本發(fā)明屬于汽車減震
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種節(jié)能式磁力變減震器。
背景技術(shù)：
：磁流變減震器是一種以可控液體磁流變液作為工作介質(zhì)的新型半主動減震器，裝有磁流變減震器的半主動懸架可有效地提高汽車的乘坐舒適性和行駛安全性。這種新型的減震器具有多種優(yōu)點，不僅可以實現(xiàn)阻尼的連續(xù)可調(diào)，還具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單等多種特點。附圖5-6為普通壓差式磁流變減震器的結(jié)構(gòu)示意圖。磁流變減震器的阻尼力f由遵循牛頓液流定律的粘性阻尼力δfη和可控的庫侖阻尼力δfτ組成，其計算公式如下(1)：μ0—磁流變液的零磁場粘度。l—阻尼孔的有效長度；ap—活塞的有效作用面積；v0—活塞運動速度；h—壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔的高度；w—阻尼孔的總寬度；k，β—與磁流變液相關(guān)的常數(shù)，k＝0.0618，β＝1.25；n—電磁線圈匝數(shù)；i—控制電流；ξmin—阻尼系數(shù)最小值，壓縮、拉伸過程取值不同；δξ—阻尼系數(shù)的變化值，壓縮拉伸過程取值不同。對于結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的減震器當(dāng)活塞運動速度v0一定時，其粘性阻尼力為定值，庫侖阻尼力的大小可由控制電流i決定。由汽車動力學(xué)知識可知減震器阻尼系數(shù)ξ與懸架系統(tǒng)阻尼比ψ成正比例關(guān)系，計算公式如下(2)：ξ＝2ψ√mk式中：m—汽車的簧載質(zhì)量；k—懸架剛度。根據(jù)推薦的汽車懸架系統(tǒng)在壓縮、拉伸過程中阻尼比的取值范圍可確定出減震器阻尼力的變化范圍。普通壓差式磁流變減震器結(jié)構(gòu)中，阻尼孔1，在減震器壓縮和拉伸過程中作用相同，即產(chǎn)生的粘性阻尼力相等。而由于壓縮時的阻尼力要小于拉伸時的阻尼力，為保證在拉伸過程中獲得較大的阻尼力，必須增大控制電流以擴大庫侖阻尼力，因而導(dǎo)致消耗較多電能。因此與傳統(tǒng)減震器相比，普通壓差式磁流變減震器的電能損耗的問題較為突出，也是該種減震器的最大不足之處?；谏鲜銮闆r分析，如何降低能耗，成為了磁流變減震技術(shù)的一個重點研究內(nèi)容。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種降低能耗、提高設(shè)備節(jié)能性能的節(jié)能式磁流變減震器。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種節(jié)能式磁流變減震器，包括缸體、活塞桿、活塞、電磁線圈，活塞固定安裝在活塞桿上，沿著活塞桿的軸向所述活塞由位于兩端的兩個大徑段和位于中部的小徑段構(gòu)成，活塞的兩個大徑段與缸體內(nèi)腔壁形成可滑動式接觸配合，電磁線圈纏繞于活塞的小徑段上；缸體的內(nèi)腔位于活塞的兩側(cè)分別形成壓縮腔和拉伸腔，在缸體的內(nèi)腔里封裝有磁流變液，其特征在于：在活塞的兩個大徑段上設(shè)置有沿軸向?qū)φ膲嚎s阻尼孔和沿軸向?qū)φ睦熳枘峥?，壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔均不少于兩組，且多組壓縮阻尼孔和多組拉伸阻尼孔均沿圓周方向呈均勻分布；在活塞的兩個大徑段之間位于電磁線圈的外側(cè)設(shè)置有多個隔離套筒，多個隔離套筒分布在與多組壓縮阻尼孔沿軸向?qū)φ奈恢?，使磁流變液流?jīng)壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔在活塞的兩個大徑段之間形成隔離，多個所述隔離套筒均由輕質(zhì)非導(dǎo)磁材料制成；在活塞上與拉伸腔對應(yīng)的一側(cè)端面上安裝有多組簧片閥，多組簧片閥設(shè)置在與多組壓縮阻尼孔沿軸向?qū)φ奈恢茫辉诖帕髯儨p震器處于壓縮工作狀態(tài)下，簧片閥抬起，磁流變液經(jīng)兩個大徑段上的壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔分別形成通路；在磁流變減震器處于拉伸工作狀態(tài)下，簧片閥落下，磁流變液僅經(jīng)兩個大徑段上的拉伸阻尼孔形成通路。