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双筒液压减振器的阻力特性的仿真模拟计算
吴云飞;雷雨成
【期刊名称】《上海汽车》
【年(卷),期】2000(000)004
【摘要】通过对桑塔纳轿车减振器的结构分析，建立了双筒液压减振器的仿真计算模型，进行模拟计算，并将计算结果和试验结果进行对比分析。
【总页数】4页(P14-17)
【作者】吴云飞;雷雨成
【作者单位】同济大学;同济大学
【正文语种】中文
【中图分类】U463.335.1
【相关文献】
1.双筒液压减振器的实验与仿真研究 [J], 刘惊涛;冯樱
2.双筒液压减振器速度特性仿真与灵敏度分析 [J], 叶万权;杨礼康;周安江;杜嘉鑫
3.轿车液压减振器阻力特性模拟计算及分析 [J], 陈耀钧
4.汽车双筒液压减振器工作特性仿真分析 [J], 蒋兵;夏琼;罗明军
5.双筒液压减振器外特性计算仿真 [J], 王波群
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汽车操纵稳定性的计算机仿真
任卫群
【期刊名称】《汽车科技》
【年(卷),期】1998(000)002
【摘要】概述目前在汽车操纵稳定性分析的设计过程中应用计算机仿真技术的现状，并介绍仿真新技术于操纵稳定性分析与设计的发展趋势。
【总页数】1页(P28)
【作者】任卫群
【作者单位】东风汽车工程研究院;东风汽车工程研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U461.6
【相关文献】
1.汽车操纵稳定性的计算机仿真研究 [J], 何耀华;方飞
2.汽车最速操纵逆动力学建模及操纵稳定性分析 [J], 陈肖媛;胡雪芳;苑风云
3.基于操纵稳定性的轮胎特性匹配汽车操纵逆动力学研究 [J], 王国林;梁辛欣
4.汽车多刚体操纵稳定性模型及稳定性分析 [J], 刘晋霞;张文明;张国芬
5.汽车驾驶的操纵稳定性和汽车行驶的平顺性浅析 [J], 张新宏
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第18卷增刊2 系统仿真学报© V ol. 18 Suppl.22006年8月 Journal of System Simulation Aug., 2006汽车减振器阻尼特性的仿真分析任卫群1, 赵峰1, 张杰1,2(1.华中科技大学CAD 中心, 湖北武汉 430074; 2.万向集团技术中心, 浙江杭州311215摘要:采用系统仿真方法及MATLAB 软件,建立汽车减振器的详细模型,并进行仿真研究。
模型能反映减振器的详细物理结构,如考虑油液特性影响、阀片刚度影响、摩擦力影响等。
模型经试验校验/阻尼特性计算精度达90%,模型精度能满足实际工程问题的需要。
经二次开发形成一套能进行参数化自动建模和仿真分析的软件系统,最终在汽车减振器设计过程中形成一套阻尼特性研究的系统完整的方法。
关键词:系统仿真;汽车减振器;阻尼特性中图分类号:TP 391.77 文献标志码:A 文章编号:1004-731X (2006 S2-0957-04Simulation on Damping Behavior of Vehicle Shock AbsorberREN Wei-qun 1, ZHAO Feng 1, ZHANG Jie 1,2(1. CAD Center, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;2. Wanxiang Group Technical Center, Hangzhou 311215, ChinaAbstract: The system simulation method and the MATLAB software were used to build a detailed model of a vehicle shock absorber. The detailed structure includes in the model , such as the hydraulic properties, the valve stiffness and the friction force. The absorber model was validated using test data and the precision is above 90%, which can fulfill the engineering requirement . An automated modeling and simulation software package based on MATLAB was developed, which could support a systematic research of vehicle shock absorbers in its design.Key words: system simulation; vehicle shock absorbers; damping behavior引言目前汽车悬架中广泛采用双向筒式液压减振器提供悬架阻尼,其动力学特性对汽车操纵稳定性、平顺性等都有重大影响,因此减振器性能预测与设计方法改善已成为重要研究课题。
车辆振动磁流变阻尼器的受力过程参数建模
张勇飞;陈艳君
【期刊名称】《科技通报》
【年(卷),期】2014(30)12
【摘要】应用半主动控制悬架系统提高车辆的乘座舒适性和操纵稳定性的研究受到了学术界和工业界的广泛关注。
在对磁流变液体和磁流变阻尼器的特征分析的基础上,传统的车辆振动磁流变阻尼器受力分析模型以单个分析目标为主,忽略了多目标分析的需求。
为此,设计了一种新的对于磁流变阻尼器性能分析的数学模型,通过简化的平板结构,得出了剪切阀式磁流变阻尼器和阀式阻尼力之和的混合环境下阻尼力参数计算公式,揭示出了阻尼力与工作电流、活塞运动速度及结构参数之间的内在联系,并以此模型为依据,进行某车型的剪切阀式磁流变阻尼器的受力分析实验,经实验研究其性能良好。
【总页数】3页(P187-189)
【关键词】车辆振动;变阻尼器;参数建模
【作者】张勇飞;陈艳君
【作者单位】南昌大学科学技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN713.5
【相关文献】
1.车辆双磁流变阻尼器座椅悬架的建模及控制 [J], 赵强;赵吉业;张娜
2.基于磁流变阻尼器的车辆悬架振动优化控制 [J], 赵强;米磊;尹佳星
3.面向轨道车辆抗蛇行振动的磁流变脂阻尼器设计与台架测试 [J], 廖昌荣;赵丹侠;刘琼
4.基于多级磁流变阻尼器的操纵面振动半主动抑制--阻尼器设计与试验建模 [J], 孙伟;胡海岩
5.基于磁流变阻尼器的铁道车辆结构振动半主动控制 [J], 陆正刚;胡用生
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车辆减振器动态特性的仿真研究的开题报告一、选题背景车辆减振器作为车辆运动学与乘车舒适性的重要组成部分，具有很高的研究价值。
在现代地面交通领域，车辆制造业正向更为高速、更加先进、更为安全的方向发展，而减振器的作用在其中至关重要。
