1、汽車磁流變半主動懸架技術(shù)研究2010年第12期(總第233期)農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程agriculturalequipment&vehicleengineeringno. 122010(totally233)doi:10.3969/j.issn. 16733142.2010.12.014汽車磁流變半主動懸架技術(shù)研究任萍麗(常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州213164)摘要:磁流變半主動懸架作為介丁主動懸架和被動懸架之間的裝置，其減振器采用 了新型功能材料磁流變液.它具有能耗少，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，成本低廉，可靠性高等優(yōu)點，在汽車工業(yè)中具 有巨大的發(fā)展?jié)摿ξ恼抡撌隽舜帕髯儨p振器的工作

2、原理和磁流變懸架的情況.介紹了磁流變半主動懸架技 術(shù)在現(xiàn)代車輛上的應(yīng)用進展，并對磁流變懸架的發(fā)展進行了展望.關(guān)鍵詞:磁流變:減振器:半主動懸架中圖分類號:u463.33文獻標(biāo)識碼:a文章編號:16733142(2010) 12004703studyonautomobilemagnetorheologicalsemi-activesuspensiontechnology renpingli(changzhouinstituteofmechatronictechnology,changzhou213164,china) abstract:magnetorheologicalsemi一actives

3、uspension,asthedevicebetweenactivesuspensionandpassivesuspension,its damperadoptsnewtypefunctionalmaterialmagnetorheologicalfluids.itisfeaturedwithlo wenergyconsumption,simplestructure,quickreactionjowcostandhighreliability.ete.withgreatpotentialfordevelopmentinautomobileindust .inthispaper.theworkp

4、rincipleofthemagnetorheologicaldamperandtheconditionsofthemagneto rheologicalsuspensionareelaborated,theapplicationofmagnetorheologicalsemi-activesuspensiontechnologyinmo demvehiclesisintroduced,thedevelopmentofmagnetorheologicalsuspensionisprospected.keywords:magnetorheological;damper;semiactivesus

5、pension引言1磁流變減振器工作原理介紹汽車上普遍采用的被動懸架.其彈簧剛度和減振器阻尼系數(shù)等參數(shù)是固定的,彈簧的剛度特性和減振器的阻尼特性不能隨著車輛運行工況的變化而進行調(diào)節(jié)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及參數(shù)一經(jīng)確定其剛度和阻尼就固定不可調(diào)系統(tǒng)的振動特性固定不變，難以在不同工況下同時滿足車輛平順性和操縱穩(wěn)定性的要求近年來，國內(nèi)外研究機構(gòu)和各大汽車廠商紛紛開展了主動，半主動懸架研究，但是傳統(tǒng)執(zhí)行器普遍采用液壓伺服或機械調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能耗大,頻響低，制約了主動，半主動懸架的發(fā)展.磁流變減振器為半主動懸架實現(xiàn)提供了一種新途徑.磁流變減振器是通過改變驅(qū)動電流大小來調(diào)節(jié)阻尼力，與其它類型的可控減振器相比磁

6、流變減振器具有響應(yīng)速度快，功耗低，調(diào)節(jié)范圍大等特點，并且工作條件相對簡單.收稿 h 期:20100919作者簡介:任萍麗(1984)，女，碩士研究生，研究方向:汽車系統(tǒng)動力學(xué).磁流變液是1948年由美國學(xué)者rabinowj發(fā)明的一種流變性能可由外界磁場控制的智能材 料，屬于可控流體,材料的流變性能可由磁場控 制是由可極化的懸浮微粒,載體液和添加劑三部 分組成.磁流變液在外加磁場的作用下可以被磁化， 磁化后的顆粒相互作用聚集成鏈或柱狀有序結(jié) 構(gòu)，在宏觀看來，就是由自由流動的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭?固態(tài),發(fā)生了相變;而一旦磁場撤去，磁流變液又 恢復(fù)為自由流動狀態(tài)由于其響應(yīng)i(ms量級)，可 逆性好(撤去磁場

