會表現(xiàn)出Bingham流體的特性，在減震器運動時的阻尼力可以看做是由流動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)行運行調(diào)試，在SIMULINK下進(jìn)行仿真分析。

MATLAB仿真分析

通過上圖我們可以看出，磁流變減震器在行駛速度較高、路況較差時，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，磁流變減震器將會在汽車上應(yīng)用[4]。新型磁流變減震器通過外部磁場改變磁流變液的粘性，從而改變閥片對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[M].北京：機械工業(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：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