磁流變阻尼器工作原理及結(jié)構(gòu)分析概述磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。1-蓄能器2-膜片3-磁流變液4-環(huán)形節(jié)流通道5-線圈6-密封圈7-線圈導(dǎo)線磁流變阻尼器的典型結(jié)構(gòu)圖STYLEREF1\s2.SEQ圖\*ARABIC\s11磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)通電線圈經(jīng)過活塞桿從內(nèi)引出，固定在活塞桿與導(dǎo)線孔中間間隙的部位。為保持線圈在工作環(huán)境中不會(huì)輕易受到改變，將其纏繞在了活塞上的固定凹槽上?；钊庖恢苁墙?jīng)過特殊加工形成的具有特定樣式的環(huán)形空間，被稱之為磁流變阻尼器的節(jié)流通道，節(jié)流通道一般有旁路式、蜿蜒式或折疊式等不同的設(shè)計(jì)方案，其目的始終在于連接磁流變阻尼器左右腔室，本文采用的磁流變阻尼器使用的旁路式節(jié)流通道。磁流變阻尼器內(nèi)部不僅有牛頓流體磁流變液，也會(huì)存在高壓氣體以便調(diào)節(jié)內(nèi)部磁流變液的物理特性。相較于一般的液壓阻尼器，磁流變阻尼器在基本結(jié)構(gòu)上與之有很多相似的地方，因?yàn)槎弑举|(zhì)上都是利用了流體的阻尼特性而制作的。不同點(diǎn)在于，磁流變阻尼器的節(jié)流通道即使種類多變，但整體而言依然只是環(huán)形的單一簡(jiǎn)單的流體通道，不像液壓阻尼一樣會(huì)在流體通道中加入更為復(fù)雜的裝置（例如液壓閥等）輔助其完成性能價(jià)值。另外，二者之間最大的區(qū)別在于磁流變阻尼器性能多變，在外加磁場(chǎng)的變化下能體現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)，所以會(huì)在活塞上纏繞線圈以便于通過勵(lì)磁電流改變磁流變液所受磁場(chǎng)的大小。相對(duì)而言，因?yàn)榇帕髯冏枘崞鞯闹饕阅荏w現(xiàn)在了施加了勵(lì)磁電流后因磁場(chǎng)改變而產(chǎn)生物理性質(zhì)改變的磁流變液上，所以其外部包裹的結(jié)構(gòu)反而不需要過于復(fù)雜的設(shè)計(jì)，只需要保證流體通道中的磁流變液移動(dòng)盡量保持不受到腔缸體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的阻礙，使得其性能在固定的勵(lì)磁電流影響下長期保持一定穩(wěn)定的狀態(tài)。整體零件加工的精度也不需要追求極高的標(biāo)準(zhǔn)，這使得磁流變阻尼器在加工上顯得比較容易。磁流變液的密封環(huán)境一般由兩個(gè)部分構(gòu)成，一是缸體與端蓋之間使用常規(guī)的O型圈密封，屬于靜態(tài)密封；二是活塞與缸體之間使用唇形密封圈，屬于滑動(dòng)密封。二者結(jié)合保證了磁流變液在阻尼器使用階段的穩(wěn)定性。磁流變阻尼器的工作過程是一個(gè)連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在外加勵(lì)磁電流的激勵(lì)下，改變了磁流變液的阻尼剛度等物理性質(zhì)，使得所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度與加速度產(chǎn)生變化。在往復(fù)運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離原點(diǎn)的過程中，勵(lì)磁電流增大，阻礙其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)；當(dāng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)回歸原點(diǎn)是，勵(lì)磁電流減小，加快其恢復(fù)效率?；钊诟左w中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，磁流變液會(huì)在流體通道內(nèi)流動(dòng)，并通過連接左右腔室的節(jié)流通道完成各個(gè)位置的磁流變液的交換流動(dòng)。通電后，流體通道內(nèi)形成一個(gè)環(huán)形的磁場(chǎng)，如圖2.2所示，在流體通道內(nèi)的磁場(chǎng)方向與對(duì)應(yīng)區(qū)域的磁流變液流動(dòng)方向是相互垂直的狀態(tài)。磁流變液在磁場(chǎng)中形成“磁鏈”，不再是一般的牛頓流體，而是Bingham半固體的狀態(tài)，并產(chǎn)生了能夠控制的阻尼力。圖STYLEREF1\s2.SEQ圖\*ARABIC\s12流體通道內(nèi)磁場(chǎng)分布示意圖由于本文所用的磁流變阻尼器工作模式是通過活塞的運(yùn)動(dòng)與磁流變液之間形成相互運(yùn)動(dòng)的剪切工作模式，所以上述磁流變阻尼器所產(chǎn)生的阻尼力，包括了磁流變液的庫倫阻尼力（與磁流變液的剪切屈服強(qiáng)度相關(guān)）、粘滯阻尼力（與磁流變液的粘度相關(guān)）以及活塞運(yùn)動(dòng)過程中與磁流變阻尼器筒體結(jié)構(gòu)之間的摩擦力。在磁路允許范圍內(nèi)，通過改變外加電流的大小，可以改變磁流變液的物理性質(zhì)，即改變了其剪切屈服強(qiáng)度，從而可以達(dá)到對(duì)于阻尼力的調(diào)節(jié)作用。磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)包括了阻尼器外殼、活塞單元和活塞桿，如圖2.3所示。圖STYLEREF1\s2.SEQ圖\*ARABIC\s13磁流變阻尼器模型活塞單元的具體外形尺寸如圖2.4所示，數(shù)據(jù)由表2.1列出。圖STYLEREF1\s2.SEQ圖\*ARABIC\s14活塞單元的結(jié)構(gòu)尺寸

表STYLEREF1\s2.SEQ表\*ARABIC\s11活塞單元主要尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)符號(hào)數(shù)值活塞桿半徑r15mm磁環(huán)半徑r218.5mm活塞半徑R25mm活塞長度L35mm流體通道長度L19mm磁流變液腔體外絕磁壁厚度t1mm本文所用磁流變阻尼器的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)由表2.2列出，整體組件實(shí)物圖見圖2.5所示。表STYLEREF1\s2.SEQ表\*ARABIC\s12磁流變阻尼器相關(guān)技術(shù)參數(shù)參數(shù)數(shù)值筒體外徑60mm活塞工作行程±18mm磁流變液腔室容積98.1ml質(zhì)量4.3kg工作電流范