(1.昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650500； 2.云南興長(zhǎng)江實(shí)業(yè)有限公司，云南 昆明 650111)

引言

液壓缸作為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件，對(duì)傳動(dòng)性能起到至關(guān)重要的作用[1-2]。液壓缸工作行程至終端時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生沖擊，使工作不平穩(wěn)，若無(wú)合理的緩沖裝置，會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致緊固件松動(dòng)，損壞液壓缸及相關(guān)設(shè)備，縮短使用壽命等[3-4]。因此，改善或提高液壓缸的行程緩沖性能顯得尤為重要。

隨著磁性材料和磁性理論的發(fā)展，永磁體在機(jī)械、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用與研究越來(lái)越廣泛[5-6]。寇寶泉等[7]提出一種雙層Halbach永磁陣列并進(jìn)行解析分析，實(shí)現(xiàn)非常高的氣隙磁通密度正弦度，解決了高速電機(jī)中的Halbach陣列優(yōu)化問(wèn)題；吳健興等[8]提出一種電磁永磁混合結(jié)構(gòu)的氣缸非接觸式緩沖裝置，通過(guò)數(shù)學(xué)建模和仿真表明，該結(jié)構(gòu)能有效防止硬沖擊，避免損壞；司國(guó)雷等[9]提出一種永磁彈簧直動(dòng)式溢流閥，通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該閥較傳統(tǒng)溢流閥結(jié)構(gòu)更加緊湊、動(dòng)態(tài)性能更佳。

Halbach永磁陣列作為一種理想磁場(chǎng)模型，可產(chǎn)生單邊強(qiáng)磁場(chǎng)，使磁場(chǎng)能量集中于一側(cè)，最大限度地利用磁場(chǎng)。如用于直線(xiàn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，用于磁懸浮系統(tǒng)提供懸浮力等。將Halbach永磁陣列用于液壓缸緩沖裝置與傳統(tǒng)節(jié)流緩沖相結(jié)合，以提高緩沖裝置的緩沖性能，降低液壓缸的沖擊振動(dòng)和噪聲，減少疲勞損傷，延長(zhǎng)使用壽命[10]。

1 液壓缸復(fù)合緩沖裝置設(shè)計(jì)

1.1 Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)

Halbach永磁陣列常用的模型有2種：直線(xiàn)型和圓柱型。直線(xiàn)型通常又分為四模塊Halbach結(jié)構(gòu)和八模塊Halbach結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)可視為一系列組合了水平方向和垂直方向充磁的永磁體塊，可以被認(rèn)為是一系列水平磁化或垂直磁化的金屬永磁材料塊的結(jié)合，如圖1所示，永磁體內(nèi)部箭頭為永磁體充磁方向。

圖1 2種Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)

考慮到對(duì)磁場(chǎng)的要求，以及活塞和缸底處較小的空間條件，本研究采用直線(xiàn)型四模塊Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)。

1.2 常規(guī)永磁體和Halbach永磁陣列磁力仿真

利用Maxwell軟件分別對(duì)尺寸相同的常規(guī)永磁體和Halbach永磁陣列進(jìn)行磁力仿真[11]。2種永磁體均為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，相對(duì)表面積為150 mm2，厚度分別為5, 6, 10 mm。

1) 常規(guī)永磁體磁力仿真

如圖2所示為兩厚度為6 mm的長(zhǎng)方體永磁體在距離為2 mm時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度云圖。

圖2 兩長(zhǎng)方體永磁體間距2 mm磁場(chǎng)強(qiáng)度云圖

對(duì)厚度分別為5，6, 10 mm的永磁體進(jìn)行仿真，繪制2塊永磁體在不同間距下的磁斥力曲線(xiàn)圖如圖3所示。

圖3 常規(guī)永磁體磁力曲線(xiàn)

2) Halbach永磁陣列磁力仿真

如圖4所示為2組厚度為6 mm的Halbach永磁陣列在距離為2 mm時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度云圖。

圖4 Halbach永磁陣列間距2 mm磁場(chǎng)強(qiáng)度云圖

將間距不同的幾何模型導(dǎo)入仿真，對(duì)厚度分別為5，6, 10 mm的永磁陣列進(jìn)行仿真，繪制不同間距時(shí)磁斥力曲線(xiàn)圖如圖5所示。