7、后，又恢復(fù)初始狀態(tài))，可以通過 調(diào)節(jié)磁場大小來控制材料的力學(xué)性能連續(xù)變化. 因此開發(fā)出來的磁流變減振器具有體積小，阻尼 力大，動態(tài)范圍廣，頻響高，適應(yīng)面大等特點，特別 是它能根據(jù)系統(tǒng)的振動特性產(chǎn)牛最佳阻尼力. 磁流變技術(shù)研究的主要目標(biāo)就是利用磁流變 液(magneto一rheologicalfluid.簡稱 mrf)在外加磁 場作用下改變流變特性這一特點開發(fā)出能智能 控制的mr減振器.472010年第12期農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程圖1磁流變(mr)減振器工作原理汽車磁流變(mr)減振器其工作原理如下:阻 尼器工作缸中充滿了磁流變液當(dāng)活塞由下向上 運動時，磁流變液相對于活塞由上向下運動.這種 運動可以

8、分解為磁流變液受到阻尼通道兩端壓差 而產(chǎn)生的流動和磁流變液受到剪切而產(chǎn)生的流 動如果給勵磁線圈輸入一定電流,那么在阻尼通 道中就會產(chǎn)牛相對于磁流變液運動方向垂肓的磁 場.在磁場作用下，磁流變液中隨機分布的磁極化 粒子沿磁場方向運動，并首尾相聯(lián)形成鏈狀或網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)，使磁流變液”變調(diào)”.磁流變液在阻尼通道 中的流動變得”困難”,這稱之為磁流變效應(yīng)，磁場 強度越大，磁流變效應(yīng)越顯著可見，阻尼器結(jié)構(gòu) 確定后，只要改變線圈的勵磁電流，就能達到控制 阻尼力的目的.2磁流變半主動懸架近年來的懸架新技術(shù)magneticride就是一種 基于磁粘性(mr)流體的半主動懸架減振系統(tǒng).這 種電子控制的磁流變實時減振

9、裝置，可以針對路而 情況，在ires時間內(nèi)做出反應(yīng)，抑制振動,保持車 身穩(wěn)定，特別是在車速很高又突遇障礙時更能顯出 它的優(yōu)勢它的反應(yīng)速度比傳統(tǒng)的懸掛快5倍，即 使是在最顛簸的路面，也能保證車輛平穩(wěn)行駛，據(jù) 稱是世界上反應(yīng)最快的懸掛控制系統(tǒng).圖2cadillac上配置的磁流變半主動懸架(mrc)48磁流變半主動懸架系統(tǒng)是由車載控制系統(tǒng)，車輪位移傳感器，電磁液壓桿和直筒減振器組成. 在每個車輪和車身連接處都有一個車輪位移傳感 器,傳感器與車載控制系統(tǒng)相連，控制系統(tǒng)與電磁 液壓桿和肓筒減振器相連.當(dāng)路面不平引起車輪跳動時，傳感器迅速將信號傳至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，將電信號 發(fā)送到各個減振器的電

10、子線圈，電流的運動產(chǎn)生 磁場，在磁場的作用下，減振器中的電磁液的密度 改變，控制車身，電流越大，磁場越強，阻力和減震 力也就越大.電流的控制與駕駛推進力及路而顛 簸狀況有關(guān).這意味著可以根據(jù)各種路況選擇最 佳的減震力.如此變化說起來復(fù)雜,卻可以一秒中 進行1000次,可謂瞬間完成基于skyhook算法 的控制系統(tǒng)回路確保車輪在顛簸路面上也能與路 而盡可能地接觸，同時將車身受到的沖力降至最 低，這意味著，配置magneticride的汽車具有最 佳的駕駛推動力和舒適度.圖3磁流變半主動懸架系統(tǒng)組成3磁流變半主動懸架在現(xiàn)代汽車上的應(yīng)用 自從2002年美國delphi公司的magneride 磁流變

11、減震器應(yīng)用在cadillacsevillests高檔車 上后，其每年都在不同的車型上安裝，如2003年 的 chevroletcorvette(c6),2004 年的 cadillac sts,2005 年的 buicklucerne,2006 年的 feafi 599gtb.2007年的acuramdx等.其后，美國通 用汽車在2008年底特律車展發(fā)表的”卡迪拉克” 品牌高性能轎車” ctsv”上也采用了美國德爾福 公司制造的 ” magneticridecontrol(mrc) y y0 chevroletcorvette(c6)圖4磁流變減振器在轎車上的應(yīng)用進程任萍麗等:汽車磁流變半主動