目前，已经有很多学者针对车辆减振器的静态特性（如弹性特性、阻尼特性等）进行了深入研究，在这些研究的基础上，有必要深入了解减振器在实际运行中的动态特性（如工作状态、应变应力分布等）。
在车辆制造业的发展中，提高车辆的运行稳定性和乘车舒适性已成为行业的主要目标。
为此，通过减振器动态特性仿真研究，可以得到更为清晰、深入的减振器动态特性数据，并进一步提高车辆减振器的设计和制造水平，有助于促进我国车辆制造产业的发展。
二、研究意义1. 加深对车辆减振器动态特性的理解车辆减振器动态特性是车辆运动学和乘车舒适性的重要组成部分，加深对车辆减振器动态特性的研究，有助于提高车辆的性能和舒适度。
2. 探讨车辆减振器参数对车辆性能的影响通过仿真研究，可以得出不同减振器参数对车辆性能的影响规律，有助于车辆制造企业在设计和制造车辆时有的放矢。
3. 促进我国车辆制造业的发展通过深入研究车辆减振器动态特性，可以为我国的车辆制造产业提供有力的技术支持，提高我国车辆制造业的核心竞争力。
三、研究内容1. 建立车辆减振器动态特性仿真模型基于有限元法或者其他适合的方法，建立减振器的动态特性仿真模型。
2. 研究不同减振器参数对车辆性能的影响通过变化减振器的弹性特性、阻尼特性、质量等参数，研究不同减振器参数对车辆性能的影响和规律，探讨如何通过调整减振器参数提高车辆的性能和舒适度。
3. 结合试验数据验证仿真结果利用试验技术获取车辆减振器动态特性相关数据，与仿真结果进行比较，验证减振器动态特性仿真模型的准确性。
四、研究方法1. 基于有限元法或其他适合的方法，建立车辆减振器的动态特性仿真模型。
2. 利用现代仿真技术和数值计算方法，对减振器的动态特性进行解析。
摘要减振器特性仿真可以验证减振器参数设计是否合理，及时发现设计中存在的问题，减少试验次数和费用，加快减振器设计和开发，具有很重要的经济效益和社会效益。
然而，对减振器特性仿真的研究，目前，国内外大都是利用现成的仿真软件,模型所需要参数大都需要试验获得，难以建立准确可靠的仿真模型,特性仿真数值不可靠。
本文对减振器结构和原理、各阻尼构件和局部节流压力损失进行了分析，对节流阀片阀口开度进行了探讨。
利用弯曲变形解析计算式，根据节流压力与流量以及速度之间关系，建立了减振器两次开阀速度点。
在此基础上，根据开阀前、后的油路模型，对减振器开阀前、后的特性进行了深入地分析，建立了减振器特性分段数学模型。
利用Matlab软件，对减振器特性模型施加一定频率和幅值的谐波激励，对减振器内、外特性进行仿真，并且对减振器特性影响因素进行了分析。
通过特性试验值与特性仿真值比较可知：所建立的减振器特性仿真模型是正确，特性仿真值是可靠的，对减振器设计和特性仿真具有重要的参考应用价值。
关键词：车辆工程，筒式减振器，分段数学模型，特性仿真，影响因素IAbstractThe characteristic emulation of the shock absorber can validate whether the designed parameter is proper or not, find the problems on time on the way of the designing, so experimentation and the expenditure can be reduced, then the shock absorber’s design, exploiture and yield can be greatly prompted.Therefore it is very import to the benefit of economy and society that the research of the characteristic emulation .Now the research of the characteristic emulation are mainly base on the ready-made software in homeland and fremdness. Because founding the precise model is rather difficult that the numerical value which is get by the characteristic emulation is uncertainty.For the characteristic emulation existing problems, the thesis analyzed the structure and principle of the shock absorber, the damping component and the lossing of local pressure of throttle and the uncorking of the throttle ing curved distortional resolvable calculate formulate , we can get the two critical velocity of shock absorber.Hereon bases , by analyzing fore-and-aft oil routes’ model and the characteristic emulation of the shock absorber , veracious and effective parted –mathematics’model of the shock absorber is established . By using the Matlab software to impose some frequency and breadth value on the shock absorber , emulated inside and outside of characteristic of the shock absorber and analysed effectible factors of shock absorber.By comparing the characteristic examinational value and the characteristic emulational value ,we can know the mathem atics’model is precise , .and the characteristic emulational value is dependable , It is referential importance for the design of shock absorber and the characteristic emulation.Key words: Vehicle engineering , Cylinder shock absorber , Characteristic modeling , Emulation , Effect factorsII目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言................................................ - 1 -1.1课题的背景和目的....................................... - 1 -1.1.1 研究背景........................................ - 1 -1.1.2 研究目的........................................ - 1 -1.2 减振器研究现状........................................ - 2 -1.3 本论文研究内容........................................ - 2 -第二章油液介质及其流动特性................................... - 3 -2.1 油液特性.............................................. - 3 -2.2 油液流动.............................................. - 5 -2.2.1 油液流动公式.................................... - 5 -2.2.2 油液流动分析.................................... - 6 -2.2.3 局部损失叠加原理................................ - 7 -2.3本章小结............................................... - 8 -第三章汽车筒式减振器阻尼构件分析............................. - 9 -3.1 常通节流孔............................................ - 9 -3.2 叠加阀片等效厚度与阀口开度............................ - 9 -3.2.1 叠加阀片等效厚度................................ - 9 -3.2.2 阀口开度....................................... - 10 -3.3 节流缝隙............................................. - 11 -3.4 活塞缝隙............................................. - 11 -3.5 活塞孔............................................... - 11 -3.5.1 活塞孔沿程阻力损失............................. - 12 -3.5.2 活塞孔局部阻力损失............................. - 12 -3.5.3 活塞孔等效长度的确定........................... - 13 -3.6本章小结.............................................. - 14 -第四章筒式减振器的工作原理及特性分析........................ - 15 -4.1 筒式减振器的工作原理................................. - 15 -4.1.1 复原行程....................................... - 15 -IIIIV4.1.2 压缩行程 ....................................... - 16 -4.2 复原行程特性分析 ..................................... - 16 -4.2.1 复原行程开阀速度点 ............................. - 16 -4.2.2 复原初次开阀前特性分析 ......................... - 19 -4.2.3 复原初次开阀后特性分析 ......................... - 20 -4.2.4 复原二次开阀后特性分析 ......................... - 23 -4.3 压缩行程特性分析 ..................................... - 25 -4.3.1 压缩行程开阀速度点 ............................. - 25 -4.3.2 压缩阀初次开阀前特性分析 ....................... - 26 -4.3.3 压缩阀初次开阀后特性分析 ....................... - 27 -4.3.4 压缩阀二次开阀后特性分析 ....................... - 29 -4.4 本章小结 ............................................. - 31 -第五章 汽车筒式减振器特性仿真 ................................ - 32 -5.1 减振器特性仿真的数学模型 ............................. - 32 -5.2 运动特性仿真 ......................................... - 33 -5.3 减振器外特性仿真 ..................................... - 34 -5.3.1 速度特性仿真 ................................... - 35 -5.3.2 示功图仿真 ..................................... - 36 -5.3.3 特性验证 ....................................... - 36 -5.4 减振器内特性仿真 ..................................... - 37 -5.5节流阀开度仿真 ........................................ - 38 -5.6本章小结 .............................................. - 39 -第六章 减振器特性影响因素分析 ................................ - 40 -6.1 阀片厚度h 对减振器特性的影响 ......................... - 40 -6.2 常通节流孔的大小f A 、y A 对减振器特性的影响 ........... - 40 -6.3 阀片预变形量0r f 对减振器特性的影响 .................... - 41 -6.4 活塞杆直径g d 对减振器特性的影响 ...................... - 41 -6.5 温度对减振器特性的影响 ............................... - 42 -6.6 本章小结 ............................................. - 43 - 结 论 ....................................................... - 44 - 参考文献 ..................................................... - 45 - 致 谢 ........................................... 错误！未定义书签。
