汽车半主动悬架磁流变减振器阻尼通道宽度的设计方法

摘要

本发明涉及汽车半主动悬架磁流变减振器阻尼通道宽度的设计方法，属于减振器技术领域。磁流变减振器阻尼通道宽度h决定着半主动悬架系统的阻尼特性，然而目前国内、外尚未给出可靠的设计方法，大都是采用反复试验及修改的方法，很难得到可靠的参数设计值。本发明其特征在于：根据汽车悬架参数，减振器结构参数及磁流变液体初始粘度，对半主动悬架磁流变减振器阻尼通道宽度h进行优化设计。利用该方法，可得到可靠的阻尼通道宽度h设计值，使悬架系统阻尼特性达到最佳，而且还能在断电情况下满足汽车行驶平顺性的要求，提高汽车行驶平顺性；同时，利用该设计方法可加快产品开发速度，降低试验费用，提高磁流变减振器的设计水平、质量和性能。

主权项

汽车半主动悬架磁流变减振器阻尼通道宽度的设计方法，其具体步骤如下：(1)确定在未施加控制电流情况下基于行驶平顺性的半主动悬架系统最佳阻尼比ξ_c：根据车辆单轮悬架的簧上质量m₂、悬架刚度k₂、簧下质量m₁及轮胎刚度k_t，确定在未施加控制电流情况下的基于行驶平顺性要求的车辆悬架系统最佳阻尼比ξ_c，即：${\xi }_c=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1+r_m}{r_m{r}_k}};$式中，r_m＝m₂/m₁，r_k＝k_t/k₂；(2)确定半主动悬架系统设计所要求的磁流变减振器最佳阻尼系数C_d及阻尼特性：根据车辆单轮悬架的簧上质量m₂、悬架刚度k₂，悬架杠杆比i和减振器安装角度α，及步骤(1)中的ξ_c，确定汽车半主动悬架系统所要求的磁流变减振器最佳阻尼系数C_d，即$C_d=\frac{2{\xi }_c\sqrt{k_2{m}_2}}{i^2{\cos }^2\alpha };$因此，汽车半主动悬架系统设计所要求的磁流变减振器最佳阻尼特性，可表示为：F_d＝C_dV；(3)确定半主动悬架磁流变减振器阻尼通道宽度的设计速度点V₁及对应阻尼力F_d1：根据步骤(2)中的最佳阻尼特性曲线，确定汽车半主动悬架磁流变减振器阻尼通道宽度的设计速度点V₁及对应阻尼力F_d1＝C_dV₁；(4)汽车半主动悬架磁流变减振器阻尼通道宽度h的优化设计模型及设计:根据汽车半主动悬架磁流变减振器的活塞缸筒的内径为D_H,活塞长度L，活塞杆的直径为d_g，磁流变液体的初始粘度μ₀，步骤(3)中的V₁和F_d1，利用磁流变减振器的运动速度、流量、节流压力及阻尼力之间关系，建立汽车半主动悬架磁流变减振器阻尼通道宽度h的设计数学模型，即：$(16+K)h^4-({\mathrm{KD}}_H+16D_H)h^3+(12D_H^2-8d_g^2)h^2+(4D_H{d}_g^2-4D_H^3)h+(D_H^4-2D_H^2{d}_g^2+d_g^4)=0$式中,$K=\frac{4F_{d1}}{3\pi {\mu }_{0}L{V}_1};$即E₄h⁴+E₃h³+E₂h²+E₁h+E₀＝0；其中，E₄＝(16+K)，E₃＝‑(KD_H+16D_H)，$E_0=(D_H^4-2D_H^2{d}_g^2+d_g^4);$解上述关于h的4次方程，便可得到磁流变减振器阻尼通道宽度h的设计值；(5)汽车半主动悬架磁流变减振器阻尼特性的仿真验证：根据汽车半主动悬架磁流变减振器的活塞缸筒内径D_H，活塞杆直径d_g，及步骤(4)中所设计的阻尼通道宽度h，利用磁流变减振器阻尼特性仿真程序，对所设计磁流变减振器在未施加控制电流时的阻尼特性进行仿真验证。