優(yōu)選的：壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔均為與活塞呈通心設(shè)置的扇形孔結(jié)構(gòu)，其中，沿活塞徑向方向的尺寸為孔高，沿活塞圓周方向的尺寸為孔寬，壓縮阻尼孔的孔寬大于拉伸阻尼孔的孔寬，壓縮阻尼孔的孔高與拉伸阻尼孔的孔高相等。優(yōu)選的：壓縮阻尼孔為內(nèi)、外同心設(shè)置的雙層孔結(jié)構(gòu)，拉伸阻尼孔為單層孔結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的：所述壓縮阻尼孔和拉伸尼孔均為兩組，且沿著活塞的圓周方向，壓縮阻尼和拉伸阻尼孔呈90°依次交替布置；所述隔離套筒為兩個，兩個隔離套筒與兩組壓縮阻尼孔沿軸向一一對正；所述簧片閥為兩組，兩組簧片閥與兩組壓縮阻尼孔沿軸向一一對正。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：本節(jié)能式磁流變減震器設(shè)計利用粘性阻尼力承擔(dān)減震器阻尼力的極限最小值，利用庫倫阻尼承擔(dān)可變值，從而使減震器阻尼力在工作過程中處于控制范圍內(nèi)；同時考慮壓縮時的阻尼力要小于拉伸時的阻尼力，通過簧片閥、在活塞上分別設(shè)置壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔及隔離套筒的設(shè)計保證了壓縮和拉伸時獲得不同的粘性阻尼力，從而最大程度的降低庫倫阻尼力所占比重，進而減小能量損耗，提高設(shè)備節(jié)能性能。附圖說明圖1是本發(fā)明的縱向剖視圖；圖2是圖1的a-a剖視圖；圖3是圖1的b-b剖視圖；圖4是圖3的左視圖；圖5是現(xiàn)有普通磁流變減震器的縱向剖視圖；圖6是圖5的d-d剖視圖。圖中：1、缸體；2、活塞桿；3、活塞；3-1、大徑段；3-2、小徑段；4、電磁線圈；5、壓縮腔；6、拉伸腔；7、壓縮阻尼孔；8、拉伸阻尼孔；9、隔離套筒；10、簧片閥：1’、阻尼孔。具體實施方式為能進一步了解本發(fā)明的
發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：請參見圖1-4，一種節(jié)能式磁流變減震器，包括缸體1、活塞桿2、活塞3、電磁線圈4?；钊潭ò惭b在活塞桿上，沿著活塞桿的軸向，所述活塞由位于兩端的兩個大徑段3-1和位于中部的小徑段3-2構(gòu)成，活塞的兩個大徑段與缸體內(nèi)腔壁形成可滑動式接觸配合，電磁線圈纏繞于活塞的小徑段上。缸體的內(nèi)腔位于活塞的兩側(cè)分別形成壓縮腔5和拉伸腔6，在缸體的內(nèi)腔里封裝有磁流變液。本技術(shù)方案的創(chuàng)新點之一為：在活塞的兩個大徑段上設(shè)置有沿軸向?qū)φ膲嚎s阻尼孔7和沿軸向?qū)φ睦熳枘峥?，壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔均不少于兩組，且多組壓縮阻尼孔和多組拉伸阻尼孔均沿圓周方向呈均勻分布。具體的，只要保證多組壓縮阻尼孔沿圓周方向均布分布、且多組拉伸阻尼孔沿圓周方向均勻分布的情況下，壓縮阻尼孔與拉伸阻尼孔之間的分布位置不受限制，比如，壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔可采用沿圓周方向一一交替的方式分布，也可多組壓縮阻尼孔間隔一組拉伸阻尼孔，也可多組拉伸阻尼孔間隔一組壓縮阻尼孔等，另外，壓縮阻尼孔與拉伸阻尼孔的分布夾角也不受限制。本技術(shù)方案的創(chuàng)新點之二為：在活塞的兩個大徑段之間位于電磁線圈的外側(cè)設(shè)置有多個隔離套筒9，多個隔離套筒分布在與多組壓縮阻尼沿軸向?qū)φ奈恢?，使磁流變液流?jīng)壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔在活塞的兩個大徑段之間形成隔離。具體的，當(dāng)壓縮阻尼孔與拉伸阻尼孔采用沿圓周方向一一交替的方式分布或多組拉伸阻尼孔間隔一組壓縮阻尼孔的情況下，隔離套筒的個數(shù)與壓縮阻尼孔的組數(shù)一致，且隔離套筒與壓縮阻尼孔沿軸向一一對正；而當(dāng)多組壓縮阻尼孔間隔一組拉伸阻尼孔的情況下，為減少隔離套筒的數(shù)量和降低阻尼，相鄰的多組壓縮阻尼孔可對應(yīng)一個隔離套筒。多個所述隔離套筒均由輕質(zhì)非導(dǎo)磁材料制成，由于隔離套筒的內(nèi)部通道尺寸較大，阻尼可忽略不計。