减振器特性仿真分析软件开发
应艳杰;张增年
【期刊名称】《拖拉机与农用运输车》
【年(卷),期】2008(35)1
【摘要】根据双向作用筒式液压减振器的结构和性能特性,成功开发了减振器仿真软件,文中详细地论述了该仿真软件的特点。
该仿真系统的应用为减振器的设计开发提供了有力的帮助,有效缩短了开发周期,降低了开发成本。
【总页数】2页(P85-86)
【关键词】减振器;特性;仿真软件
【作者】应艳杰;张增年
【作者单位】浙江万里学院电信学院
【正文语种】中文
【中图分类】U463.335.1
【相关文献】
1.基于VC＋＋的双筒武减振器外特性仿真软件开发 [J], 王洪成
2.磁流变液减振器阻尼特性的仿真分析 [J], 闫占辉;关铁鹰
3.馈能减振器阻尼特性对悬架性能影响及仿真分析 [J], 黄燕飞
4.减振器阻尼特性对车辆性能影响的仿真分析 [J], 金帅;王保苓;刘向;王鹏
5.行程敏感式液阻减振器动力学特性的三维流-固耦合有限元仿真分析 [J], 徐文雪;吕振华
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
车用液压减震器外特性仿真魏文鹏;王姝宁;王天任;闻邦椿【摘要】针对某车用液压减震器的物理结构及其工作原理，做出合理的模型假设，建立了液压减震器的阻尼特性数学模型。
该模型将减震器油液流动情况分为活塞阀系、底阀阀系和储油腔三部分讨论，并且考虑了减震器工作过程中的油液泄露以及储油腔内的气体压力。
采用Matlab软件对液压减震器的阻尼特性模型进行仿真，将仿真结果与试验结果对比，发现仿真数据与试验数据之间的误差不超过10%。
由此可以得出，建立的减震器阻尼特性模型是准确可信的，该模型可以为减震器外特性设计提供直接参考。
【期刊名称】《精密制造与自动化》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P26-28,37)【关键词】减震器;阻尼特性;仿真;试验【作者】魏文鹏;王姝宁;王天任;闻邦椿【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819【正文语种】中文目前，汽车悬架中广泛采用双筒式液压减震器来提供悬架阻尼，减震器的特性对整车的操纵稳定性、行驶平顺性和乘坐安全性都有重要影响。
传统的减震器设计方法依靠经验来确定各个参数，然后通过实验对各个参数进行修正，对于不同要求的减震器，需要反复修改参数与进行实验，导致减震器的生产周期长、成本高，而且精度也常常得不到保证[1]。
因此，采用仿真软件对减震器的性能进行预测，在设计阶段即能对减震器的性能进行优化成为了重要的研究方向。
在减震器建模仿真研究中，前人建立了各种各样的仿真模型：1970年代Lang建立了包含83个参数的模型，利用模拟电路对减振器的特性进行仿真分析[2,3]；1999年，美国Tenneco汽车部件集团Herr等人采用FEM和CFD相结合的方法分析了减振器阀系的节流特性[4,5]；Duym等人建立了减振器各腔室之间油液流动的模型，对减振器速度特性的滞后性做了专门的研究[6,7]；重庆大学的徐中明根据环形薄板阀片变形微分方程以及内外径处的边界条件，建立了较全面的双筒式液压减振器的数学模型，并用Matlab软件对所建立的模型进行仿真分析[8,9]；武汉理工大学的冯雪梅利用Ansys有限元分析软件对汽车减振器建模，基于稳态分析条件下对所建立的二维模型进行简化[10]等等。
２０１８年５月第４６卷第９期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＭａｙ２０１８Ｖｏｌ ４６Ｎｏ ９ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０１８ ０９ ０３３收稿日期：２０１６－１２－２９基金项目：吉林省教育厅 十二五 科学技术研究资助项目（吉教科合［２０１４］第３２０号）作者简介：闫占辉（１９６８ ），男，博士，教授㊂主要研究精密加工工艺及设备㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎ⁃ｚｈａｎｈｕｉ＠ｓｏｈｕ ｃｏｍ㊂磁流变液减振器阻尼特性的仿真分析闫占辉，关铁鹰（长春工程学院机电学院，吉林长春１３００１２）摘要：介绍了一种新型磁流变液减振器的工作原理及结构，结合伪静力模型和Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型，建立了磁流变液减振器阻尼力特性方程，通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真分析了磁流变液减振器阻尼力－位移㊁阻尼力－速度变化规律，验证了所建立磁流变液减振器阻尼力数学模型的正确性，为磁流变液减振器的深入研究提供了理论依据㊂关键词：磁流变液；减振器；阻尼力；仿真中图分类号：Ｕ４６１ １㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀文章编号：１００１－３８８１（２０１８）０９－１４８－３ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭＲＦＤａｍｐｅｒＹＡＮＺｈａｎｈｕｉ，ＧＵＡＮＴｉｅｙｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＪｉｌｉｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｎｅｗｔｙｐｅＭａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＦｌｕｉｄ（ＭＲＦ）ｄａｍｐｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｄａｍｐ⁃ｉｎｇｆｏｒｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｐｓｅｕｄｏｓｔａｔｉｃｍｏｄｅｌａｎｄＢｏｕｃ－Ｗｅｎｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｌａｗｏｆｃｈａｎｇｉｎｇｏｆＭＲＦｄａｍｐｅｒ ｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ⁃ｓｐｅｅｄｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｂｙＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔ⁃ｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＭＲＦｄａｍｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＲＦ；Ｄａｍｐｅｒ；Ｄａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０㊀前言磁流变液减振器是一种很有前景的振动自动控制装置，在对磁流变液减振器进行半主动控制时，精确的力学模型是获得良好控制效果的前提㊂磁流变液减振器的力学性能受到外加磁场㊁振动幅值和振动频率等的影响，其动态阻尼力呈现强非线性；磁流变液的动态本构关系比较复杂，使得建立准确的恢复力模型比较困难，目前建立了伪静力模型和参数化动力模型等分析方法，伪静力模型引入以下假设：磁流变液减振器活塞杆相对工作缸匀速运动，磁流变液流体稳定流动㊁用Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ模型描述［１］㊂该模型的优点在于考虑了磁流体的剪切稀化／稠化效应，但不能很好地描述非线性减振器力－速度的关系；参数化动力模型将减振器阻尼力看作黏滞力和Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ滞变阻尼力之和，表现出在低应变下的黏滞力和高应变库仑特性下的复杂非线性，该模型形式简单，物理概念清楚，数值准确［２－４］㊂为解决磁流变液体剪切稀化／稠化效应及非线性磁滞特性问题，本文作者结合伪静力模型和Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型的各自优势，利用自主开发的磁流变液减振器，建立了修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型阻尼力特性方程，通过实例优化了阻尼力特性方程系数的大小，利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模块进行了仿真分析㊂１㊀磁流变液减振器的阻尼力数学模型图１为自主设计的磁流变液减振器［６］㊂图１㊀磁流变液减振器装配图㊀㊀图２为图１中间位置局部放大图，３为活塞㊁４为活塞杆㊁５为工作缸，其结构与液压缸有相似之处，不同在于活塞与缸筒之间留有环形间隙，作为磁流变液的工作间隙㊂图２㊀磁流变液减振器局部放大图基于磁流变液体剪切稀化／稠化效应及非线性磁滞特性，利用图１所示自主设计的磁流变液减振器，图３㊀修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型根据伪静力模型和Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型，依据图２单出杆磁流变液减振器的结构特点，建立图３所示修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ计算模型㊂其中阻尼力Ｆ的方程为：Ｆ＝ｃ１ｙ㊃＋ｋ１（ｘ－ｘ０）（１）ｚ㊃＝－γｘ㊃－ｙ㊃ｚｚｎ－１－β（̇ｘ－̇ｙ）ｚｎ＋Ａ（ｘ㊃－ｙ㊃）（２）ｙ㊃＝１（ｃ０＋ｃ１）［αｚ＋ｃ０ｘ㊃＋ｋ０（ｘ－ｙ）］（３）其中：α＝α（ｕ）＝αａ＋αｂｕ；ｃ０＝ｃ０（ｕ）＝ｃ０ａ＋ｃ０ｂｕ；ｃ１＝ｃ１（ｕ）＝ｃ１ａ＋ｃ１ｂｕ；ｕ㊃＝η（ｕ－ｖ）㊂式中：ｋ１为磁流变液减振器低速运动的刚度；ｃ１为磁流变液减振器低速运动的阻尼系数，用于产生力－速度关系中低速时的非线性衰减；ｃ０为磁流变液减振器高速运动的阻尼系数，ｋ０为磁流变液减振器高速运动的刚度；ｘ０为磁流变液减振器低速运动时的初始位移，ｘ㊁ｙ分别为磁流变液减振器任意时刻的位移量；ｕ为一阶滤波器的输出（一阶滤波电压），ｖ为输入到磁流变液减振器励磁线圈的电压，ｔ＝０时，ｕ（０）＝０，ｖ（０）＝０㊂αａ㊁αｂ㊁ｃ０ａ㊁ｃ０ｂ㊁ｃ１ａ㊁ｃ１ｂ㊁η为常系数，该模型共有１４个参数，可通过实验数据进行参数辨识获得㊂２ 磁流变液减振器的阻尼特性仿真根据磁流变液减振器振动实验测试得到的１０组（Ｆ－ｘ）㊁（Ｆ－ｘ㊃）数据，利用最小二乘法确定了图３所示修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型［２］有关参数，其具体值如下：αａ＝１３３Ｎ／ｃｍ，αｂ＝６６０Ｎ／ｃｍ㊃Ｖ，ｃ０ａ＝２０Ｎ㊃ｓ／ｃｍ，ｃ０ｂ＝３ ３Ｎ㊃ｓ／ｃｍ㊃Ｖ，ｎ＝２，Ａ＝２８６，γ＝３４５ｃｍ－２，β＝３４５ｃｍ－２，η＝１８０ｓ－１，ｋ０＝４４ ６Ｎ／ｃｍ，ｋ１＝４ ７５Ｎ／ｃｍ，ｃ１ａ＝２６９Ｎ㊃ｓ／ｃｍ㊃Ｖ，ｃ１ｂ＝２ ８Ｎ㊃ｓ／ｃｍ㊃Ｖ，ｘ０＝１３ ６ｃｍ，ｖ＝０ ５Ｖ利用公式（１）㊁（２）和（３），通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍ⁃ｕｌｉｎｋ仿真分析，其仿真流程图如图４所示㊂得到的仿真结果如图５ ８所示㊂图４㊀修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ仿真模型流程图㊃９４１㊃第９期闫占辉等：磁流变液减振器阻尼特性的仿真分析㊀㊀㊀㊀㊀由图５可知，输入电压一定时，不同输入频率对磁流变液减振器阻尼力的影响较大；由图６可知，输入电压一定时，不同输入频率对磁流变液减振器阻尼力的影响较小，磁流变液减振器阻尼力随着其速度的增大分段线性增长；由图７可知，输入频率一定时，不同输入电压对磁流变液减振器阻尼力的影响较大；由图８可知，输入频率一定时，不同输入电压对磁流变液减振器阻尼力的影响较大，磁流变液减振器阻尼力随着输入电压的增大分段线性增长㊂说明修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型可以反映磁流变液减振器位移－阻尼力和速度－阻尼力特性㊂图５㊀输入电压１Ｖ，不同输入频率时磁流变液减振器阻尼力与位移的关系图６㊀输入电压１Ｖ，不同输入频率时磁流变液减振器阻尼力与速度的关系图７㊀输入频率２ ５Ｈｚ，不同输入电压时磁流变液减振器阻尼力与位移的关系图８㊀输入频率２ ５Ｈｚ，不同输入电压时磁流变液减振器阻尼力与速度的关系３ 结论根据自主设计的磁流变液减振器相关数据，建立了磁流变液减振器修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型，通过Ｍａｔ⁃ｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模拟仿真，得出自主设计磁流变液减振器的位移－阻尼力和速度－阻尼力特性曲线，并进行了在不同输入电压和不同输入频率下的相关分析㊂仿真结果表明，采用修正的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型作为磁流变液减振器阻尼力模型，能更为准确地反映磁流变液减振器位移－阻尼力和速度－阻尼力特性，为磁流变液减振器阻尼力的自适应控制和其工程应用奠定了基础㊂（下转第１６３页）㊃０５１㊃机床与液压第４６卷参考文献：［１］张建勋，彭祖胜，李金刚．模糊数学在机械设备故障诊断中的应用［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２００６，２３（５）：４８－４９．ＺＨＡＮＧＪＸ，ＰＥＮＧＺＳ，ＬＩＪＧ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＦｕｚｚｙＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓｉｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓ［Ｊ］．