磁流变阻尼器的研究及其应用

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1、中图分类号：TH113论文编号：102870515-S143学科分类号：080203硕士学位论文*1磁流变阻尼器的研究及其应用研究生姓名刘松学科、专业机械设计及理论研究方向机电一体化指导教师周瑾教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年一月*本文得到了中航工业航空科学基金“直升机旋翼摆振磁流变阻尼器的研究”（基金编号：20125752056）的资助。NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeri

2、ngReseachonMRDamperanditsApplicationAThesisinMachineDesignandTheorybyLiuSongAdvisedbyProf.ZhouJinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。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经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航

3、空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要针对常见被动式阻尼器参数不可控的缺点，本文开展了半主动式磁流变阻尼器的研究，并将其应用于舰载设备的宽频隔振和直升机“地面共振”的抑制。挤压模式下的磁流变阻尼器常用于大阻尼小位移的场合。基于此工作模式，本文首先设计了一种磁流变阻尼器，并通过磁场定性分析和有限元数值分析验证磁路设计的合理性，同时得到了工作间隙处的磁感应强度

4、随电流和间隙大小变化的关系，并依据磁流变液的双粘性力学模型，分析该阻尼器的理论出力，为磁流变阻尼器的设计提供了理论依据。阻尼器的漏磁量、静出力、示功图是其重要的应用依据。漏磁和静出力测试结果表明，所设计的磁流变阻尼器漏磁可忽略不计，磁路设计合理；加载电流接近0.5A时阻尼器的静出力骤增，且在电流较大时，其静出力大小受磁流变液的沉降作用影响较明显。通过采集阻尼器在不同电流和激励频率下的力和位移的时域信号，处理数据得到其示功图、平均刚度和等效阻尼，结果表明：其他条件不变时，示功图的面积随着电流的增加而增加，其受激励频率的影响很小；0A电流下，阻尼器表现出一定的

5、负刚度，且激励频率越高，负刚度越大，而当电流达到一定值以后，平均刚度受激励频率影响的规律并不明显；0A电流下，在2-26Hz的激励范围内，等效阻尼受激励频率的影响较小；在0.5A和1A电流时，在2-8Hz频段范围内，阻尼器的等效阻尼受激励频率的影响较大，在10Hz-26Hz频段范围内，阻尼器的等效阻尼受激励频率的影响较小。针对舰载设备的振动工况，将磁流变阻尼器与钢丝绳弹簧并联，设计了一套磁流变隔振系统，通过仿真该变刚度、变阻尼系统的隔振性能，提出基于“状态切换”思想的半主动控制策略，并对隔振系统在“无阻尼器”和“阻尼器0A电流”、“阻尼器1A电流”、“带控

6、制器的阻尼器”四种状态下的隔振效果进行试验研究，研究结果表明，基于“状态切换”思想的磁流变半主动隔振系统，在5-60Hz激励频率范围内，瞬态最大振动传递率为103%，稳态隔振效果良好。最后，将磁流变阻尼器与圆柱螺旋弹簧并联，设计了一种隔振器，提出了隔振新思路。针对直升机“地面共振”不稳定现象，以桨叶-桨毂式的布置方式，将磁流变阻尼器作为旋翼减摆器应用到直升机系统中，并建立了“地面共振”分析模型，利用罗斯-霍尔维茨准则分析其稳定的条件，得到了系统的稳定区域。分析结果表明，磁流变减摆器能使系统稳定通过“地面共振”区域；通过一定的控制算法，同时调节减摆和起落架阻

7、尼，能为不同工作状态下的直升机提供安全保障。关键词：磁流变阻尼器，磁场，出力，示功图，刚度，阻尼，隔振，地面共振1ABSTRACTMostPassivedamperspossesssomedisadvantages,suchasuncontrollableparameters,limitedapplicationfield.Thispaperstudiessemi-activeMRdamper,andappliesittoisolatingvibrationfordevicesonboardandsuppressingtheGroundResonancei

8、nhelicopters.MRdampersonsqueezemo