基于磁流變懸置的發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)隔振研究-.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)作為一種動(dòng)力裝置，長(zhǎng)期以來(lái)廣泛地被車輛、船舶、飛機(jī)等運(yùn)載器所采用。受技術(shù)條件限制，目前還沒(méi)有一種動(dòng)力裝置能夠取代發(fā)動(dòng)機(jī)為運(yùn)載器提供可靠持久的動(dòng)力。但是，由于氣體爆炸的沖擊力和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性力作用，發(fā)動(dòng)機(jī)不可避免地會(huì)產(chǎn)生多個(gè)不同振源不同振型的復(fù)雜振動(dòng)，混合疊加后的振動(dòng)具有寬頻、多振源和多主頻的特征，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)成為汽車上的主要振源，影響汽車行駛的舒適性。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的隔振問(wèn)題受到大量研究者的關(guān)注，目前在隔振領(lǐng)域主要采用安裝橡膠懸

2、置或液壓懸置的方法來(lái)隔離發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)向車身傳播。但傳統(tǒng)的橡膠懸置或液壓懸置僅能在較低頻范圍取得隔振效果，難以滿足寬頻隔振降噪的要求。近年來(lái)出現(xiàn)的磁流變液懸置，具有阻尼力可調(diào)、響應(yīng)快、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)隔振的重要發(fā)展方向之一。目前，國(guó)內(nèi)外的磁流變懸置研究還處于起步階段，對(duì)于該類懸置的動(dòng)力學(xué)模型研究還未有一個(gè)公認(rèn)的準(zhǔn)確的力學(xué)模型；另一方面發(fā)動(dòng)機(jī)振源具有脈沖性，工作頻域廣，使得整個(gè)隔振系統(tǒng)具有非線性、時(shí)變性的特性，這使得隔振方

3、法的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)充滿難度。
　　本文針對(duì)由重慶交通大學(xué)所搭建的4缸4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)磁流變隔振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在國(guó)家自然科學(xué)基金的支助下（基金號(hào)51005264）采用理論分析、數(shù)值仿真以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式，對(duì)磁流變懸置的多項(xiàng)式建模、隔振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模、隔振系統(tǒng)的物理參數(shù)識(shí)別方法、磁流變懸置的參數(shù)優(yōu)化以及發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)隔振中混合控制器的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了研究。論文的主要研究工作和結(jié)論如下：
　?、訇U述了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行振動(dòng)隔離的意義，并通過(guò)回顧國(guó)內(nèi)外

4、學(xué)者和公司對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置研究的歷史和所達(dá)到的成果，間接證明了將磁流變技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)隔振系統(tǒng)的前景。介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)隔振控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中重要的系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別，模型建立，優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制方法選擇等四個(gè)方面的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展。簡(jiǎn)述了目前將磁流變技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)隔振存在的問(wèn)題，基于這些問(wèn)題，介紹了本文具有針對(duì)性的工作內(nèi)容。
　　②分析了擠壓式磁流變懸置的結(jié)構(gòu)和工作原理，并介紹了該類懸置的恢復(fù)力簡(jiǎn)化計(jì)算公式及其構(gòu)成。在此基礎(chǔ)上根據(jù)磁流變懸置耗能原理

5、，提出了一種懸置動(dòng)特性測(cè)試方法。通過(guò)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。利用該方法對(duì)磁流變懸置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得到了懸置動(dòng)特性參數(shù)的擬合方程。
　　③分析了單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的不平衡力構(gòu)成，推導(dǎo)了4缸4沖程直列式發(fā)動(dòng)機(jī)在均勻點(diǎn)火狀態(tài)下的不平衡力計(jì)算公式。建立了具有廣泛意義的6自由度發(fā)動(dòng)機(jī)隔振系統(tǒng)力學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了該隔振系統(tǒng)的6自由度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。并將該動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用于4缸4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的隔振系統(tǒng)，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行

6、分析，得到了一些對(duì)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)隔振系統(tǒng)有益處的結(jié)論。
　?、芨鶕?jù)磁流變懸置的阻尼力可控性，提出了一種新的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的物理參數(shù)動(dòng)態(tài)識(shí)別方法。該方法能在識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的慣性參數(shù)的同時(shí)識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡力，并通過(guò)數(shù)值仿真以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證了該方法的可靠性。
　?、葆槍?duì)磁流變懸置隔振系統(tǒng)的阻尼力可控而剛度不可控的特點(diǎn)，利用遺傳優(yōu)化算法優(yōu)化了各懸置橡膠剖面面積，從而達(dá)到了優(yōu)化各懸置初始剛度的目的。
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