传统的被动悬架系统不能根据车辆不同的行驶工况及复杂的道路情况实时进行所需阻尼力的调整,不能兼顾车辆行驶时的操纵稳定性及舒适性。而半主动悬架系统则能实时匹配悬架所需的阻尼力要求,根据实际情况进行调整。作为半主动悬架系统执行元件的磁流变减振器因其结构简单、阻尼力可控、输出阻尼力大、响应速度快、动力可调系数大、控制相对简单、能耗低等优点,成为目前半主动悬架的主要研究方向。本文以磁流变减振器的最大阻尼力和最大动力可调系数为目标函数,以活塞总成结构各参数为优化变量,分析得出对最大阻尼力及最大动力可调系数的影响因素。运用多目标遗传算法并利用mode FRONTIER多目标优化软件,对磁流变减振器结构进行优化设计,并利用磁场仿真软件Ansoft Maxwell对优化结果进行磁路仿真验证,得出优化后的结构平均磁感应强度大大提高。最后根据优化解自制磁流变减振器原理样机并进行工作特性试验,分析磁流变减振器的性能,通过试验验证本文减振器设计方法的可靠性。开展的具体工作如下:(1)本文根据某车型悬架减振器的要求,提出了单筒式单出杆磁流变减振器设计原理,根据所选择的工作模式及结构型式,进行磁流变减振器力学性能分析,得出阻尼力计算公式。详细阐述了磁流变减振器的结构设计过程,提出了磁流变减振器结构设计的基本原则,进行整体及各总成结构参数设计并校核;依据磁路设计理论进行磁路设计;最后初步确定满足要求的各零部件主要结构参数及材料选择。(2)根据初步设计的磁流变减振器结构参数,建立仿真结构模型并进行磁路电磁场仿真。首先对磁流变减振器的磁路饱和情况进行分析,然后通过对单双级线圈的磁路仿真对比发现双级线圈加载反向电流的磁场分布均匀且不易达到饱和,最后探究活塞总成不同的结构尺寸对阻尼通道工作间隙处平均磁感应强度的影响,结果表明:阻尼通道工作间隙大小设计在0.8～1.5 mm之间;活塞杆的半径设计在5.5～7.5mm之间;活塞外套厚度设计在2.5～4.0 mm之间;阻尼通道有效长度设计在25～28mm之间;依据本文的匝数要求,线圈槽的深度设计在5～7mm之间比较合理。(3)为了提高磁流变减振器结构设计的效率,本文采用改进的非支配遗传算法进行磁流变减振器结构参数多目标优化设计。优化结果表明:对最大阻尼力影响最大的因素为线圈槽深度和阻尼通道有效区域半长,影响最大动力可调系数的最大因素为阻尼通道间隙和阻尼通道非有效区域长度。对优化后结构的磁流变减振器进行磁路电磁仿真,验证优化后的活塞总成结构各个区域磁感应强度的大小是否符合要求,仿真结果表明:活塞总成结构优化后阻尼通道有效长度处的磁感应强度明显大于优化前的结构,优化前阻尼通道有效长度处的平均磁感应强度为460 m T,优化后阻尼通道有效长度处的平均磁感应强度为576 m T,增大了将近25.2%,大大提升了阻尼通道处的磁感应强度且没达到各材料的磁饱和强度值,符合设计目标的需求;线圈槽处即阻尼通道非有效区域长度处的磁感应强度几乎为0 m T,较大限度地充分利用阻尼通道处的磁感应强度,从而提高可调阻尼力的范围,符合设计的要求。(4)采用优化前、后的结构参数自制磁流变减振器原理样机,根据QC/T545-1999《汽车筒式减振器台架试验方法》,利用PWS-16电液伺服减振器综合性能试验台进行减振器示功与速度特性试验,通过改变减振器运动速度与加载电流的大小,得到不同条件下自制减振器输出阻尼力的大小。试验结果表明:各条件下得到的自制磁流变减振器的示功特性曲线较圆滑饱满,通过对输出阻尼力的分析,可知库伦阻尼力与粘滞阻尼力的比值达到设计要求的动力可调系数。所以设计的结构满足实际的应用需求。结构优化后的磁流变减振器输出的阻尼力力较优化前的大。其中,在0A、速度最大时,复原力提高了15.7%,压缩力提高了36.8%;在3A、速度最大时,复原力提高了3.5%,压缩力提高了21.5%。验证了本文磁路设计及多目标优化方法的可靠性,对今后磁流变减振器的设计具有一定的参考价值。