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磁流变半主动发动机悬置隔振性能与控制方法研究

作　者: 王雪婧
导　师: 史文库
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 发动机悬置磁流变液体键合图隔振性能半主动控制
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来由于道路条件的改善和大功率发动机、轻量化车身的应用,以及消费者对乘坐舒适性要求的提高,发动机振动引起的整车NVH问题愈发突出。因此,人们对发动机悬置元件隔振性能的要求不断提高。由于传统悬置元件很难在宽频段内满足复杂的理想隔振特性,半主动/主动发动机悬置应运而生,另一方面,智能材料的蓬勃发展也为发动机隔振技术提供了广阔的发展前景。本文研究的磁流变发动机悬置是磁流变液体与隔振技术的有机结合,属于典型半主动控制式液压悬置。磁流变悬置通过控制电流,改变悬置中外加磁场强度,进而改变磁流变液体的流动性来实现悬置动态特性的实时可控。本文分别对磁流变液体的磁流变效应、剪切屈服应力与流变性能进行介绍分析;设计一种磁流变发动机悬置结构,并建立其键合图模型、数学模型,对悬置动特性进行参数化研究;分别采用两种控制方法对二自由度发动机‐车架振动系统进行控制仿真,并对仿真数据进行对比研究。论文所做工作是针对磁流变悬置开发所进行的探索性研究,论文主要内容如下:首先论述发动机悬置理想隔振特性;回顾磁流变技术的发展历程与商业化应用,以及半主动控制策略的研究进展。分析磁流变液体的磁流变效应、剪切屈服应力与流变性能。随后,提出将磁流变液体应用到传统液压悬置隔振性能改进中的思想,分析磁流变悬置的工作原理与主要工作模式,推导流动工作模式下液体阻尼与电流变化的表达式,并且以某现有液压悬置为基础,在保持其橡胶主簧和金属支撑骨架不变的情况下,设计一种以磁流变液作为封入液体的液压悬置的结构。然后,在磁流变悬置液力模型的基础上运用键合图理论建立其键合图模型,推导其状态方程,并推导磁流变悬置动刚度和阻尼滞后角的频率变化特性表达式,应用Matlab编制程序对悬置低频动态特性进行仿真并进行参数化研究,着重分析电流强度对动态特性的影响。最后,考虑悬架等效刚度和等效阻尼,建立发动机‐车架的二自由度悬置系统模型,利用MATLAB/Simulink仿真模块建立仿真模型,分别运用模糊控制和模糊PID控制方法对悬置系统进行半主动控制仿真,得到各种工况下车架加速度和传递率的时域变化曲线,并与被动悬置系统进行对比分析,结果表明,采用适合的控制方法后磁流变悬置系统隔振性能得到较大的改进,且模糊PID控制方法控制效果较模糊控制方法更好。

磁流变半主动发动机悬置隔振性能与控制方法研究

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