ＲｏａｄＭａ⁃ｃｈｉｎｅｒｙ＆ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２００６，２３（５）：４８－４９．［２］郭金玉，张忠彬，孙庆云．层次分析法的研究与应用［Ｊ］．中国安全科学学报，２００８，１８（５）：１４８－１５３．ＧＵＯＪＹ，ＺＨＡＮＧＺＢ，ＳＵＮＱＹ．ＳｔｕｄｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅＪｏｕｒｎａｌ，２００８，１８（５）：１４８－１５３．［３］张吉军．模糊层次分析法（ＦＡＨＰ）［Ｊ］．模糊系统与数学，２０００，１４（２）：８０－８８．ＺＨＡＮＧＪＪ．ＦｕｚｚｙＡｎａｌｙｔｉｃａｌＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＦｕｚｚｙＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，２０００，１４（２）：８０－８８．［４］王化吉，宗长富，管欣，等．基于模糊层次分析法的汽车操纵稳定性主观评价指标权重确定方法［Ｊ］．机械工程学报，２０１１，４７（２４）：８３－８９．ＷＡＮＧＨＪ，ＺＯＮＧＣＦ，ＧＵＡＮＸ，ｅｔａｌ．ＭｅｔｈｏｄｏｆＤｅｔｅｒｍｉ⁃ｎｉｎｇＷｅｉｇｈｔｓｏｆＳｕｂｊｅｃｔｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎＩｎｄｅｘｅｓｆｏｒＣａｒＨａｎ⁃ｄｌｉｎｇａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙＢａｓｅｄｏｎＦｕｚｚｙＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，４７（２４）：８３－８９．［５］宾光富，李学军，李萍．一种构建机械设备健康状态评价指标体系的方法研究［Ｊ］．机床与液压，２００７，３５（１２）：１７７－１７９，１８２．ＢＩＮＧＦ，ＬＩＸＪ，ＬＩＰ．ＡＮｅｗＭｅｔｈｏｄｔｏＥｓｔａｂｌｉｓｈＩｎｄｅｘＳｙｓｔｅｍｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＨｅａｌｔｈｙＳｔａｔｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２００７，３５（１２）：１７７－１７９，１８２．［６］胡静波，庆光蔚，王会方，等．基于模糊层次综合分析法的桥门式起重机分级评价［Ｊ］．中国安全生产科学技术，２０１４，１０（１）：１８７－１９２．ＨＵＪＢ，ＱＩＮＧＧＷ，ＷＡＮＧＨＦ，ｅｔａｌ．ＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＥｖａｌ⁃ｕａｔｉｏｎｏｆＢｒｉｄｇｅａｎｄＧａｎｔｒｙＣｒａｎｅｓＢａｓｅｄｏｎＦｕｚｚｙＡｎａｌｙｔ⁃ｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，１０（１）：１８７－１９２．［７］宾光富，李学军，ＤＨＩＬＬＯＮＢａｌｂｉｒ－Ｓ，等．基于模糊层次分析法的设备状态系统量化评价新方法［Ｊ］．系统工程理论与实践，２０１０，３０（４）：７４４－７５０．ＢＩＮＧＦ，ＬＩＸＪ，ＤＨＩＬＬＯＮＢａｌｂｉｒ－Ｓ，ｅｔａｌ．ＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＳｙｓｔｅｍＥｖａｌｕａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｆｏｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔＳｔａｔｅＵｓｉｎｇＦｕｚｚｙａｎｄＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ－Ｔｈｅｏｒｙ＆Ｐｒａｃｔｉｃｅ，２０１０，３０（４）：７４４－７５０．［８］徐格宁，左荣荣，杨恒，等．基于模糊层次分析的门座起重机回转机构状态综合评价［Ｊ］．安全与环境学报，２０１２，１２（１）：２３４－２３７．ＸＵＧＮ，ＺＵＯＲＲ，ＹＡＮＧＨ，ｅｔａｌ．ＯｎｔｈｅＳｔａｔｅＣｏｍｐｒｅ⁃ｈｅｎｓｉｖｅＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｆｏｒＳｌｅｗｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＰｏｒｔａｌＳｌｅ⁃ｗｉｎｇＣｒａｎｅＢａｓｅｄｏｎＦｕｚｚｙＡＨＰ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１２，１２（１）：２３４－２３７．［９］马怀祥，王霁红，门汝斌，等．基于虚拟仪器的盾构机振动检测系统［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２０１０，２７（８）：６９－７２．ＭＡＨＸ，ＷＡＮＧＪＨ，ＭＥＮＲＢ，ｅｔａｌ．ＶｉｂｒａｔｏｒｙＤｅｔｅｃｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍｏｆＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭａｃｈｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＶｉｒｔｕａｌＩｎ⁃ｓｔｒｕｍｅｎｔ［Ｊ］．ＲｏａｄＭａｃｈｉｎｅｒｙ＆ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｚａ⁃ｔｉｏｎ，２０１０，２７（８）：６９－７２．［１０］巩在武，刘思峰．模糊判断矩阵的特征向量排序方法［Ｊ］．运筹与管理，２００６，１５（４）：２７－３２．ＧＯＮＧＺＷ，ＬＩＵＳＦ．ＥｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＰｒｉｏｒｉｔｉｅｓｏｆＦｕｚｚｙＪｕｄｇｍｅｎｔＭａｔｒｉｘ［Ｊ］．ＯｐｅｒａｔｉｏｎｓＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ，２００６，１５（４）：２７－３２．（责任编辑：卢文辉）（上接第１５０页）参考文献：［１］周云著．磁流变阻尼控制理论与技术［Ｍ］．北京：科学出版社，２００７：７１．［２］ＳＰＥＮＣＥＲＢＦ，ＤＹＫＥＳＪ，ＳＡＩＮＭＫ．ＰｈｅｎｏｍｅｎｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｆｏｒＭａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＤａｍｐｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃａｌｓ，１９９７（３）：２３０－２３８．［３］何亚东，黄金枝，何玉敖．智能磁流变（ＭＲ）阻尼器半主动控制的研究［Ｊ］．