3.2磁流变节流阀的结构设计 15

3.3磁流变节流阀的工作原理 21

3.4本章小结 24

4总结与展望 26

参考文献 27

致谢 29

1绪论

1.1课题的研究背景

1.1.1车辆高速化带来的振动问题以及车辆悬挂的重要性

自世界上第一条铁路诞生以来，铁路机车的速度一直在不断的提升，尤其是在日本建成世界上第一条高速铁路后，世界各国开始竞相发展高速列车工程，对于高速列车的研究也越来越多，而随着客运列车速度的不断提高，高速行驶的列车暴露的问题越来越多。铁路车辆的高速运行会引起列车的振动幅度越来越大，而这不仅会导致铁路车辆结构的耗损，同时振动所引起的加速度效应及车轮载荷变化也会降低列车运行的安全性和平稳性。因此，随着铁路车辆的运行速度的不断提升，对于在铁路上运行的车辆的平稳性要求也随之提高。就目前而言，国际上通用的提升列车车辆的运行平稳性的方法主要有两方面：一方面通过对既有线路的改造使其的线路等级得到提升，一方面则是通过对铁道车辆的悬挂系统进行改进以此来提高其性能。但是由于一些特殊原因，一些既有线路无法进行改造，所以设计合适的车辆悬挂系统对于提高列车运行平稳性和改善车辆性能具有特别重要的意义[1]。

1.1.2车辆悬挂系统的类型

根据悬挂系统是否可以控制，我们可以将铁道车辆悬挂系统分为被动悬挂系统、半主动悬挂系统与主动悬挂系统[2]，其中半主动悬挂和主动悬挂系统通常又可以被称作智能悬挂系统或可控悬挂系统。被动悬挂系统一般指不需要通过外界输入能量来控制输出力的悬挂系统，半主动悬挂系统一般是指只需要通过外界输入少量能量来间接控制输出力的悬挂系统，主动悬挂系统则指的是需要通过外界能量来实现直接控制输出力的悬挂系统。

（1）被动悬挂系统

早在1878年被动悬挂系统就已经诞生了，20世纪30年代后，由于汽车工业的飞速发展，这类悬挂被广泛运用在车辆上。作为发展最早的一种悬挂，被动悬挂系统是一种不需要外界输入能源的悬架型式。通常情况下，我们可以通过经验或优化设计的方法来确定被动悬挂系统的阻尼及刚度，然后再依据这些参数来设计合理的悬挂结构。由于车辆的性能在车辆行驶过程中是不变的，所以它的各类参数也没有办法根据不同的路况进行调节，也就导致了车辆运行的平稳性和旅客乘坐的舒适度受到了一定的影响。尽管如此，被动悬挂系统依旧凭借着其安全可靠、结构简单和成本低等优点，在各类铁道车辆之中得到了广泛的运用[3]。

由于被动悬挂系统与外界的激扰没有直接的关联，只与系统本身的悬挂器件的相对运动有关。因此，该悬挂系统没有办法依照道路路况、速度变化等外界因素来实现对悬挂参数进行实时的调节，只可以在一定的条件下对轨道车辆的振动进行衰减。故而尽管被动悬挂系统在一定程度上符合车辆对于动力学性能的要求，其还是无法满足高速运行的轨道列车对动力学性能的要求。

（2）主动悬挂系统

1954年主动悬挂的概念第一次被提出来，到了20世纪80年代初，尽过人们不懈努力的研究，终于可以取得了一些主动悬挂的研究成果并通过实验发现了其在提高车辆整体运行性能的优越特点[4]。主动悬挂系统凭借自身的能源依靠执行元件来实现对地面冲击力与振动的抑制。主动悬挂主要由三部分组成：控制系统、执行元件和动力源。控制系统主要包含控制单元BCU和传感器等，执行机构则主要由作动器和液压伺服系统等组成。主动悬挂的工作原理是指首先是通过传感器获取车辆行驶状态及当前激励信息并将其传递给控制单元，再由控制单元主动做出反应并将信息命令发给作动装置来产生最佳的可控悬挂力，减小车辆的加速度，抑制车体的振动，以此来保持车辆运行的平稳性和旅客乘坐的舒适性。故而这个系统是依靠控制规律来完成对地面冲击力和振动的响应[5]。