一、本课题研究的目的及意义

现有的磁流变减振器磁流变液用量大，在低频时阻尼力小。设计一种新型

旋转式磁流变减振器，从结构和磁场等方面进行设计，并进行相关校核，使减振器具有磁流变液用量小、低频时阻尼大的性能，不仅能改善车辆的平顺性，也能控制车辆的操纵稳定性。

二、国外研究概况

在 Winslow（1947 年）发明电流变液（Electorheological Fluid，简称 ERF）的基础上，1948 年，美国的 Jacob Rabinow^[1] 发现磁流变效应并开始研究磁流变液及其应用装置。但在随后的几十年里，对磁流变液的研究一直处于停滞状态，主要的原因是密封技术的限制，防止凝聚和颗粒沉淀的困难。 磁流变液的发展经过一个沉寂的阶段，其工程应用直到 1996 年左右才开始发展。美国 Lord 公司和 TRW 研究所的工作最领先，马里兰大学航空系也在这一领域研究颇深。另外白俄罗斯、德国、日本、法国、韩国等国家都对磁流变减振器进行了很多有建设性的研究。 美国 Lord 公司在磁流变液应用方面起步较早，经过长期发展，成为世界上最著名的磁流变液和磁流变设备生产商，在磁流变液及其器件的研究方面取得了丰硕成果，申请了关于磁流变液及其器件的多项专利，设计并制造了多种型号的磁流变减振器，满足机械、土木、医疗等多个领域的要求。它的磁流变液和磁流变减振器是众多机构实验、测试和应用的标准。它具有自己的磁流变液研究小组Carlson^[2-3]等人重点对其在汽车减振器、离合器和制动器上的应用作出研究，设计并制造了多款磁流变减振器和制动器，性能表现十分优秀。Carlson 和 Dyke^[4]，首先设计制造了用于车辆座椅的磁流变减振器，使货车座椅的振幅降低 20%～50%，大大降低了振动对驾驶员脊柱的伤害。随即将磁流变液减振器应用于汽车的悬挂系统，理论研究及实验均表明，磁流变液减振系统可以大幅度提高汽车的平顺性和操纵稳定性。

美国马里兰大学航空工程系^[5-6]在磁流变减振器的设计方面一直处于领先地位。他们开发的汽车磁流变减振器，采用流动工作模式，单筒结构，充气补偿，这种设计的最大特点是其浮动活塞气体补偿，将补偿装置和减振器主体布置在一个筒内，便于狭小场合的使用，同时，减少了零件数量，提高了可靠性。由此成为最经典的形式广为借鉴。

三、国内研究概况

我国在磁流变减振器的研究方面起步并不算晚，从 20 世纪 90 年代中期开始，多所高校和研究院所相继开始了磁流变液的研究。复旦大学潘胜^[7]等研制了托式磁流变仪，比较了几种磁流变液在零场作用下的沉淀性，在外加磁场、屈服应力、温度、永磁材料、表面处理剂、添加剂和磁流变效应的关系，在此基础上，复旦大学与上海汇众汽车公司和上海大众汽车公司联合研发了汽车用磁流变减振器及对应的半主动悬架系统。南京航空航天大学胡海岩教授对模型研究和实际应用深入研究，完善了模型并对实际应用条件进行了数学处理，对磁流变半主动悬架的控制策略进行了改进。哈尔滨建筑大学的欧进萍、关新春^[8-12]等建立了磁流变耗能器的恢复力简化模型，并设计制造了适用于建筑物的磁流变减振器，实验表面该减振器能有效降低建筑物振动。重庆大学黄尚廉院士对磁流变液的研究起步较早，其领导的团队在磁流变液应用方面也卓有成效，廖昌荣^[13-17]等对磁流变减振器的设计和控制算法进行了研究，他们设计了适用于长安微型车的磁流变减振器，并进行了实车试验，取得不错的效果。李以农教授和郑玲教授^[18-19]在半主动悬架的控制方面取得了丰硕成果，并在磁流变减振器的设计和制造方面也积累了一定的经验。上海交通大学的振动冲击噪声国家重点实验室也对磁流变减振器的动力模型进行了深入研究。西安交通大学研制了一种磁场外置旁路式磁流变减振器，并申请了国家专利。南京理工大学的研究人员还研究过适用于火炮制动的磁流变减振器，并对其进行了控制理论方面的研究。总体而言，我国的高校和科研院所对磁流变的应用研究开展较早，发展健康，取得了丰富的成果。但是，目前我国的磁流变设备多处于实验室阶段，和世界先进水平的磁流变减振器商品化还有差距。