1.3 磁力對(duì)比分析

為使磁場(chǎng)斥力真正起到緩沖作用，磁場(chǎng)斥力應(yīng)大于液壓缸活塞桿、活塞在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中密封處所受到的摩擦阻力、背壓阻力等，確保最終緩沖效果非運(yùn)動(dòng)中阻力產(chǎn)生[12-13]，經(jīng)計(jì)算，磁場(chǎng)斥力應(yīng)大于140.2 N。

圖5 Halbach永磁陣列磁力曲線(xiàn)

對(duì)比圖3和圖5，5 mm和6 mm厚的Halbach永磁陣列以及10 mm厚的方形永磁體均可滿(mǎn)足間距0.5～6 mm的緩沖條件。在相對(duì)表面積相同情況下，5 mm的Halbach永磁陣列體積最小，所占空間小，對(duì)活塞強(qiáng)度的削弱程度小。

整理5 mm厚度下的永磁體和永磁陣列磁力仿真數(shù)據(jù)繪制成的表格如表1所示，其中F1為常規(guī)永磁體磁力，F(xiàn)2為永磁陣列磁力。

表1 永磁體和永磁陣列磁力仿真數(shù)據(jù)

由表1數(shù)據(jù)繪制成磁斥力折線(xiàn)圖如圖6所示。

圖6 5 mm厚度下的永磁體和永磁陣列磁力曲線(xiàn)

由圖6可看出，在相同尺寸相同材料下，Halbach永磁陣列產(chǎn)生的磁斥力大于普通永磁體。且5 mm厚度Halbach永磁陣列在0.5～6 mm滿(mǎn)足緩沖條件，而普通永磁體僅在0.5～2 mm間滿(mǎn)足緩沖條件。本研究采用5 mm厚度Halbach永磁陣列。

1.4 液壓缸復(fù)合緩沖的工作原理

本研究設(shè)計(jì)了一種采用直線(xiàn)型四模塊Halbach結(jié)構(gòu)的液壓缸復(fù)合緩沖裝置，如圖7所示。

1.活塞桿 2.液壓缸缸體 3.活塞 4.油封 5.Halbach永磁陣列a6.活塞處圓柱形緩沖結(jié)構(gòu) 7.Halbach永磁陣列b 8.靜密封圈9.出油口 10.液壓缸缸底 11.缸底軸肩圖7 液壓缸復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)圖

工作原理：液壓系統(tǒng)中的液壓泵將油箱中的液壓油泵出，接入液壓缸有桿腔進(jìn)油口，推動(dòng)活塞3向液壓缸缸底10運(yùn)動(dòng)。無(wú)桿腔內(nèi)油液在活塞3的推動(dòng)擠壓作用下，流經(jīng)緩沖腔Ⅲ，經(jīng)孔Ⅰ，孔Ⅱ，最終從出油口9排出液壓缸，通過(guò)液壓系統(tǒng)中的液壓管路回油箱。隨著活塞3退回至液壓缸缸底10，活塞3上的圓柱形緩沖結(jié)構(gòu)6開(kāi)始由無(wú)桿腔Ⅳ進(jìn)入緩沖腔Ⅲ。緩沖腔Ⅲ的截面積小于無(wú)桿腔Ⅳ的截面積，即在無(wú)桿腔Ⅳ與緩沖腔Ⅲ的分界截面處存在截面收縮，液壓油的通流面積瞬間減小。緩沖區(qū)的活塞處圓柱形緩沖結(jié)構(gòu)6與緩沖腔Ⅲ之間形成徑向間隙，即緩沖腔內(nèi)液壓油的通流截面積小于圓柱形緩沖結(jié)構(gòu)6在無(wú)桿腔Ⅳ中的液壓油通流截面積。無(wú)桿腔Ⅳ與緩沖腔Ⅲ的分界面處的截面收縮以及緩沖腔Ⅲ內(nèi)與圓柱形緩沖結(jié)構(gòu)形成的徑向間隙均使液壓油通流阻力增加，形成產(chǎn)生對(duì)活塞運(yùn)動(dòng)的阻礙作用，產(chǎn)生緩沖效果。其中，分界面處的截面收縮起主要阻礙作用，當(dāng)活塞處圓柱形緩沖結(jié)構(gòu)6通過(guò)收縮截面后，阻力便快速下降。隨著活塞3繼續(xù)向液壓缸缸底10運(yùn)動(dòng)，圓柱形緩沖結(jié)構(gòu)6與液壓缸缸底10間距離減小，安裝于圓柱形緩沖結(jié)構(gòu)6上方形槽內(nèi)的Halbach永磁陣列5與安裝于液壓缸缸底10上方形槽內(nèi)的Halbach永磁陣列7間距離減小，磁場(chǎng)斥力增大，同樣起到對(duì)活塞3運(yùn)動(dòng)的阻礙作用，主要在圓柱形緩沖結(jié)構(gòu)6通過(guò)收縮截面后產(chǎn)生緩沖效果，與活塞慣性力抵消，從而達(dá)到減速緩沖的目的。

2 緩沖過(guò)程數(shù)學(xué)建模

將整個(gè)緩沖過(guò)程分為局部壓力損失、銳緣節(jié)流和變節(jié)流-磁場(chǎng)混合3個(gè)階段，運(yùn)用物理定律推導(dǎo)出系統(tǒng)被控對(duì)象的狀態(tài)方程，并進(jìn)行線(xiàn)性化處理，最后獲得系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型[14]。

2.1 局部壓力損失階段

第一階段為局部壓力損失階段，緩沖套與緩沖腔間位置關(guān)系示意圖如圖8所示。

圖8 局部壓力損失階段

此階段緩沖套離緩沖腔較遠(yuǎn)，油液從無(wú)桿腔流入緩沖腔，其流量方程為：

(1)

式中，Cj—— 緩沖孔流通面收縮的節(jié)流系數(shù)

Aj—— 緩沖腔有效作用面積

pv1—— 無(wú)桿腔壓力

pv2—— 緩沖腔壓力

ρ—— 油液密度

2.2 銳緣節(jié)流階段

第二階段為銳緣節(jié)流階段，緩沖套與緩沖腔間位置關(guān)系如圖9所示。

圖9 銳緣節(jié)流階段

此階段緩沖套接近緩沖腔，油液從緩沖套邊緣與緩沖孔邊緣的間隙流過(guò)，其流量方程為：

(2)

式中，Cr—— 銳緣節(jié)流的流量系數(shù)

d1—— 緩沖腔直徑

L0—— 開(kāi)始進(jìn)入緩沖到緩沖孔的距離

x—— 活塞桿位移

δ—— 緩沖套與緩沖孔腔間隙

2.3 變節(jié)流-磁場(chǎng)混合階段

第三階段為變節(jié)流-磁場(chǎng)混合階段，緩沖套與緩沖腔間位置關(guān)系如圖10所示。

圖10 變節(jié)流-磁場(chǎng)混合階段

此階段緩沖套進(jìn)入緩沖腔，流體流經(jīng)緩沖套與液壓缸端蓋間隙時(shí)由于固體壁面阻滯作用產(chǎn)生的摩擦阻力造成沿程壓力損失，此過(guò)程中的流量連續(xù)方程為：

(3)

其中，

(4)

式中，λ—— 沿程阻尼系數(shù)

SB—— 緩沖套進(jìn)入緩沖腔后的通流面積

Ck2—— 緩沖腔內(nèi)流量系數(shù)

d1—— 緩沖腔直徑

此階段還受到Halbach永磁陣列產(chǎn)生的磁場(chǎng)力作用，其磁力計(jì)算式如下：

(5)

式中，F(xiàn)磁—— 磁力

Bg—— 氣隙中磁通密度

Sg—— 氣隙面積

Lg—— 氣隙高度

α—— 修正系數(shù)

2.4 活塞桿動(dòng)力學(xué)方程

由牛頓第二定律得無(wú)磁場(chǎng)力作用的緩沖過(guò)程活塞桿動(dòng)力學(xué)方程：

(6)

