微型半主动减振器结构设计与分析开题报告

全文总字数：6724字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的

减振与人们的生产和生活息息相关，在生产中，精密机械手的定位和抓取工作除了设计固定的工作线路外克服外界的振动噪声是另一难题。在生活中，载具的减震悬架保证了乘客的舒适度。大到建筑桥梁抗震系统，小到智能手机的保护壳都体现了减振的重要性。在工程领域，磁流变阻尼器(magneto-rheological damper)是普遍应用在震动控制系统中以减小振幅和缩短振动时间的装置。其主要工作原理是通过调节励磁线圈中的电流来控制磁场强度，使得在阻尼间隙间自由流动的磁流变液(magneto-rheological fluid)固化为半固体状态以获得可以控制的阻尼力[1]。磁流变液的变化是通过控制电流可控且可逆的，且响应时间短以毫秒记。其效能高于传统阻尼器，具有结构简单、能耗低等优点。磁流变阻尼器不仅在提供可变阻尼力的能力方面具有优势，而且还具有故障安全装置。如果控制系统中存在故障，根据内部磁流变流体的状态特性，在某些性能参数范围内的磁流变阻尼器仍可以作为被动阻尼系统运行。从而磁流变阻尼器如今常用于多层建筑、桥梁的减震系统和车辆抗震等军用和民用领域。本研究目的在于设计一个在有体积限制的的条件下可以有效减弱低载荷引起的震动的磁流变阻尼器。

1.2研究意义

2. 研究的基本内容与方案

2.1 设计的基本内容及目标

本设计拟完成在低负载，中小型结构振动环境下工作的微型半主动磁流变阻尼器的结构设计包括零件类型及尺寸、装配方式等并通过仿真分析和验证设计的可行性和有效性。根据磁流变阻尼器设计准则，通过各种不同结构设计的比较，选取合适的结构进行微型磁流变阻尼器的设计。对所设计的磁流变阻尼器进行有限元分析，在阻尼器阻尼通道中磁场合理分布的前提下，优化磁流变阻尼器的尺寸结构及主要部件的选材。通过强度校核检验设计的可行性。

2.2 拟采用的技术方案

本设计将以分析工作环境及负载情况为起点，选取或构思适合的磁流变阻尼器基本结构和工作类型。假定设计要求的大致尺寸和用途后在新型磁流变阻尼器及半主动控制设计理论[11]的指导下设计包括缸体、活塞、液压杆在内的各零件具体尺寸和磁流变液的材料。根据所选取的尺寸和材料计算建模所需的参数。在参考新型磁流变阻尼器及半主动控制设计理论[11]完成磁路设计后使用ANSYS软件进行磁路有限元分析，以已设计或预设的参数建成双sigmoid模型，在Matlab软件中输入符合工况的不同种类的输入信号作为速度输入，如正弦函数信号、阶跃信号和噪声信号等等，获得输出的阻尼力后带入质量得到 加速度以讨论验证是否满足振幅、响应时间等设计要求。通过AutoCAD软件建模并校验尺寸的合理性并校核各零件材料强度。如不满足但接近设计要求，则对磁流变阻尼器参数进行调整并再次检验。如与要求相差较大，则选取对结果影响较大的几个参数分组校核并相互比对，最后采用插值法选取符合设计要求的参数。完成设计。

设计流程图如下：

3. 研究计划与安排

第1周 查阅参考文献，完成英文翻译；

第2周 查阅相关参考文献，完成开题报告；

第3-4周 完成总体方案设计；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]e. mohan, u. natarajan, experimental investigation on boring tool vibration control using mr fluid damper [j]. journal of advanced manufacturing systems ,2016, 15(1): 13–25.

[2] kim k, chen z, yu d, et al. design and experiments of a novel magneto-rheological damper featuring bifold flow mode［j］. smart materials and structures，2016，25(7) : 1-10．

[3] zemp, r., llera, j. c. d. l., saldias, h., weber, f. development of a long-stroke mr damper for a building with tuned masses [j]. smart materials and structures, 2016, 25(10): 1-17.