利用磁流變液系統(tǒng)減輕振動(dòng)和爆炸沖擊的座椅懸架

Y-T Choi. N M Wereley
美國(guó)馬蘭里大學(xué)航天工程系
這份手稿于2004年12月12號(hào)收到經(jīng)修改后于2005年1月13號(hào)發(fā)表

摘要：用磁流變液（MR）減輕對(duì)座椅懸架的震動(dòng)和沖擊這項(xiàng)研究已經(jīng)得到解決。為此，用在軍用車上的這種座椅的懸架，人們?cè)敿?xì)規(guī)定了一些集中參數(shù)模型，如骨盆，上肢軀干，內(nèi)臟，頭。這種模型的運(yùn)動(dòng)方程也是在人體的基礎(chǔ)上建立的?；谶@個(gè)方程，對(duì)該座椅的非線性最佳控制算法是正確的。研究人員在正弦，隨機(jī)振動(dòng)和巨大的沖擊載荷（如地雷爆炸）三種作用載荷下進(jìn)行模擬。此外，為減輕對(duì)人體的傷害，以被動(dòng)式液壓懸架和MR座椅懸架在同等條件下進(jìn)行研究比較。
關(guān)鍵詞：磁流體阻尼器，座椅懸架，人體反應(yīng)，隨機(jī)振動(dòng)，沖擊載荷

1 介紹
商業(yè)和軍事汽車行業(yè)都希望通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)來(lái)提高乘坐舒適度和安全性. 重型車輛，如軍事，農(nóng)業(yè)和工程車輛的駕駛員遭受越來(lái)越多的如地形及所附拖車，武器系統(tǒng)反沖或爆炸載荷所帶來(lái)的沖擊和振動(dòng)。這樣做的目的是為了減少駕駛員疲勞和潛在的危險(xiǎn)，以增加安全性和維持生產(chǎn)效率.而越野車,最好使人和乘客不隨車一起振動(dòng)，這樣可以提高舒適性。因此，車輛座椅懸架需要緩解和減輕從路面?zhèn)鱽?lái)給駕駛員和乘客的振動(dòng)，沖擊。三種座椅設(shè)計(jì)方法：主動(dòng)懸架，半主動(dòng)懸架和被動(dòng)懸架，被動(dòng)懸架一個(gè)主要缺陷使它需要粘彈性或液壓裝置，這限制了其性能，因其剛度阻尼或不可控的[ 1 ] 。主動(dòng)座椅懸架采用電磁，電氣，伺
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服閥并能保持高衰減性能在很寬的頻率范圍內(nèi)[ 2 ] 。然而，主動(dòng)座椅懸架需要高功率，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形態(tài)，和先進(jìn)的控制算法。最近，為了克服這些缺點(diǎn)，在主動(dòng)懸架的基礎(chǔ)上，半主動(dòng)懸架誕生了，它可是說(shuō)是繼承了主動(dòng)和被動(dòng)懸架的優(yōu)點(diǎn)。半主動(dòng)懸架像被動(dòng)懸架一樣它能限制座椅的運(yùn)動(dòng)，甚至在執(zhí)行期壞了以后，它依然能夠依靠自己的阻尼特性承受振動(dòng)。半主動(dòng)懸架座椅可以通過(guò)調(diào)整控制算法來(lái)控制作用力，這就像主動(dòng)懸架一樣，但實(shí)際上這降低了功率要求。作為一個(gè)很有發(fā)展前景的懸架系統(tǒng)，該系統(tǒng)用的是一種流動(dòng)的磁性的粒子流，在沒(méi)有磁場(chǎng)的磁共振粒子隨機(jī)分布在石油中，然而，在場(chǎng)的一個(gè)應(yīng)用磁場(chǎng)，粒子的磁共振獲得偶極矩符合磁場(chǎng)和形式鏈。粒子鏈形成的屈服應(yīng)力的液體是完全可逆的[ 3 ]，