新型位移差动自感式磁流变阻尼器结构分析及功能集成研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文新型位移差动自感式磁流变阻尼器结构分析及功能集成研究学位申请人：刘丰硕学科专业：机械工程指导教师：胡国良教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已

2、经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名_______

3、___日期___________摘要新型位移差动自感式磁流变阻尼器结构分析及功能集成研究摘要磁流变阻尼器（MRD）常与位移传感器、速度传感器或加速度传感器配合组成闭环控制系统来实现对振动的高精度控制，这种阻尼器与传感器的分离设置的方式会造成系统安装空间、维护成本及复杂程度增加，而且外置式传感器易受外界温度、压力、冲击等环境影响，使得闭环控制系统可靠性降低。基于此，本文通过功能集成设计把位移检测功能和阻尼力可控功能集成在传统磁流变阻尼器中，提出并设计出一种新型位移差动自感式磁流变阻尼器(NDDSMRD)。这种功能集成设计可将磁流变技术与差动自感

4、应技术有效结合，从而进一步降低系统安装空间和维护成本，增加可靠性和实用性。本文设计了一种新型活塞头结构和阻尼信号缸体，该活塞头绕线凹槽内层缠绕阻尼励磁线圈，外层缠绕信号激励线圈，能够同时产生阻尼磁场和信号激励磁场。该设计中阻尼信号缸体兼具输出阻尼力和位移自感应的功能，为新型阻尼器的核心部件。本文重点研究不同导磁材料的阻尼信号缸体对NDDSMRD的阻尼性能和感应特性的影响。主要工作如下：（1）提出了NDDSMRD的结构模型，并建立相对应的力学模型，分析了差动位移感应原理中感应电动势与位移关系。详细叙述了NDDSMRD结构中各构件设计计算过程，依

5、据所确定的结构参数，对阻尼器磁路中磁阻计算分析。（2）利用ANSYS建立不同导磁材料阻尼信号缸体NDDSMRD的静态磁场仿真模型，获取控制电流与阻尼磁场的关系曲线；使用ANSYS电磁耦合模块对不同导磁材料阻尼信号缸体的NDDSMRD进行谐波磁场仿真，能够得到活塞位移与自感电压幅值的成线性比例关系。根据已建立的不同导磁材料阻尼信号缸体的阻尼器力学模型及阻尼磁场仿真所得数据，利用Matlab/Simulink对所设计的不同导磁材料阻尼信号缸体的NDDSMRD进行动力学仿真分析，初步得出所设计的阻尼器能够满足功能集成的要求。（3）利用LabVIEW

6、软件构建阻尼器的位移信号采集系统，通过静态拉伸试验来验证不同导磁材料阻尼信号缸体的NDDSMRD的位移自感应性能。搭建并使用阻尼器的动态性能测试实验台，对不同导磁材料阻尼信号缸体的NDDSMRD的动力性能和位移自感应特性进行试验分析。10#钢材料的阻尼信号缸体能够提升该阻尼器的阻尼性能，但会极大的削弱自感应特性；不锈钢材料的阻尼信号缸体不仅有效的提高了NDDSMRD自感应特性而且能够保证阻尼器基本的阻尼功能。通过改变阻尼器的结构和材料能够有效增大输出阻尼力和感应电压，提高MRD的工作性能，验证了该阻尼器功能集成设计的可行性。关键词：磁流变阻尼

7、器，位移差动自感应，阻尼特性，自感应性能，电磁场仿真IAbstractAnAnalysisoftheStructureandFunctionIntegrationofaNewDisplacementDifferentialSelf-inducedMagnetorheologicalDamperAbstractDisplacementsensor,speedsensor,oraccelerationsensorisofteninstalledwithmagnetorheologicaldamper(hereafterreferredtoasMR

8、D)tomakeaclosedloopcontrolsystemtocontrolvibrationaccuratelyinindustrialapplicatio