式中，m—— 活塞桿質(zhì)量

F—— 活塞所受外載荷

Rf—— 與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)的摩擦力的總和

A1—— 除緩沖柱塞外無(wú)桿腔承載有效面積

A2—— 緩沖腔有效面積

βc—— 等效黏性阻尼系數(shù)

對(duì)于第三階段緩沖過(guò)程，活塞受到磁場(chǎng)和流場(chǎng)共同作用，此時(shí)活塞桿的動(dòng)力學(xué)方程為：

(7)

2.5 數(shù)學(xué)模型分析

以上數(shù)學(xué)建模中不同緩沖階段流量方程不同，因此需要在不同階段切換流量方程。當(dāng)按式(2)計(jì)算的流量小于等于式(1)計(jì)算的流量時(shí)，可認(rèn)為開(kāi)始進(jìn)入銳緣節(jié)流階段。當(dāng)進(jìn)入變節(jié)流-磁場(chǎng)混合階段后，磁場(chǎng)力F磁開(kāi)始作用于活塞上，則活塞的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程中需考慮磁場(chǎng)排斥力影響。因此，仿真時(shí)需要同時(shí)考慮流場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)活塞的作用。

3 液壓缸緩沖過(guò)程仿真分析

運(yùn)用Comsol多物理場(chǎng)仿真軟件對(duì)節(jié)流緩沖和復(fù)合緩沖過(guò)程進(jìn)行仿真，得出時(shí)間-加速度曲線(xiàn)。為判斷不同緩沖結(jié)構(gòu)的緩沖效果提供依據(jù)[15-17]。

3.1 液壓缸緩沖過(guò)程仿真初始條件設(shè)置

液壓缸的工作介質(zhì)是46號(hào)抗磨液壓油，液壓油密度取值870 kg·m-3，動(dòng)力黏度取值為0.017 N·s·m-2。永磁體為N40釹鐵硼永磁體。

假設(shè)液壓油為不可壓縮流體，假定流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程為絕熱運(yùn)動(dòng)，流場(chǎng)溫度不向外傳動(dòng)，忽略磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的磁熱能，油液流動(dòng)式不受缸內(nèi)壁粗糙度影響。

3.2 液壓缸緩沖結(jié)構(gòu)模型網(wǎng)格劃分

活塞和活塞桿、永磁體以及液壓缸外部空間采用自由三角形網(wǎng)格自動(dòng)劃分，限制網(wǎng)格尺寸最大值。流體與固體邊界處采用三層的邊界層網(wǎng)格[18-19]。液壓缸緩沖區(qū)的流體、固體網(wǎng)格劃分如圖11所示。

圖11 網(wǎng)格劃分

對(duì)磁場(chǎng)、流場(chǎng)的邊界設(shè)置是通過(guò)添加磁絕緣、壁設(shè)置為零磁場(chǎng)邊界和wall流場(chǎng)邊界。在結(jié)果中，繪制二維圖組，數(shù)據(jù)全部來(lái)自所選擇公式計(jì)算的數(shù)據(jù)集。

3.3 緩沖特性仿真與結(jié)果分析

在進(jìn)油口壓力為1.6 MPa時(shí)，針對(duì)節(jié)流緩沖和復(fù)合緩沖過(guò)程進(jìn)行仿真分析與對(duì)比。

Comsol基礎(chǔ)參數(shù)中，進(jìn)油口壓力選擇1.6 MPa，出油口壓力為0。將永磁體間距離參數(shù)化掃描，取值范圍設(shè)定為0～40 mm。按上述設(shè)置，經(jīng)后處理得到永磁鐵間距4 mm處磁場(chǎng)密度模如圖12所示。

圖12 復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)處的磁場(chǎng)密度模分布

Halbach永磁陣列在復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生單邊強(qiáng)磁場(chǎng)。

