减振器设计

353435331

2.1 减振器的类型
        悬架中用的最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和粘性液体的摩擦形成了振动阻尼，将振动能量转化为热能，并散发到周围的空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的消耗仅仅只是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称为单向作用减振器；反之称为双向作用减振器。后者因为减振作用比前者好而得到广泛应用。
        减振器大体上分为两大类，即摩擦式减振器和液力减振器。摩擦式减振器利用两个紧压在一起的盘片之间相对运动时的摩擦力提供阻尼。但是由于库仑摩擦力随相对运动速度的提高而减小，并且很容易受到油、水等的影响，无法正常工作，无法满
足平顺性的要求，因此虽然具有质量小、造价低、容易调整等优点，但现在汽车上已经不再采用这类减振器。
        液力减振器最早出现于1901 年，有两种主要的结构形式分别是摇臂式和筒式。悬架中用的最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。所以我选择筒式减振器。而在筒式减振器中，常用的三种形式是：双筒式、单筒充气式和双筒充气式。我选择双筒式液力减振器。
2.2 减振器的工作原理
        悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器用来衰减振动。液力减振器在汽车悬架系统中广泛应用，其作用原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量。当车架与车桥相对运动时，活塞在缸筒内上下移动，减振器壳体内的油压便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一个内腔。此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼，使车身和车架的振动能量转化为热能而被油液和减振器壳体所吸收，最后散到大气中去。减振器的阻尼力大小随车架与车桥的相对运动速度的增减而增减，并且与油液的粘度有关[6]。
        减振器与弹性元件承担着减振和缓冲击的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏，因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。
        1、压缩行程
        车桥和车架相互靠近，减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。
        2、悬架伸张行程
        车桥和车架相互远离，减振器阻尼力应大，迅速减振。
        3、相对速度
        当车桥或车轮与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。
在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器，且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器。还有采用新式减振器，它包括充气式减振器和阻力可调式减振器.
2.3 双筒式液压减振器的工作原理及优点
        主要构成有：密封气室、浮动活塞、工作活塞、封圈、压力阀板、活塞、速度阀板、活塞杆等。
        双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室(上腔)。上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。
       
        2.3 双筒式液压减振器的工作原理及优点
        主要构成有：密封气室、浮动活塞、工作活塞、封圈、压力阀板、活塞、速度阀板、活塞杆等。
        双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室(上腔)。上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。
        双筒式减振器具有如下的优点：使用广泛、制造成本低，使结构简化，重量减轻、性能也较为稳定，而且是双向作用，在压缩与伸张的状态下都有设计好的阻尼力，所以在各个工况  

353435331

3.1 双筒式液压减振器的设计参数
        筒式减振器设计中涉及的参数较多，大致可以分为如下几类：
        （1）整车参数
        包括车辆全重、悬置质量、车辆纵向的转动惯量、车辆悬架刚度、车辆振动固有频率（圆频率）、减振器个数等。
        （2）几何布置参数
        包括减振器的位置、弹性元件位置、安装杠杆角度等。
        （3）减振器结构参数
        包括减振器长度、减振器活塞直径、活塞杆直径、阀孔位置、阀孔个数、阀孔直径、减振器筒径、工作缸直径与长度、储液筒直径与长度等。
        （4）减振器工作参数
        包括减振器的工作长度、限压阀阀门弹簧的刚度、弹簧预紧压缩量、阀门附加最大行程、活塞行程、活塞最大线速度、活塞正反最大阻力、开阀压力、减振器阻尼系数等[8]。
        这些参数在设计中有的是作为已知量，有的是作为待确定量，所以选择参数时，要考虑的情况比较多，但一般来说，主要包括活塞面积计算、阀门机构设计计算、阻尼比或者阻尼系数，最大卸荷力等参数的计算，尺寸设计计算，强度校合，寿命计算等。活塞面积按反行程的最大阻力来确定，反行程最大阻力与活塞最大线速度有关，活塞最大线速度取决于悬架装置结构。阀门机构设计主要包括常通孔面积计算和阀门弹簧的计算。减振器内通常有两个常通孔，活塞上常通孔和补偿阀座上的常通孔。活塞上常通孔面积按压缩行程最大活塞线速度即开阀速度计算。设计减振器时，阻尼比的确切值是未知的，它只能通过测定减振器工作时的衰减振动情况计算求得。但是阻尼比的大小又关系到活塞最大线速度、减振器阻尼力等物理量的值，所以，在设计过程中通常从减振器吸收振动能量的角度来估计阻尼比的值。
3.2双筒减振器的外特性与设计的原则               
3.2.1 汽车悬架与减震器的匹配与减震器的放置
        选用麦弗逊式悬架结构
结构如右图，
特性：侧倾中心高度较高；车轮外倾角与主销内倾角变
化小；轮距变化很小，故轮胎磨损速度慢；悬架侧倾角刚度
较大可不装横向稳定器；横向刚度大；占用空间尺寸小；结构简单、紧凑乘用车上用得较多。

3.2.2 双筒式液压减振器的外特性                              
        悬架减振器的外特性，是指减振器伴随（相对）运动的位移或（相对）运动的速度，与相应产生的工作阻力之间的关系，通常我们分别称之为示功特性和速度特性。外特性能良好的匹配悬架的性能需要，就能获得良好的振动特性。设计的减振器在实际使用中，其外特性必须保证良好的相对稳定性。   （3-2）
        减振器外特性的畸变往往会使预期设计的外特性出现某些缺陷，因此，减振器的设计有两个基本质量要求：一是外特性必须满足车辆悬架的性能需求；二是无畸变，即这种外特性要有稳定而持久的工作质量。减振器的外特性即为其速度特性，如图3.1所示。

a)                                    b)
图3.1 减振器特性
阻力一位移特性  b)阻力一速度特性
          
        减振器的特性可以用下图所示的示功图和阻尼力-速度曲线描述。减振器特性曲线的形状取决于阀系的具体结构和各阀开启力的选择。一般而言，当油液流经某一给定的通道时，其压力损失由两部分构成。其一为粘性阻力损失，对一般的湍流而言，其数值近似地正比于流速。其二为进入和离开通道时的动能损失，其
                                   
