车用磁流变阻尼悬置器磁场优化及控制研究

Magnetic Field Optimization and Control Research of Magneto-rheological M ount for VehicleZHA0 Zhi-gang.YAN YOU(Dept.of Mechanical Engineering，Quzhou Colege of Technology，Quzhou Zhejiang 324000，China)Abstract：As the connection between powenrain and chassis，the magneto-rheological mount is needed to bear the powertrainand produce large damping force.Magneto-rheological mount s coil can produce controllable magnetic field to adjust the vis-cosity of the magneto-rheological fluid.Aiming at the problems of existing magneto-rheological mount， in this paper，the dis-tribution of coil is rearanged in order to optimize mount S magnetic field distribution，and control strategy is loaded to verifyingvibration isolation performance of magneto-rheological mount。

Key words：magneto-rheological mount；magnetic field optimization；semi-active control；vibration isolation1 前 言许多研究及实验结果表明，发动机运行产生的二阶往复惯性力是汽车振动的主要来源。有效隔离发动机振动到车架的传递是提高整车NVH性能提升的关键。磁流变液作为新兴材料因为其优良的特性越来越多的应用于工程领域 J。

目前国内外已有许多将磁流变技术和隔振技术结合的研究，市面上也有许多磁流变阻尼减震器。但由于发动机悬置工作环境复杂且安装空间受限，因此对发动机悬置器的设计有特殊的要求。

笔者在已有磁流变悬置元件的基础上，对其磁场分布进行优化，并加载天棚控制和模糊控制，以提高悬置器性能使其满足发动机隔振需求。

2 磁流变阻尼器磁场优化磁流变阻尼器通过控制直流线圈中的电流，产生可控磁场来改变磁流变液的粘度，使其通过阻尼通道时产生剪切应力 2 J。目前大多数磁流变阻尼器的直流线圈都采用径向布置方式，为了分析径向绕组式磁流变减震器磁场分布特性，笔者在 ANSYS中建立模型，仿真用活塞和缸体的材料为电工纯铁(DT4C)，磁流变液型号选用 MRF-0l型。

选用电工纯铁因其具有高磁化强度以此提高阻尼器的动力可调范围，电工纯铁的磁化特性曲线如图1所示2.21.81.61.4州 镣 1.2栏l0。8- - / - - / - / lf0 0.5 l 1.5 2 2.5 3 3.5 4磁场强度 (Am·) x10'图 1 电工纯铁磁化特性曲线径向绕组直流线圈的每个线圈绕组的磁力线通过活塞轴、工作缸和阻尼间隙形成了闭合磁回路，因加载异相电流，故 2个并联绕组产生相对磁极形成两个独立的回路，这就产生了在阻尼通道的轴向呈现出三段分布磁场的现象，而线圈安装槽正对的通道没有磁常图2为有限元分析得出的径向绕组的磁通密度云图，直流线圈安匝数为 2660。

如图2所示，在阻尼间隙通道中出现三段式磁场分布，分别为 I、Ⅱ、Ⅲ区域，阻尼通道的其他区域几乎没有磁场分布，造成阻尼通道长度的浪费，即有效活塞长度(分布了磁场的活塞长度)缩短。且在阻尼间隙通道的两端出现了不可控漏磁现象，导致磁流变液进入阻尼间隙通道之前就开始流变反应，使得这-收稿日期：2013-04-08作者简介：赵志刚(1976-)，男，吉林农安人，讲师，主要从事汽车材料性能方面的研究。

· 50·应用与试验 2013年第3期(第26卷，总第125期)·机械研究与应用 ·图7 磁流变悬置器隔振系统模型框图( Saturation1 Zero-0rder。 Hold图 8 模糊控制器框图对棚 (图9 加载控制前后车身垂向加速度时间 (s) 时间 (s)图 10 加载控制前后传递给车身的力研究表明，磁流变悬置器在隔离低频振动的性能较隔离高频振动时要差，因此就发动机怠速工况下的振动特性进行研究。从图9、10可以看出，加载模糊控制前后，车身垂向加速度幅值从0.075 m/s 下降至0.055 m/s ，下降了约 27.0%；而由悬置器传递给车身的力从15 N下降到 11 N，下降了26.7%。

· 52·5 结 论本文提出了-种新型磁流变阻尼悬置器的设计过程，对磁流变悬置器的直流线圈进行重新安排，新结构磁流变悬置器可以使得线圈在恶劣的工作环境下得到较好的保护，提高悬置的使用寿命。此外，我们还对新型磁流变阻尼悬置器的磁场分布进行了模拟计算，结果表明新型结构磁流变悬置器较传统磁流变悬置器来说在磁场分布上解决了许多问题，大大提高了其使用性能。最终，加载模糊控制策略验证本文所设计的磁流变悬置器在隔振性能上有很大的提升。