本技術(shù)方案的創(chuàng)新點之三為：在活塞上與拉伸腔對應(yīng)的一側(cè)端面上安裝有多組簧片閥10，多組簧片閥分布在與多組壓縮阻尼孔對正的位置，起到單向閥的作用，開啟壓力十分小。在磁流變減震器處于壓縮工作狀態(tài)下，簧片閥抬起，磁流變液經(jīng)兩個大徑段上的壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔分別形成通路，即磁流變液同時流經(jīng)壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔，此時的粘性阻尼力較小。在磁流變減震器處于拉伸工作狀態(tài)下，簧片閥落下，磁流變液僅經(jīng)兩個大徑段上的拉伸阻尼孔形成通路，即磁流變液僅從拉伸阻尼孔流過，而經(jīng)壓縮阻尼孔時被簧片閥截斷，而此時的粘性阻尼力較大。上述節(jié)能式磁流變減震器結(jié)構(gòu)中，壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔的形狀參數(shù)優(yōu)選如下：壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔均為與活塞呈通心設(shè)置的扇形孔結(jié)構(gòu)，其中，沿活塞徑向方向的尺寸為孔高，沿活塞圓周方向的尺寸為孔寬。壓縮阻尼孔的孔寬大于拉伸阻尼孔的孔寬，壓縮阻尼孔的孔高與拉伸阻尼孔的孔高相同。進一步的壓縮阻尼孔為內(nèi)、外同心設(shè)置的雙層孔結(jié)構(gòu)，拉伸阻尼孔為單層孔結(jié)構(gòu)。上述節(jié)能式磁流變減震器結(jié)構(gòu)中：壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔的組數(shù)及分布優(yōu)選如下：所述壓縮阻尼孔和拉伸阻尼孔均為兩組，且沿著活塞的圓周方向，壓縮阻尼和拉伸阻尼孔呈90°依次交替布置；所述隔離套筒為兩個，兩個隔離套筒與兩組壓縮阻尼孔沿軸向一一對正；所述簧片閥為兩組，兩組簧片閥與兩組壓縮阻尼孔沿軸向一一對正。結(jié)合上述節(jié)能式磁流變減震器，舉例分析如下：參考普通磁流變減震器尺寸設(shè)計，以santana2000車型為例，結(jié)合通用的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，再根據(jù)
背景技術(shù)：
中的公式(1)和(2)最終計算并確定了新型節(jié)能磁流變減震器的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)值，如表1所列。表1新型磁流變減震器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)通過計算得到新型磁流變減震器壓縮過程最大控制電流icmax＝0.2414a，拉伸過程最大控制電流iomax＝0.3227a，而普通磁流變減震器的最大控制電流imax＝2.44a。磁流變減震器的仿真：為研究新型節(jié)能磁流變減震器的減震效果和節(jié)能效果，將其在同等條件下與傳統(tǒng)液壓式減震器和普通磁流變減震器進行仿真對比，液壓式減震器安裝于被動懸架，新型節(jié)能磁流變減震器和普通磁流變減震器安裝于模糊控制的半主動懸架。傳統(tǒng)液壓式減震器的固定阻尼系數(shù)cs為2546.6n·s/m。利用simulink軟件對以上三種減震器進行仿真，車速u＝20m/s，路面等級為c級，仿真時間為10s，對汽車懸架的加速度值和減震器的功率值進行研究。懸架加速度值的仿真結(jié)果如曲線圖1和曲線圖2：曲線圖1新型磁流變減震器與液壓式減震器的仿真對比曲線圖2普通磁流變減震器與液壓式減震器的仿真對比對仿真結(jié)果的加速度值進行加權(quán)加速度均方根計算，得到結(jié)果如表2：表2加權(quán)加速度均方根計算結(jié)果兩種磁流變減震器功率的仿真結(jié)果如表3：表3功率仿真結(jié)果減震器種類新型節(jié)能磁流變減震器普通磁流變減震器功率值(w)2.3483.48通過仿真結(jié)果可以看出，本設(shè)計的節(jié)能型磁流變減震器在減震效果上要明顯優(yōu)于液壓式減震器，略差于普通磁流變減震器，但在節(jié)能性方面要明顯優(yōu)于普通磁流變減震器。由此可以看出，本設(shè)計的節(jié)能磁流變減震器的綜合性能較為優(yōu)異。當(dāng)前第1頁12