磁流变液阻尼器的半主动闭环控制系统设计+CAD图纸(4)
磁流变液阻尼器减振控制就是一种半主动控制技术。基于磁流变液特性的突出优点，这项技术近年来得到了广泛的研究和应用。在土木工程领域、机械传动系统、航空航天系统以及机械平台系统等很多方面有广阔的应用前景。
2.4 磁流变液阻尼器在我们实际生活中应用实例
图2.3 在车轮减振中的应用 图2.4 在黄埔大桥拉锁减振中的应用
图2.5 在大型工程中的应用
3 设计计算
3.1 悬臂梁设计及计算
3. 1. 1 悬臂梁的外型及选材
悬臂梁的具体外型可参照CAD图纸中的悬臂梁图纸，其材料选用参照设计说明书，为20号钢。
3. 1. 2 悬臂梁固有频率及阻尼比确定
固有频率计算公式如下式5.1[24]：
（3.1）
式中：E为梁的弹性模量；I0为梁的截面惯性矩；F为梁的横截面积；l为悬臂梁长度；ρ为悬臂梁质量密度；An为振型系数取（A1=3.52，A2=22.4，A3=61.7）
其中：
l=500mm， E=206GPa，
， （3.2）
ρ=7.85kg/m3，F=15cm2
得1阶固有频率f=140Hz，同理可得二阶固有频率和三阶固有频率，乃至更高阶。前三阶固有频率下，悬臂梁的振动形式如图3.1所示：
图3.1 悬臂梁前三阶固有频率下的振动形式
因此取f=140Hz为固有频率。
由于系统的阻尼比ζ只能通过实验或仿真得出，又由于缺乏实验所需的悬臂梁，因此，本次对于阻尼比的值的确定采用ANSYS分析得到取值为0.0028。由理论数据得：钢铁的阻尼比范围在1E-4至6E-4，因此通过仿真取得的阻尼比是合适的。
综上得：f=140Hz，ζ=0.00028。
3. 1. 3 悬臂梁挠度计算
根据本次设计采用的固定方案，选取的挠度计算公式为下式3.3：
(3.3)
已知F=1000N，l=500mm，E=206GPa，I=22.5cm4，则Wmax=5.4mm。
3.2 支架设计及选材
本次毕业设计设计的支架包括悬臂梁支架与磁流变液阻尼器支架。其外型可参照CAD图纸中的支架图纸。在选材方面，本次选用的为铝合金。主要考虑到其密度低，但强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。
3.3 底座设计及选材
本次毕业设计设计的底座其外型可参照CAD图纸中的支架图纸。在选材方面，本次选用的为铸铁。主要考虑到其化学成分接近共晶点，所以铁水流动性好，可以铸造非常复杂的零件。另外，由于石墨比容较大，使铸件凝固时的收缩量减少，可简化工艺，减轻铸件的应力并可得到致密的组织。其次，由于铸件中带有硬度很高的磷共晶体，又能使抗磨能力进一步提高，这对于制备活塞环、气缸套等受摩擦零件具有重要意义。石墨可以阻止后动的传播，灰铸铁的消夸大能力是钢的10倍，常用来制作承受振动的机床底座。本次选用铸铁也是出于其能很好承受振动这方面的考虑。
3.4 测试系统连接件的选取及校核
本次选用的主要包括：悬臂梁与支架间紧固的两个M10×28的双头螺柱及相应的螺母和垫圈；悬臂梁与底座间紧固的两个M10×23的螺栓及相应的螺母和垫圈；磁流变液阻尼器与其支架间紧固的四个M6×32的螺栓及相应的螺母和垫圈及磁流变液阻尼器支架与底座间紧固的4个M10×28的螺栓及相应的螺母和垫圈。其中需要进行校核的仅有悬臂梁与其支架间连接的两个双头螺柱需要进行校核，其他的紧固连接件只起连接作用，其强度完全满足要求。
上一篇：FSC赛车设计发动机进气系统设计