12、懸架技術(shù)研究2010年12月 mrc除被通用采用外,德國奧迪也將其配置 在了 ”1"酷派吐德爾福公司為奧迪第2代tt 酷派'裝備的磁性流體減震器"audimagnetic ride”.在基本模式下，需要的減振力較低，使得彈 簧的伸程得以充分利用.這就確保了汽車在長途 駕駛的過程中其至在顛簸的路面上，均能達到最 佳舒適度只需按一下按鈕,系統(tǒng)便可轉(zhuǎn)換成運動 模式.在運動模式下，減震力更強，因此操控感也 就更好且更有動感.此外，運動模式還可有效地 抑制車身在轉(zhuǎn)彎時的反傾向，為駕駛員帶來更加 動感的駕駛體驗.圖5徳爾福公司為奧迪tt裝備的mr減振器 圖6裝備了磁性流體減震器

13、"audimagneticride" 奧迪第2代”tt酷派”德爾福還可根據(jù)客戶要求提供整套半主動系 統(tǒng)包括減震器，支桿，傳感器及控制器德爾福 的目標(biāo)是降低magneticride的制造成本，擴大該 設(shè)備在批量銷售車型中的使用.通過努力降低成 本.該公司還計劃將magneticride擴展使用到汽 車懸架減震系統(tǒng)以外的領(lǐng)域，據(jù)說可應(yīng)用于引擎 支架(液體吸人密封支架)及卡車化油器支架部 分,它的作用還不止如此，醫(yī)學(xué)研究者已利用這種 技術(shù)制造出人造膝蓋.4展望隨著人們對車輛乘坐舒適性要求的不斷提 高，懸架振動控制問題逐漸成為車輛動力學(xué)研究 的重要內(nèi)容能夠?qū)崿F(xiàn)阻尼力可控,使懸架特性

14、可 自適應(yīng)于路面變化的半主動磁流變流體減振器在 車輛懸架系統(tǒng)上的應(yīng)用必將會受到廣泛關(guān)注，也 將成為今后車輛懸掛技術(shù)發(fā)展的主流方向之一. 參考文獻1 劉奇.磁流變體(mr)材料的制備及性能研究【jl_功能材料， 2001,32(3):34-36.2 劉丁雷，李德才磁流變液的發(fā)展及應(yīng)用【j】.新技術(shù)新_t-藝, 1999(5):66-67.31王函讓懸架更平穩(wěn)磁流變減振器技術(shù)fjj汽車實用技術(shù)， 2005,(12).【4】王化培，林昌華,王大坤.磁流變減振器原理jj.機械設(shè)計與制 造,2006,(02).5張路軍，李春植，張俊華,陳義保，施宇清,曲維波.磁流變減 振器及其在汽車半主動懸架中的應(yīng)用f

15、jl機床與液壓,2004, (09).東風(fēng)商用車擲26億造商用車動力總成基地2010年11月21日,東風(fēng)商用車動力總成項0山地整理正式開工，-期投資26億元，占地2600 畝，預(yù)計2011年3月完工投建.目前，包括東風(fēng)商 用車動力總成，東風(fēng)零部件，經(jīng)濟型商用車,東風(fēng)裝 備公司，東風(fēng)設(shè)備制造在內(nèi)的”五大板塊”項目已確 定落戶十堰工業(yè)新區(qū)，總投資將超過60億元，占地 約7100畝.東風(fēng)公司商用車動力總成項目，主要牛產(chǎn)自主 品牌的大功率商用車發(fā)動機和14擋重型變速箱.該 項目將建成國內(nèi)領(lǐng)先，國際一流，環(huán)保節(jié)能,環(huán)境優(yōu) 美，符合長期發(fā)展需要的現(xiàn)代化工廠，預(yù)計到2012 年底將實現(xiàn)年產(chǎn)值30億元,5年內(nèi)實現(xiàn)年產(chǎn)值60 億元全部投資完成后年產(chǎn)值將超過100億