汽车磁流变阻器的力学实验探究

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振动模型组成本实验台由质量块、传感器、前后悬挂系统、激励系统及台架组成，振动模型示意图。质量块m为履带车辆原型的1/100，靠托盘上的钢杆和弹簧支撑。悬挂系统装在弹簧支撑的质量块和托盘之间，且悬挂系统包括两个相互平行的悬挂弹簧k和一个磁流变阻尼器c，均位于质量块中线上。激励系统由凸轮机构、动力源等组成，激励系统的动力源选用调速变频电机，链条传动，带动凸轮做圆周转动从而使托盘运动，进而带动质量块上下运动，对减振器产生激励。

振动模型参数计算为确定模型的结构参数，必须遵循以下的基本原则，即模型与原型之间应满足相似定律的要求。为此首先分析和确定系统的相似准数。设计原理凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的密切接触，在运动时可以获得任意预期运动，可模拟车辆行驶的正弦路面，获得符合试验需要的激励输入。通过试验验证，利用visualbasic编程设计的激励系统模拟正弦路面波长准确、加工经济，满足了试验需要。经过履带或轮式车辆多次碾压过的土路，其最典型的路面轮廓可以概括为各种幅值与圆频率下简谐路型的叠加。

履带车辆在实际行驶过程中地面比较复杂，要将各种道路的不平面全部考虑是不可能的，所以只选取最典型的不平面作为干扰的输入。假定车辆通过的路面圆频率和高程为定值，并忽略履带的影响，此时悬挂系统得到的激振（路面）函数为：f=hsin（2lx）。根据运动的相对性，当半径为r的负重轮在路面函数f=hsin（2lx）上作匀速运动时，其轴心处的运动轨迹也同该函数，所以外缘轮廓线为=r-hsin的凸轮在水平面以相同速度运动时轴心处的运动轨迹也是该函数。用作图法设计如所示盘形凸轮，其简谐波符合余弦加速度运动规律，理论轮廓线用极坐标表示为：=r-hsin（k1）。

根据俄罗斯的统计资料，连续起伏路面平均波长为7m～16m，路面最凸与最凹的差程为0.2m～0.4m.根据相似比，凸轮外缘模拟的典型正弦路面的模拟波长应取模拟波长l=70mm～160mm，模拟波高h=1mm～2mm.实例按照gb/t276-1994初选60000系列型号轴承，内径为30mm，外径为42mm，宽7mm.此时取模拟波长l=160mm，h=2mm，轴承外半径r=21mm，由r=k1∫l01+2dx2，计算得基圆半径r1=12.7809mm.由于凸轮承载较重，要求其轴径较大，另外考虑到需减去相应的球轴承半径量，因此，取模拟波的个数k1=5，即凸轮旋转一周，在理论轮廓线处获得5个模拟波长。计算得理论轮廓线半径r2=63.9045，取64mm.此时理论轮廓线极坐标方程为=64+2sin（5），实际轮廓线为=64-21cos+2sin（5），压力角为=arctan（10cos（5）64）。通过用vb对autocad二次开发，程序运行后生成如所示的results.scr文件。其中虚线代表理论轮廓线，实线为实际轮廓线。

scr格式生成的凸轮轮廓线3状态监测及控制系统状态监测系统原理。状态监控系统的传感器采用了加速度传感器、线位移传感器以及力传感器。采集卡选用usb2000a型，卡上装有12bit分辨率的a/d转换器，为用户提供了32路单端和16路双端的模拟信号输入通道。采集卡自带时钟和定时器，在设定首、末通道后，模拟量从接口输入，经放大器输出到a/d转换器，转换结果写入存储器fifo，最后经usb系统将数据送入计算机。传感器采集振动台和激励源信号，调理后经采集卡输入计算机，在基于labview的虚拟仪器测控平台上进行处理和分析，然后根据减振要求，计算出需要的控制电流的大小，再通过虚拟仪器控制可调电源的输出，控制阻尼力的大小来实现减振。

结束语运用相似理论设计的基于简谐激励的半主动悬挂系统模拟试验台，能够针对履带车辆行驶的常见路面进行模拟。本文根据几何相似及动力学相似的原则，讨论了振动试验台的设计原则并进行了参数计算。对其激励的输入，从原理到实例进行了分析，探讨了状态监测及控制系统的原理及实现方法。

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