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磁流变减振器优化的设计计算许永兴1,曹民2(1.上海电视大学计算机系,上海200922;2.上海汇众汽车制造有限公司,上海200122)摘要:针对磁流变减振器现存磁流变液的静置沉降、油封易磨损泄漏和磁路结构不尽合理等主要问题,提出了改进措施,对磁流变减振器中电磁场的分布进行了重新配置.以PassatB5前桥减振器为设计对象,对磁流变减振器的电磁场用有限元法进行了设计计算.实验结果表明,改进设计后磁流变减振器各项性能设计计算是令人满意的.关键词:磁流变减振器;磁流变液;数值计算;电磁场中图分类号:文献标识码:241;441.3;TK413OOADesignCalculationofMagnetorheologicalDamperXUYong2xing1,CAOMin2(1.Dept.ofComputer,ShanghaiTVUniv.,Shanghai200922,China;2.ShanghaiHuizhongAutomotiveManufacturingCo.,Ltd,Shanghai200122)Abstract:Severalmeasuresareputforwardtosolvetheproblemsofmagnetorheological(MR)dampersuchassedimentationofmagnetorheologicalfluid(MRF),easyabrasionleakageofoil2sealandlowerex2citingefficiencyofpistonmagneticcircuit.ThemagneticfielddistributioninMRdamperisreconfiguredbyfiniteelementmethodforPassatB5damperasadesignobject.Thetestresultsshowthatthedesigncalculationsaresatisfactory.Keywords:magnetorheological(MR)damper;magnetorheologicalfluid(MRF);numericalcalculation;electromagneticfield磁流变液(MRF)是一种带有铁磁微粒的悬浮液体,它在可变的外磁场作用下,能在ms量级时间内明显改变该液体的粘滞性等物理特征,从而有效地控制这种液体的切变应力.当这种磁流变液切变应力控制技术应用于汽车减振器设计时,则可构造新型的磁流变阻尼可控汽车悬架减振器.该系统由于响应迅速、连续可调和工作噪音低而提高了汽车的动力性能、平稳性能和安全性能,它在该领域中的应用对汽车技术进步展示了诱人的前景1～5.但近年来对磁流变(MR)减振器的实验和试用发现,现有的用于半主动悬架的MR减振器还存在一些重要的问题有待解决:①由于MRF静置时难以避免的凝聚和沉降问题,使得车辆停置一段时间后,磁性微粒和载液发生分离,导致运动部件堵塞,车辆悬架失效;②在MR减振器工作过程中,磁性微粒对减振器油封的磨料磨损加速了减振器油液的泄漏;③MR减振器的电磁活塞大多采用单级磁路结构,为了避免磁通量过饱和,导磁轴和导磁管径向截面必须足够大,这就使导磁材料利用率降低、活塞体积质量加大,造成安装不便和成本上升.本文针对上述问题提出了改进措施,对MR减振器中电磁场的分布进行了重新配置,并用有限元收稿日期:2002208220作者简介:许永兴(19432),男,浙江鄞县人,教授,1965年毕业于西安交通大学,现主要从事偏微分方程的数值计算和计算机应用研究.电话(Tel.):021265020900;E2mail:xuyx@shtvu.edu.cn.Μ上海交通大学学报1424第38卷法对MR减振器的电磁场进行了设计计算.依赖于外加磁场的大小及分布形态,因而MR减振器有关参数的准确选择还有赖于电磁场计算结果.改进型MR减振器设计思想一个以上海大众PassatB5型轿车前桥减振器为典型例子的改进型MR减振器如图1所示.12MR减振器电磁场形态设计计算2.1电磁场计算一般方法6MR减振器中永磁铁和电磁铁所产生的磁场总体上都属于静磁场,它可采用矢量磁位A作为计算量,计算静磁场的一般方程为图1改进型MR减振器结构简图Fig.1StructureofimprovedMRdamper×(×A)=J(1)式中:Μ为导磁材料的磁阻率;J为电磁系统中作为磁动势的线圈电流密度.由于电磁活塞的电磁系统是轴对称的,所以J仅有方位角分量J=JΗΗo,从而A=AΗΗo,这样式(1)变为二维问题,可化简为如下Poisson方程:本文对以下几方面进行改进.(1)为了改善MRF的静置稳定性,首先应优选MRF材料,如改用直径相对较小、密度更接近载液、软磁特性更好