為得到活塞的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)圖，建立數(shù)學(xué)代數(shù)方程接口，研究瞬態(tài)情況下的運(yùn)動(dòng)情況[20]?；钊谡麄€(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受三個(gè)力的作用，一是有桿腔端的推力，二是無(wú)桿腔的阻礙力，三是Halabch永磁陣列間磁場(chǎng)斥力產(chǎn)生的阻礙力。運(yùn)動(dòng)過(guò)程滿(mǎn)足牛頓第二定律。將二維模型中所得磁場(chǎng)間斥力以及緩沖阻力數(shù)據(jù)集導(dǎo)入運(yùn)動(dòng)學(xué)方程中，繪制一維繪圖組。加速度與活塞所受合力直接關(guān)聯(lián)，可看出活塞運(yùn)動(dòng)中所受磁力、緩沖腔液壓緩沖力以及兩者之間的聯(lián)合作用情況，其數(shù)值正負(fù)表示所受合力方向。加速度值無(wú)變化后，即認(rèn)為活塞到達(dá)行程末端不再運(yùn)動(dòng)。如圖13所示為2種緩沖結(jié)構(gòu)的時(shí)間-加速度曲線(xiàn)。

圖13 時(shí)間-加速度曲線(xiàn)

由圖13可得，本研究復(fù)合緩沖中所采用的Halbach永磁陣列所產(chǎn)生的磁場(chǎng)斥力在活塞行程接近末端時(shí)起到明顯的作用，相較僅節(jié)流緩沖，復(fù)合緩沖加速度變化平穩(wěn)且數(shù)值降低，減小了終端的沖擊。

4 緩沖特性實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

為了更好地研究液壓缸復(fù)合緩沖裝置真實(shí)工作情況下的性能，搭建緩沖性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，分別對(duì)傳統(tǒng)節(jié)流緩沖結(jié)構(gòu)和復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)液壓缸進(jìn)行測(cè)試分析，進(jìn)一步驗(yàn)證仿真分析結(jié)果。

4.1 實(shí)驗(yàn)方案及測(cè)試系統(tǒng)搭建

本液壓缸緩沖實(shí)驗(yàn)需要實(shí)現(xiàn)的功能是：在某種工況條件下，通過(guò)緩沖腔內(nèi)壓力變化情況反映液壓缸中節(jié)流緩沖裝置和永磁-結(jié)構(gòu)復(fù)合緩沖裝置的緩沖性能。

為了盡可能保證兩組實(shí)驗(yàn)的變量單一性，均采用本研究所設(shè)計(jì)液壓缸進(jìn)行試驗(yàn)。進(jìn)行節(jié)流緩沖實(shí)驗(yàn)時(shí)將缸底Halbach永磁陣列取出，即無(wú)磁場(chǎng)斥力影響僅存在節(jié)流緩沖。進(jìn)行永磁-結(jié)構(gòu)復(fù)合緩沖試驗(yàn)時(shí)，將Halbach永磁陣列安裝于缸底槽內(nèi)，即存在磁場(chǎng)斥力影響。

液壓緩沖實(shí)驗(yàn)條件：根據(jù)C級(jí)實(shí)驗(yàn)條件，參照油液制造廠提供的46號(hào)抗磨液壓油運(yùn)動(dòng)黏度和密度值，10 ℃時(shí)，油液動(dòng)力黏度值為0.017 N·m-2，液壓油密度值為870 kg·m-3。

根據(jù)GB/T 15622-2005《液壓缸試驗(yàn)方法》及《中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編 液壓與氣動(dòng)卷》，試驗(yàn)原理圖如圖14所示。

1.過(guò)濾器 2.液壓泵 3.溢流閥 4.單向閥 5.電磁換向閥6.單向節(jié)流閥 7.壓力表開(kāi)關(guān) 8.壓力表 9.被試液壓缸10.流量計(jì) 11.溫度計(jì)圖14 出廠試驗(yàn)液壓系統(tǒng)原理圖

緩沖性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)如圖15所示。

圖15 緩沖性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)

試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、溢流閥、四位三通中封式電磁換向閥、壓力表、壓力傳感器等組成。