振动工程学报，２００３，１６（２）：１９８－２０２．ＨＥＹＤ，ＨＵＡＮＧＪＺ，ＨＥＹＡ．ＳｔｕｄｙｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＩｎｔｅｌｌｉ⁃ｇｅｎｔＳｅｍｉ⁃ａｃｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌＢａｓｅｄｏｎＭＲＤａｍｐｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，１６（２）：１９８－２０２．［４］ＤＹＫＥＳＪ，ＳＰＥＮＣＥＲＢＦ，ＳＡＩＮＭＫ，ｅｔａｌ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＭａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＤａｍｐｅｒｓｆｏｒＳｅｉｓｍｉｃＲｅ⁃ｓｐｏｎｓｅＲｅｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｍａｒｔＭａｔｅｒＳｔｒｕｃｔ，１９９６，５（５）：５６５－５７５．［５］闫占辉，关铁鹰，李力强，等．一种新型磁流变液减震器：中国，２０１０２０２８３５８５．Ｘ［Ｐ］．２０１１－０１－２６．［６］ＳＰＥＮＣＥＲＢＦ，ＤＹＫＥＳＪ，ＳＡＩＮＭＫ．ＰｈｅｎｏｍｅｎｏｌｏｇｉｃａｌＭｏｄｅｌｏｆａＭａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＤａｍｐｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎ⁃ｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，１９９７，１２３（３）：２３０－２３８．［７］闫占辉，李晓冬，贺会超．一种新型汽车磁流变液减振器的设计［Ｊ］．机床与液压，２０１４（１７）：１１９－１２２．ＹＡＮＺＨ，ＬＩＸＤ，ＨＥＨＣ．ＤｅｓｉｇｎｆｏｒａＮｅｗＴｙｐｅＡｕｔｏ⁃ｍｏｂｉｌｅＭＲＦＡｂｓｏｒｂｅｒ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１４（１７）：１１９－１２２．（责任编辑：卢文辉）㊃３６１㊃第９期马怀祥等：基于模糊层次综合评价法的桥门式起重机起升机构健康评价㊀㊀㊀。
基于环境的汽车减震器阻尼特性仿真分析华中科技⼤学硕⼠学位论⽂基于MATLAB环境的汽车减震器阻尼特性仿真分析姓名：赵锋申请学位级别：硕⼠专业：车辆⼯程指导教师：任卫群20070130华中科技⼤学硕⼠学位论⽂摘要随着我国汽车⼯业的快速发展，国内汽车保有量⼤幅增加，⽤户和⽣产商对汽车的平顺性和操纵稳定性的要求⽇益严格。
⽽减震器对这些特性有着极其重要的影响，它能有效的使振动迅速衰减——振幅迅速减⼩，起到减震作⽤，改善汽车⾏驶平顺性和操纵稳定性。
减震器的性能好坏则是通过它的阻尼特性反映出来的，在设计和⽣产时阻尼特性是重要的指标。
⽽我国的减震器设计和⽣产能⼒⽬前仍然很低，⼤量的技术均来源以国外，加上传统的阻尼特性是通过试验得到，需要耗费⼤量⼈⼒，财⼒和时间，故为能提⾼国内减震器设计⽔平并降低试验成本的减震器阻尼特性的仿真就成了⼀项⼗分重要⽽且紧迫的研究课题。
⽬前，国外对减震器阻尼仿真的建模⽅法和计算展开了⼤量的研究⼯作，国内学者也逐步进⼊了该领域，通过不懈努⼒积累了⼤量经验，并取得了⼀定成绩，使得国产减震器的设计和⽣产⽔平逐步提⾼。
本研究就是在这种背景下采⽤系统仿真⽅法以计算功能强⼤的MATLAB软件为基础，⾃⾏建⽴了汽车减振器的详细模型进⾏仿真研究。
由于减震器的阻尼特性有着很强的⾮线性，为了准确反映其真实情况，建⽴的物理模型是以集总参数为主，局部结合分布参数的混合模型。
模型能反映减振器的详细物理结构，如考虑油液特性影响、阀⽚刚度影响、摩擦⼒影响等。
然后进⼀步建⽴了数学模型，并在MATLAB环境下编写程序。
仿真经试验校验，阻尼特性计算精度达90％，精度能满⾜实际⼯程问题的需要。
最后利⽤MATLAB/GUI进⾏⼆次开发形成⼀套操作简单并能进⾏参数化建模和仿真分析的软件系统，最终在汽车减振器设计过程中形成⼀套阻尼特性研究的系统完整的⽅法。
整个减震器仿真系统能对减震器设计和⽣产起到较⼤的指导作⽤，特别是对于⼀些关键阀⽚和孔对阻尼特性的影响有准确的反映，减少了设计，开发和试验的时间及成本。
第18卷增刊2 系统仿真学报© V ol. 18 Suppl.22006年8月 Journal of System Simulation Aug., 2006汽车减振器阻尼特性的仿真分析任卫群1, 赵峰1, 张杰1,2(1.华中科技大学CAD 中心, 湖北武汉 430074; 2.万向集团技术中心, 浙江杭州311215摘要:采用系统仿真方法及MATLAB 软件,建立汽车减振器的详细模型,并进行仿真研究。
模型能反映减振器的详细物理结构,如考虑油液特性影响、阀片刚度影响、摩擦力影响等。
模型经试验校验/阻尼特性计算精度达90%,模型精度能满足实际工程问题的需要。
经二次开发形成一套能进行参数化自动建模和仿真分析的软件系统,最终在汽车减振器设计过程中形成一套阻尼特性研究的系统完整的方法。
关键词:系统仿真;汽车减振器;阻尼特性中图分类号:TP 391.77 文献标志码:A 文章编号:1004-731X (2006 S2-0957-04Simulation on Damping Behavior of Vehicle Shock AbsorberREN Wei-qun 1, ZHAO Feng 1, ZHANG Jie 1,2(1. CAD Center, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;2. Wanxiang Group Technical Center, Hangzhou 311215, ChinaAbstract: The system simulation method and the MATLAB software were used to build a detailed model of a vehicle shock absorber. The detailed structure includes in the model , such as the hydraulic properties, the valve stiffness and the friction force. The absorber model was validated using test data and the precision is above 90%, which can fulfill the engineering requirement . An automated modeling and simulation software package based on MATLAB was developed, which could support a systematic research of vehicle shock absorbers in its design.Key words: system simulation; vehicle shock absorbers; damping behavior引言目前汽车悬架中广泛采用双向筒式液压减振器提供悬架阻尼,其动力学特性对汽车操纵稳定性、平顺性等都有重大影响,因此减振器性能预测与设计方法改善已成为重要研究课题。
