一、本课题研究的目的及意义

随着汽车工业的发展，人们对汽车的操纵稳定性和平顺性的要求越来越高，这就对悬架系统提出了新的要求。提高车辆的平顺性主要依靠较软的悬架系统来缓冲路面冲击，而操纵稳定性则需要较硬的刚度和阻尼抑制车辆的俯仰和侧倾等运动状态，二者的矛盾成为汽车悬架设计最重要的问题。传统的汽车悬架主要由弹性元件、阻尼元件和导向元件组成，这种悬架系统是针对特定的路面状况和汽车运行状况进行设计的，但减振器作为悬架系统的重要组成部分，传统被动减振器特性不能随外界条件和车辆状态而变化，使得其应用范围受限^[1]。主动悬架能够对许多相互矛盾的悬架特性进行最佳协调，实现真正意义上的最优控制，但它会使悬架系统的复杂程度，制造成本和能量消耗大幅度提高。半主动悬架不仅能量消耗较低，而且结构简单、成本低廉、可靠性高，在大多数情况下具有与主动悬架相近的特性。而磁流变液^[2](Magnetorheolological Fluids，简称MRF)为代表的新型智能材料的出现使半主动悬挂系统的实现成为了可能。

磁流变减振器通过改变外加磁场，进而控制磁流变液的表观粘度来实现对阻尼系数的调节。采用这种阻尼连续可调的磁流变半主动悬架能有效降低车身加速度、车轮动载荷，从而提高汽车的平顺性和操纵稳定性。磁流变减振器具有输出阻尼力大、调节范围宽、响应速度快、能耗低等特点^[3]，成为半主动悬架系统的最佳执行器。磁流变减振器根据系统的振动特性产生合适的阻尼力，在没有磁场作用的情况下，磁流变减振器相当于传统的被动减振器，具有很强的可靠性。

随着我国家用轿车的迅速普及，消费者对汽车的平顺性和操纵稳定性有了更高的要求。安装有磁流变减振器的半主动悬架系统结构简单，能耗小，成本低，可靠性高等特点，越来越受到各大汽车厂商的关注。设计开发磁流变减振器对提高汽车产品的技术性能具有重要的意义。

二、国外研究概况

美国的Jacob Rabinow在1948年发现磁流变效应并开始研究磁流变液及其应用装置^[4]。

美国的Lord公司和TRW研究所的工作处于领先位置，马里兰大学航空系在磁流变领域研究颇深。另外德国、日本、白俄罗斯、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公司的Carlson^[5]和Dyke首先设计制造了用于车辆座椅的磁流变减振器^[6]，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Virginia Tech的Mehdi Ahmadian，James A Norris^[7-9]对磁流变减振器也进行了多年深入研究，他们采用了ANSYS软件对磁路结构进行2D磁场分析，分别获得磁路部分磁场强度、磁感应强度分布结果和磁力线走势结果，并根据模拟结果对磁路结构的关键部分进行了几何外形改进。试验结果表明，在加工条件允许的情况下，对磁路关键结构进行聚磁处理，能使磁流变减振器的输出阻尼力大小增加，并能提高其响应速度。