液壓缸零件實(shí)物圖如圖16所示，其中活塞桿與活塞通過(guò)螺紋連接且同軸；液壓缸缸體與缸底接觸處加裝靜密封圈，防止缸內(nèi)液壓油外泄；活塞上加裝油封，防止液壓缸有桿腔與無(wú)桿腔之間的液壓油泄漏。在活塞圓柱形緩沖結(jié)構(gòu)的中心位置和缸底圓柱形軸肩的中心位置銑方形槽，將Halbach永磁陣列置于橡膠套中過(guò)盈配合安裝于方形槽內(nèi)。本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中液壓缸密封性能良好，未出現(xiàn)因油液壓力沖擊造成永磁陣列掉落的情況。

1.釹鐵硼永磁體 2.油封 3.拉桿 4.活塞桿5.支撐板 6.缸底 7.缸體和端蓋圖16 緩沖實(shí)驗(yàn)液壓缸

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)測(cè)出節(jié)流緩沖液壓缸的緩沖腔內(nèi)壓力變化曲線(xiàn)如圖17所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)出復(fù)合緩沖液壓缸的緩沖腔內(nèi)壓力變化曲線(xiàn)如圖18所示。

圖17中，壓力上升段為無(wú)桿腔端進(jìn)油活塞桿伸出，到達(dá)前端蓋時(shí)無(wú)桿腔進(jìn)油口處壓力維持較穩(wěn)定狀態(tài)。切換電磁閥電位，則進(jìn)油口切換為有桿腔，活塞桿反向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)無(wú)桿腔壓力快速由1.6 MPa下降。壓力在0.45 MPa左右維持一段時(shí)間，此為活塞桿退回階段無(wú)桿腔、排油口及管路等產(chǎn)生的背壓。到達(dá)緩沖區(qū)內(nèi)，油液通流面積減小導(dǎo)致壓力突然升高，峰值為0.95 MPa，然后迅速下降至0。

圖17 節(jié)流緩沖腔內(nèi)壓力變化曲線(xiàn)

圖18 復(fù)合緩沖腔內(nèi)壓力變化曲線(xiàn)

圖18中，前期變化與節(jié)流緩沖一致，到達(dá)緩沖區(qū)的節(jié)流口時(shí)同樣發(fā)生壓力的突然增加，峰值為0.9 MPa，然后壓力開(kāi)始下降。起始?jí)毫ο陆递^快，越接近行程終點(diǎn)處磁場(chǎng)斥力作用于活塞，阻礙活塞運(yùn)動(dòng)，使壓力下降速度越慢，最終達(dá)到終點(diǎn)處時(shí)無(wú)桿腔油液全部排出，壓力快速下降至0。

對(duì)比圖17和圖18，復(fù)合緩沖的壓力變化在終端處更加平穩(wěn)，壓力變化幅度小，而節(jié)流緩沖的壓力在終點(diǎn)處斷崖式下降至0。表明復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)在節(jié)流口處和進(jìn)入節(jié)流口后均產(chǎn)生一定緩沖作用，緩沖效果相比僅節(jié)流緩沖更好。本研究實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明采用復(fù)合緩沖結(jié)構(gòu)的可行性及緩沖效果的提升。

5 結(jié)論

(1) 利用Ansoft Maxwell軟件進(jìn)行磁力仿真分析，結(jié)果表明：相同尺寸、相同材料下，Halbach永磁陣列磁力更大，且5 mm厚度Halbach永磁陣列在0.5～6 mm 間距滿(mǎn)足緩沖條件，而普通永磁體僅在0.5～2 mm 間距滿(mǎn)足緩沖條件；

(2) 將復(fù)合緩沖過(guò)程分為三個(gè)階段，考慮結(jié)構(gòu)節(jié)流緩沖過(guò)程并加入磁場(chǎng)計(jì)算，得出復(fù)合緩沖過(guò)程的數(shù)學(xué)模型；

(3) 利用多物理場(chǎng)有限元分析軟件Comsol對(duì)復(fù)合緩沖與節(jié)流緩沖裝置進(jìn)行仿真對(duì)比分析，得出相同工況下復(fù)合緩沖裝置緩沖效果更好；

(4) 通過(guò)緩沖特性實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，結(jié)果表明復(fù)合緩沖過(guò)程的壓力變化更平緩，本研究設(shè)計(jì)的液壓缸復(fù)合緩沖裝置有利于改善緩沖性能。