数值也与流速近似成正比，但主要受油液密度而不是粘性的影响。由于油液粘性随温度的变化远比密度随温度的变化显著， 因而在设计阀系时若能尽量利用前述的第二种压力损失，则其特性将不易受油液粘性变化的影响，也即不受油液温度变化的影响。不论是哪种情形，其阻力都大致与速度的平方成正比。图中曲线A 所示为在某一给定的A 通道下阻尼力F 与液流速度v 的关系，若遇通道A 并联一个直径更大的通道B，则总的特性将如图中曲线A+B 所示。如果B 为一个阀门，则当其逐渐打开时，可获得曲线A 与曲线A+B 间的过渡特性。恰但选择A、B 的孔径和阀的逐渐开启量，可以获得任何给定特性曲线。阀打开的过程可用三个阶段来描述，第一阶段为阀完全关闭，第二阶段为阀部分开启，第三阶段为阀完全打开。通常情况下，当减振器活塞相对于缸筒的运动速度达到0.1m/s 时阀就开始打开，完全打开则需要运                                                                   （3-3）                            速度达到数米每秒。

3.2.3 双筒式减振器的外特性设计原则                  
对外特性的基本设计依据，需要研究车身的振动。车身的振动又取决与轮轴的振动。轮轴的振动同时受上、下两端的影响，与车轮的阻尼有关。车轮的激振力等于悬架质量的惯性力和轮轴质量的惯性力之和。同时车轮的激振力又决定了车轮的接地性能，是行驶安全性的重要尺度，在悬架系统中配置适当的减振器，能有效的阻尼车身振动，保证良好的平顺性。通过查阅资料可以知道，增大相对阻尼系数将有效的抑制车身加速度和车轮动栽增大，但是增大相对阻尼系数虽然有利于降低车身动载，但车身的加速度会相对于阻尼系数的增大而增大。因此在高的激振情况下，减振器的作用加剧了车身的振动，降低了舒适性，但减振器此时由于对车轮动载有抑制作用，却能提高行驶的安全性。因此外特性的设计应该有两个基本方面的意义：一是使减振器的外特性与车辆悬架振动特性相匹配；二是在复杂的运行工况下，能较稳定的保持这种相适应的外特性。车辆在复杂的运行工况下，减振器的相对稳定地保持其外特性的预期设计能力，是评价悬架减振器减振效能和等级质量的决定性标志

353435331

还有的看文档吧！大小够了！

chfg

大家好空气悬挂能设计成产气得吗？

进错论坛了

兄弟有没有减震器阻尼力特性曲线分析的资料啊

merlyn

X轴是速度，Y轴是阻尼力的话。。压缩行程是个递增的凹函数，拉伸行程是个凸函数。

bashen

thank you  for share!

mychery007

merlyn 发表于 18-8-2012 23:15
X轴是速度，Y轴是阻尼力的话。。压缩行程是个递增的凹函数，拉伸行程是个凸函数。

      X轴一般是位移，不是速度，示功台的报告是这样的，然后分几条速度下的曲线，一般是0.05m/s，0.1m/s，0.3m/s，0.6m/s，1.0m/s，考核的话一般考核0.3或者0.6的，其它不做考核。
       示功曲线要求平滑，不得有突变，可以通过示功曲线，来判定减振器内部是否有异常。

xiaoyutouxiao

谢谢楼主~学习一下啦~

lijia05312

纯理论  不切合实际

zhongch2006

看一看怎么样

骑驴去赛F1

mychery007 发表于 15-1-2014 09:59
X轴一般是位移，不是速度，示功台的报告是这样的，然后分几条速度下的曲线，一般是0.05m/s，0.1m/s ...

说的有道理，有个问题想补充一下，有资料表明示功图上象限不同，所反映的问题也是不同的。举例说明，如果在示功图报告中第一象限中曲线有突变，有可能说明内部阀系有问题，但是换一个象限就可能说明不了阀系有问题。请问你有这方面的经验没？共同交流

ludechaoren

骑驴去赛F1 发表于 7-12-2014 15:57
说的有道理，有个问题想补充一下，有资料表明示功图上象限不同，所反映的问题也是不同的。举例说明，如果 ...

一般来说，F-S示功特性曲线所反映的突变包含的多重意义，有的并不是表示阀系有问题，比如油液的不足就会导致阻尼力的空行程和滞后，这在示功图上也是反映的突变现象。还有你说的某资料上的说明，希望能够拜读以下，共同进步。谢谢

ludechaoren

骑驴去赛F1 发表于 7-12-2014 15:57
说的有道理，有个问题想补充一下，有资料表明示功图上象限不同，所反映的问题也是不同的。举例说明，如果 ...

一般来说，F-S示功特性曲线所反映的突变包含的多重意义，有的并不是表示阀系有问题，比如油液的不足就会导致阻尼力的空行程和滞后，这在示功图上也是反映的突变现象。还有你说的某资料上的说明，希望能够拜读以下，共同进步。谢谢

ludechaoren

谢谢，受教了