磁流變液式汽車減震器的設計

【摘要】：磁流變液（MRF）是一種智能材料，它是一種非導磁性的懸浮液，其內部充滿了帶磁極的微米級的顆粒，特性可隨外加磁場的變化而變化。設計了一種磁流變液式汽車減震器，能夠使減震器缸體上的線圈容易更換，從而較為方便的處理線圈熔斷問題，可成為一種理想的車輛半主動控制減震器，從而提高車輛的平順性和操控穩定性。

【關鍵詞】：磁流變液；汽車減震器；線圈熔斷；平順性

車輛在路面行駛過程中，需要減震器對路面起伏造成的車體振動進行吸收衰減，從而使車體上部保持平穩，提高乘坐舒適性。目前的汽車減震器種類包括被動式、半主動式和主動式減震，適用于不同類型的汽車。磁流變液減震器是近年來處于研究試用階段的一種新式減震器[1～3]，然而目前的磁流變液減震器，其缸體上集成的線圈缺乏靈活可調性，線圈發熱問題僅僅通過降熱思路進行對應，對發熱造成的導線熔斷這種極端問題完全不具有技術應對措施，只能報廢。

一、結構設計

為解決現有磁流變液減震器線圈發熱熔斷后報廢問題，設計了一種磁流變液式汽車減震器。其具體結構包括缸體、與缸體同軸分布的活塞桿和位于活塞桿中部的活塞，其特征在于：缸體外側面設置有圓周分布的第一散熱槽，第一散熱槽外圍套裝有線圈骨架，線圈骨架內設置有線圈繞組，線圈骨架內側壁設置有圓周分布的第二散熱槽；活塞的上下兩端分別布置有第一復位彈簧和第二復位彈簧；缸體頂部設置有頂蓋，底部為一體成型。缸體的上端設置有法蘭，法蘭的底部端面設置有圓周分布的銷孔；線圈骨架的上端面設置有圓周分布的圓柱銷，圓柱銷與所述銷孔對應插接固定。線圈骨架底部設置有套在缸體上的碟形彈片和底部固定環，底部固定環與缸體底部螺紋連接。缸體頂部與頂蓋之間設置有密封圈，頂蓋與缸體螺紋連接。頂蓋和缸體底部均設置有位于圓心處的通孔，活塞桿的上下兩端分別穿過所述頂蓋和缸體底部。缸體內設置有空腔，空腔內填充有磁流變液；活塞上設置有均布的篩孔。

二、工作過程

線圈繞組環繞成型后塞入線圈骨架內，再將線圈骨架套裝在缸體外部，線圈骨架上端插接、下端軸向鎖緊力約束，線圈繞組的電流調節便可對缸體內腔中的磁流變液改變粘度，從而使活塞在缸體內沿軸向運動使得阻尼受到控制，活塞的復位由其上下兩端的第一復位彈簧和第二復位彈簧完成；第一散熱槽和第二散熱槽對發熱的線圈繞組進行空氣冷卻，若線圈繞組因過高溫度熔斷，快速拆下線圈骨架便可以方便地更換新的線圈繞組。

三、工作效果

設計的磁流變液式汽車減震器，能夠使減震器缸體上的線圈容易更換，從而較為方便的處理線圈熔斷問題。通過將缸體與線圈骨架設置為套裝布置模式，并且一端通孔圓柱銷插接固定，另一端通過底部固定環螺紋固定約束，具有極其簡便的裝卸特點；通過在缸體外側面設置有第一散熱槽，在線圈骨架內側面設置有第二散熱槽，從而可以有效地對線圈進行散熱，提高減震器的使用穩定性。

四、結語

近年來，隨著智能材料制備技術的進步，磁流變液材料表現出了優良的性能，如：屈服應力大、響應速度快、變化過程可逆、工作溫度范圍寬、兼容現有液壓系統和污染的不敏感抗性等，從而使在機械制造、建筑材料、特種加工、深海設備等領域得到廣泛[4～5]。目前，對于半主動懸架及主動懸架，減震器阻尼的調整主要通過改變減震器伸張與壓縮行程腔之間的通流面積，該方式結構復雜、制造成本高且控制靈敏度低。設計的磁流變減式汽車減震器，在外加磁場的作用下，阻尼特性變化范圍大，且阻尼可調及可控，并能夠使減震器缸體上的線圈容易更換，從而較為方便的處理線圈熔斷問題，成為理想的車輛半主動控制減震器，大大提高了車輛的平順性和操控穩定性。

參考文獻：

[1]楊禮康.基于磁流變技術的車輛半主動懸掛系統理論與試驗研究[D].浙江大學，2003.

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