传统设计方法主要根据经验确定设计参数然后进行试验修正,采用结构参数不同的样机装备于要匹配的汽车,由试车员进行实车试验评价,这个过程须对减振器内部参数进行多次反复调整,并经多次试制与试验,这种完全依赖于样机实验的设计方法不但周期长、成本高,而且较难获得最优的减振器特性。
为克服上述方法缺点、减少减振器样机试制及实车试验费用、缩短开发周期,利用系统仿真技术进行减振器性能预测和设计优化已成必然趋势,其基本过程是基于减振器结构建立数学模型,经模拟分析得到阻尼特性,将此特性用于汽车系统动力学和振动分析,评价汽车的操纵稳定性、平顺性等性能,在此基础上对减振器特性和结构进行优化设计。
因此,采用系统仿真方法进行减振器研究的核心问题是建立准确反映减振器特性的模型,以便在设计阶段能准确预测减振器的阻尼特性。
收稿日期:2006-04-29 修回日期:2006-06-01基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2003AA001031; 国家自然科学基金(60574053作者简介:任卫群(1971-, 男, 湖北人, 博士, 副教授,研究方向为系统仿真、机械系统CAE, 汽车动力学与控制; 赵锋(1980-, 男, 湖北人, 硕士生, 研究方向为汽车动力学仿真; 张杰(1978-, 男, 湖北人, 博士生, 工程师, 研究方向为汽车动力学仿真。
汽车双向筒式液压减振器的仿真模型分为两类,一类是反映减振器外部特性的黑箱模型[1-2],包括恢复力映射方法、神经网络方法等,黑箱模型不能细致地反映减振器具体结构(如阀片具体参数调整对性能的直接影响,不能完全满足减振器模型作为性能预测工具的需要。
另一类是基于内部结构机理建模的详细物理模型[3-4],包含压力模型和阀片压力-流速特性,其中压力模型用一阶非线性微分方程表达流体可压缩性模型、确定不同的内部腔体压力,阀片的压力-流速特性可采用测力计试验辨识阀片参数后解析地确定、或由试验直接测定得到压力-流速数据、或采用计算流体动力学(CFD方法计算不同阀体元器件压力-流速特性。
国内有北京理工大学、清华大学等对减振器的阻尼特性进行了研究[5-6]。
因此,针对汽车双向筒式液压减振器的仿真研究,需要开发一套系统完整的减振器仿真模型,能详细反映减振器内部结构及参数,反映减振器内部结构(如阀片调整对减振器阻尼特性乃至整车性能的影响。
论文针对万向集团实际生产的减振器,采用系统仿真方法并基于MATLAB 软件,建立其阻尼特性仿真分析的模型;模型能反映减振器详细的内部结构及参数,如考虑流体密度随压强的变化,集成阀片刚度的有限元分析结果等;模型经过试验验证,其阻尼特性计算精度达90%,能满足解决实际工程问题的需要;最后在MATLAB 软件基础上开发参数化自动建模软件系统,形成汽车双向筒式减振器阻尼特性研究的系统完整方法,方便设计人员使用。
2006年8月系统仿真学报 Aug., 20061 减振器基本结构及工作过程万向集团实际生产的一种汽车双向筒式液压减振器,其实际结构如图1所示。
图1 汽车双向筒式液压减振器的实际结构上述基本结构中包含的减振器基本液力系统,主要有减振器油液、承载减振器油液的基本液力腔以及连通三个液力腔的基本阀系。
减振器油液,具有液体基本特性参数。
基本液力腔包括上腔(第I 腔,下腔(第II 腔和补偿腔(第III 腔。
基本阀系主要包括复原阀分总成和压缩阀分总成,复原阀分总成包括复原阀和流通阀,其主要开口部位包括复原阀片开口(A5_15、流通阀片开口(A19、阀座上两列常开的通孔(A20、A21,以及复原阀和流通阀在液力作用下变形造成的开口res A ,flow A ;压缩阀分总成包括压缩阀和补偿阀,其主要开口部位包括压缩阀片开口(A1_4、补偿阀片开口(A16、阀座上两列常开的通孔(A17、A18,以及压缩阀和补偿阀在液力作用下变形造成的开口comp A ,equ A 。
在减振器实际运动过程中,当减振器活塞向下运动时,油液从下腔(第II 腔流向上腔(第I 腔以及补偿腔(第III 腔,这时由于流体压力的作用使得压缩阀(A1_4打开、流通阀(A19打开;而当减振器活塞向上运动时,油液从上腔(第I 腔以及补偿腔(第III 腔流向下腔(第II 腔,这时由于流体压力的作用使得复原阀(A5_15打开、补偿阀(A16打开。
由于活塞向上和向下运动时流体运动的通路不同,造成所形成的阻尼力有所不同。
2 减振器阻尼特性的建模和仿真方法根据这种双向筒式减振器的结构和应用条件,在减振器模型建立过程中有以下基本假设:流经多孔口的流动是湍流流动,流动是准稳态的;忽略孔口处的液体容积;在液体集中的腔室容积内,压力瞬时均匀化,不考虑容积内的压力分布;忽略缸壁的柔性;忽略节流中的热量生成,不使用能量方程;忽略导向杆的泄漏面积。
根据这样的基本假设,着眼于基本液力系统及主要阀系的特性,进行适当抽象及简化,建立减振器的模型,如图2所示。
图2 汽车双向筒式液压减振器的模型上述模型中以一些基本物理量表征减振器油液、基本液力腔及基本阀系的特性,根据流体的基本物理规律进行压力、流量等的计算,最终得到减振器阻尼特性的变化规律。
仿真过程中,首先按时间流程计算每步长下的运动速度x&,继而进行各液压腔压强p 的预估(包括1p ,2p ,3p 预估。
然后计算各腔的流量(21−Q&,23−Q &或12−Q &,32−Q &,进而用质量守恒方程校核。
假设12−Q &,32−Q &,01−Q &,分别为下腔至上腔、下腔至补偿室、上腔至补偿室的油液瞬时容积流量,(21−Q&,23−Q &则反之,根据上腔和下腔的质量守恒,有: 11221112110(d V Q Q Q dtρρρρ−−−=−−&&& ((3212223321122−−−−+−+=Q Q Q Q dtV d &&&&ρρρρ (1 上述式中,若21p p >,则012=−Q &,021>−Q & 若12p p >,则021=−Q &,012>−Q & 若32p p >,则023=−Q &,032>−Q & 若23p p >,则032=−Q &,023>−Q & 粘性液体通过节流孔的流量与压差的关系一般可用下式描述:n dp A C Q /12(ρ∆=& (2 式中d C 是流量系数,A 是通流面积,p ∆是节流孔前后压差,ρ是流体上游密度,Q&是容积流量,n 是经验指数,一般取为1.75。
根据以上公式和计算过程,通过压强p 的修正和流量与压强计算的迭代,达到精确确定各腔压强的目的。
最后根据上面计算得到的各腔压强1p ,2p ,3p 的精确数值,计算得到总的阻尼力: ((12v sign F p A A p A F f r p p ⋅−⋅−−⋅= (3其中A p 为活塞面积,A r 为连杆面积,F f 为摩擦力。
根据以上公式得到运动速度与阻尼力间的对应关系。
完成所有步长下对应关系的计算,最后得到阻尼特性曲线。
2006年8月任卫群, 等:汽车减振器阻尼特性的仿真分析Aug., 2006以上的减振器详细模型,为能更准确地反映实际结构的特性,针对一些特殊问题进行了特殊处理。
