磁流变减振器油针优化设计仿真分析研究.pdf

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1、《装备制造技术}2014年第3期磁流变减振器油针优化设计仿真分析研究祝世兴。刘冰(中国民航大学，天津300000)摘要：作为油液减振器的阻尼调节元件，油针对调节系统的阻尼力起到比较重要的作用，在飞机起落架减振器的结构设计中，油针结构已经被广泛使用。针对基于磁流变原理的、带有油针的磁流变减震器中的油针进行了设计，提出了几种不同结构的油针设计方案，并利用FLUENT软件进行了仿真分析，结果表明：带环形阻尼槽的油针其阻尼性能要远优于不带环槽的油针，圆锥形环槽要优于圆柱形环槽油针。关键词：磁流变减震器；圆锥形环槽；圆柱形环槽；油针；优化设计中图分类号：TB535文献标识码：B

2、文章编号：1672—545X(2014)03—0253—03磁流变液作为一种新型智能材料，已在汽车、建据流体力学阻尼力产生机理，即油针在阻尼通导中筑、航空、机械、医疗等领域已经进行了卓有成效的往复运动时，在阻尼通道上下压差的作用下，磁流变工程实践应用【”，相比于普通油液减振器具有明显的液在流经阻尼槽后，其体积膨胀，速度也会降低，加优点，如结构简单，响应速度快，阻尼力较大并能够之矩形截面内漩涡的耗散作用，动能转化为热量，从连续可调，是一种典型的可控液体减振器f21。由于磁而实现增加阻尼力的作用。通过以上分析，本文设计流变减振器的优良特性和良好应用前景，对其阻尼了两种不同

3、结构的、带有周向环槽的圆锥形和圆柱力影响因素方面的研究也越来越受到重视[3]。形油针，其结构如表1所示。在油液减振器的设计中，经常需要使用油孔结构来产生并调节阻尼力，而圆锥形油针在行程中可以自行调节油孔和阻尼大小，应用较多较为成熟，简单可靠并且几乎不需要维护。而文献【4]首先将这此结构引入磁流变减振器的设计中，使用的是光滑表面的圆锥形油针，但通过实验表明，此种结构的油针阻尼力变化范围有限，调节功能不强。鉴于以上情图1新型磁流变减震器结构简图况，本文设计了两种带有环形槽的圆锥形和圆柱形油针，使用FLUENT软件进行仿真，分别讨论了引人表1三种油针设计方案环形沟槽和改变形

4、状后油针对阻尼性能的影响。名称形状方案1：光滑表面锥形油针0_-{1油针的结构设计方案2：多环槽表面圆锥形油针∞疆k’!’．~zlJ；l期硎一一方案3：多环槽表面圆柱形油针川文献[4]设计的基于磁流变原理的减震器结构如图1所示。该减震器的油针使用的是光滑表面圆锥2磁流变减震器建模及仿真分析形结构，其作用是在活塞运动时，油针可以在运动行程中改变油孔的面积，从而达到根据行程调节阻尼2．1磁流变减震器建模力的目的。根据磁流变减震器的结构和受力分析，飞机起针对这种油针阻尼力变化不大的缺点，本文根落架减震器的力学模型如图2所示[4】。收稿日期：2014-01—11基金项目：基于

5、磁流变原理的飞机起落架减震性能分析与测试(项目批准号：61172013)作者简介：祝世兴(1958一)，男，黑龙江人，教授，硕士研究生导师，主要研究方向：为飞机起落架震动控制，飞机维修理论与技术。253EquipmentManufacturingTechnologyNo．3，20143002502ool5Olo0500UU．)lI．)time(s)图4光滑表面锥形油针阻尼力／时间曲线mm2．2几种油针仿真结果对比分析IJ：在其它条件不变的条件下，将减震器的光滑表面mm图2起落架磁流变减震器的力学模型锥形油针分别替换为多环槽表面圆锥形油针和多环一一由该模型得出的起落架磁

6、流变减震器的运动微鲁槽表面圆柱形油针，三种油针的工作长度相同，即。分方程式为：一XA=0，起始点的初始速度分别为：10mm／s，5mm／s，2．5mm]s时的情况下，求得的阻尼力如表2所示。表2o一=0时o在不同速度下的阻尼力油钎j——一．、．～—霉lOmm／85n3~／82．5／lm]8经推导可得：方案1：光滑表面锥形油针28lNl7．5Nl1．2N方案2：多环槽表面圆锥形油针3l7N33．2N25．3N方案3：多环槽表面圆柱形油针338N55N32N-=争z时，得到三种情况下。在油针上由于m。>>m，忽略减震器活塞杆相关部件和连投影点在10mm／s，5mm／s，2

7、．5mm／s时阻尼力如表3接的影响后该模型可简化为：所示。S=．一=一生(3)表3。一=f时。在不同速度下的阻尼力大小，n1其中，油j————～堕牟lOmm]s5mm／s2．5mm／s方案1：光滑表面锥形油针328N38．9Nl74N为总阻尼力；方案2：多环槽表面圆锥形油针346N48N29．3Nm。为总体结构加载在起落架上的重量。方案3：多环槽表面圆柱形油针36lN725N49．7N在本文中，为研究方便，将简化为油针处所受由以上分析此结果可以看出，与光滑表面锥形的粘性力加以研究。为直观地比较方案之间阻尼力油针相比，多环槽表面圆柱形油针具备了可以提高