基于磁流变阻尼器的座椅悬架设计与仿真

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对于长期作业和行驶在恶劣环境中的农用车辆、林用车辆以及工程车辆等非公路车辆,磁流变座椅悬架提高其乘坐舒适性是最为简单直接和经济的方法。鉴于工程车辆的非公路车辆在平坦路面上行驶时的乘坐舒适性较好,而在复杂不平路面上行驶时振动强度较大的状况,考虑到延长磁流变阻尼器的寿命和节省能量消耗,本文对座椅悬架进行了以下设计。   首先,对磁流变减振技术的机理进行了阐述,介绍了磁流变阻尼器的多种数学模型,对型号RD-1005-3磁流变阻尼器进行外特性试验和减振特性试验,根据磁流变阻尼特性测试数据,拟合了其库仑力—电流的关系曲线,为磁流变半主动悬架控制系统的设计提供了依据。   其次,建立了带有座椅的1/2车辆五自由度模型,并在B级路面条件下,利用Matlab辅助优化设计对车辆座椅的垂向刚度、阻尼值进行了优化,降低了司机在平坦路面上所承受的振动强度。   再次,在剪式座椅悬架的基础上确定了磁流变阻尼器的安装方式,对座椅悬架的动态特性进行了受力分析,得出了它的垂向等效刚度和等效阻尼的表达式,分析了悬架结构对垂向等效刚度的影响,得出了阻尼器的倾斜角,同时得出了座椅悬架的动态特性参数。   最后,针对不平度较大的D级路面和下弦激励路面,建立了磁流变座椅的模糊控制策略,并借助Matlab/Simulink进行了大量的仿真研究,仿真结果表明:采用模糊控制的磁流变座椅能够较好的抑制座椅垂直方向上的振动,较被动座椅悬架有了较大的改善,提高了座椅乘坐的舒适性。
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