基于MATLAB的液压减震器与新型磁流变减震器的对比分析

谢禹琳+谷腾飞+齐小宝

摘要：介绍传统液压减震器和新型磁流变减震器的结构特点，基于MATLAB全面比较了传统液压减震器和新型磁流变减震器各自的优势，进一步阐述了新型磁流变减震器在汽车悬架中推广应用的必要性。

关键词：磁流变液；减震器；液压阻尼特性；仿真

0引言

随着时代的发展和汽车保有量的增加，人们对于汽车的舒适性也有了更高的要求。作为汽车总成的重要组成部分——减震器，能缓和由于路面不平所带来的冲击载荷，提高舒适性，本文将会对磁流变减震器和目前国内外广泛应用的液压减震器的性能特点进行分析比较。

1液压减震器与磁流变减震器的结构特点

传统液压减震器由活塞杆、活塞、阻尼缸筒、阻尼弹簧、阻尼孔、和压缩阀片等构件组成，当液压减震器是在受压时，液压油通过流通阀片与压缩阀片改变腔室内的容积。[1]在压缩和伸张行程中，减震器中的工作液流经阀片时，这些阀片便对工作液节流形成对悬架压缩运动和伸张运动的阻尼力。磁流变减震器中的工作液为磁流变液，它的粘性状态能够由外部磁场控制，因此通过控制磁场大小就能改变液体的剪切应力，从而变减震器的阻尼力。

2磁流变减震器与传统液压减震器的对比分析

2.1传统液压减震器阻尼力的分析

传统的液压减震器的阻尼力会由于行程的改变而改变，分别有复原行程与压缩行程两个阶段。在這里，我们主要研究复原行程中的阻尼力变化。

在复原行程，A腔中的液压油会通过阻尼孔进入B腔之中，同时不足的部分将会通过C腔中的油夜通过补偿阀进行弥补。在运动过程中通过产生阻尼力，起到减震作用。

因此，流过复原阀的阻尼力为[2]：

（1）

阻尼孔产生的阻尼力为：

（2）

通过上式（1）与（2），可得出复原阻尼力总大小为：

Ff=Fy+Fn

2.2磁流变减震器的阻尼力分析

选用剪切阀式磁流变减震器作为阻尼力的分析对象，建立数学模型进行分析。由于在外加磁场的作用下，磁流变液会表现出Bingham流体的特性，在减震器运动时的阻尼力可以看做是由流动模式与剪切模式二者的叠加，

（5）

2.3磁流变减震器与液压减震器的仿真分析

用MATLAB进行仿真分析，由于减震器的仿真分析只涉及到了该软件中最基本的功能，所以仿真是在M文本编辑器下进行运行调试，在SIMULINK下进行仿真分析。

MATLAB仿真分析

通过上图我们可以看出，磁流变减震器在行驶速度较高、路况较差时，起到的减震作用较液压减震器效果更为明显。

4总结

随着磁流变技术综合性能的不断提高，磁流变减震器将会在汽车上应用[4]。新型磁流变减震器通过外部磁场改变磁流变液的粘性，从而改变阀片对磁流液的阻尼力的大小。这种工作方式不仅打破液压减震器中固定阻尼系数的局限，而且新型磁流变减震器的反应速度远远大于传统液压减震器，使汽车行驶更加安全和舒适。但不能忽视的是新型磁流变减震器结构较液压减震器更为复杂，国内新型磁流变减震器技术尚不成熟。

参考文献：

[1]陈家瑞.汽车构造：下册[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]单春贤，仲敏波，吉恒松，等.摩托车筒式减震器液压阻尼特性的模拟与仿真[J].江苏大学学报：自然科学版，2007，28（01）：25-28

[3]王金刚，等.磁流变阻尼器阻尼性能仿真研究[J].石油机械，2006，34（10）：19-23

[4]王冰，韩冰源，王岩，等.汽车磁流变减震器研究综述[J].森林工程，2008，24（07）：39-43endprint