第六节 减 振 器
一、分类
悬架中用得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液体的粘性摩擦形成了振动阻力，将振动能量转变为热能，并散发到周围空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称之为单向作用式减振器，反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。
根据结构形式不同，减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10～20MPa)条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2．5～5MPa，但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点，在轿车上得到越来越多的应用。
设计减振器时应当满足的基本要求是，在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。
二、相对阻尼系数ψ
减振器在卸荷阀打开前，减振器中的阻力F与减振器振动速度v之间有如下关系
Fδ
=(6-30)
v
式中，δ为减振器阻尼系数。
图6—39b示出减振器的阻力一速度特性图。该图具有如下特点：阻力一速度特性由四段近似直线线段组成，其中压缩行程和伸张行程的阻力一速度特性各占两段；各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数δ=F／v，所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时，减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。通常压缩行程的阻尼系数占v：δy=Fy/vy与伸张行程的阻尼系数疗δs=Fs／vs不等。
汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为
式中，c为悬架系统垂直刚度：ms为簧上质量。
式(6—31)表明，相对阻尼系数ψ的物理意义是：减振器的阻尼作用在与不同刚度c和不同簧上质量ms的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。ψ值大，振动能迅速衰减，同时又能将较大的路面冲击力传到车身；ψ值小则反之。通常情况下，将压缩行程时的相对阻尼系数ψy取得小些，伸张行程时的相对阻尼系数ψs取得大些。两者之间保持中ψy=(0．25～0．5) ψs的关系。
设计时，先选取ψy与ψs的平均值ψ。对于无内摩擦的弹性元件悬架，取ψ=0．25～0．35；对于有内摩擦的弹性元件悬架，ψ值取小些。对于行驶路面条件较差的汽车，ψ值应取大些，一般取审ψs>0．3；为避免悬架碰撞车架，取审ψy=0．5ψs。
三、减振器阻尼系数6的确定 减振器阻尼系数s cm ψδ2=。因悬架系统固有振动频率s m c =ω：，所以理论上
ωψδs m 2=。实际上应根据减振器的布置特点确定减振器的阻尼系数。例如，当减振器如图6—40a安装时，减振器阻尼系数δ用下式计算
式中，n为双横臂悬架的下臂长；a为减振器在下横臂上的连接点到下横臂在车身上的铰接点之间的距离。
减振器如图6—40b所示安装时，减振器的阻尼系数δ用下式计算
式中，α为减振器轴线与铅垂线之间的夹角。
减振器如图6—40c所示安装时，减振器的阻尼系数δ用下式计算
分析式(6—32)～式(6—34)可知：在下横臂长度n不变的条件下，改变减振器在下横臂上的固定点位置或者减振器轴线与铅垂线之间的夹角α，会影响减振器阻尼系数的变化。
四、最大卸荷力Fo的确定
为减小传到车身上的冲击力，当减振器活塞振动速度达到一定值时，减振器打开卸荷阀。此时的活塞速度称为卸荷速度vx。在减振器安装如图6—40b所示时
式中，vx为卸荷速度，一般为0．15～0．30m／s；A为车身振幅，取±40mm；ω为悬架振动固有频率。
如已知伸张行程时的阻尼系数as，在伸张行程的最大卸荷力Fo’8srxo
五、简式减振器工作缸直径D的确定
根据伸张行程的最大卸荷力Fo计算工作缸直径D
式中，[P)为工作缸最大允许压力，取3～4MPa；λ为连杆直径与缸简直径之比，双筒式减振器取λ=0．40～0．50，单筒式减振器取λ=0.30～0．35。
减振器的工作缸直径D有20、30、40、(45)、50、65mm等几种。选取时应按标准选用，详见JBl459《汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件》。
贮油筒直径Dc=(1．35～1．50)D，壁厚取为2mm，材料可选20钢。
第22卷第6期2000年12月 武汉汽车工业大学学报 JOURNA L OF W UH AN AUT OM OTI VE PO LY TECH NIC UNI VERSITY V ol.22N o.6 Dec.2000 文章编号:10072144X(20000620022204 汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比的匹配 韦勇1,阳杰2,容一鸣2 (1.柳州五菱汽车有限责任公司技术中心,广西柳州545007;2.武汉汽车工业大学机电工程学院,湖北武汉430070 摘要:阐述了双轴汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比匹配设计的原则,论述了悬架减振器 外特性的匹配设计要求和设计方法,并对某实际车型进行了减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比匹 配分析及改进设计。通过道路试验验证了改进设计的结果是可行的。 关键词:减振器;汽车悬架;阻尼比匹配 中图法分类号:U463.33文献标识码:A 汽车悬架动力学表明,地面对悬架系统的激振力等于悬架质量的惯性力和非悬架质量的惯性力之和。车轮动载(激振力又决定了车轮的接地性能,它是汽车行驶安全性的重要尺度。显然,在悬架系统中配置恰当的减振器,才能有效地抑制车身振动,保证良好的平顺性及安全性。
1阻尼匹配的原则 根据振动理论和工程经验,悬架阻尼的匹配关系由式(1确定: ξ=C 2Km =0.2~0.45(1式中,ξ为悬架系统阻尼比;C为悬架减振器的等效阻尼系数 (NsΠm;K为悬架刚度(NΠm; m为悬架质量(kg。当减振器不是垂直安装时,要考虑安装角的影响。 悬架中的弹性元件在支承车身质量的同时,还可缓和路面产生的振动,而减振器起抑制振动的作用。缓冲和抑振是矛盾着的两个方面,它们是在保证车辆和乘员安全的正常运行条件下统一起来的,这就是悬架阻尼必须匹配设计的依据。ξ值较大时,能迅速减振,但不适当地增大ξ值会传递较大的路面冲击,甚至使车轮不能迅速向地面回弹而失去附着力和对激励的缓冲能力;ξ值较小时,振动持续时间变长,又不利于改善舒适性。 一般说来,压缩行程时的悬架阻尼比要小于复原行程,因为在压缩行程,应尽量减小减振器对地面冲击的传递能力,以便充分利用弹性元件的缓冲作用,如果不适当地选择了高系数值,就相当于过分增大了悬架刚度,使车辆的平顺性变坏。在确定了ξ值之后,可由式(1确定减振器的阻尼系数。因此,确定ξ值是减振器设计的原始技术条件。 收稿日期:2000209218. 作者简介:韦勇(19672,男,广西柳州人,柳州五菱汽车有限责任公司工程师. 2悬架减振器非线性外特性的规律化和量化问题 众所周知,被动悬架可行性设计区理论规定了悬架弹性元件和阻尼元件的线性制约关系或匹配关系[1]。在解决悬架阻尼系数的匹配问题时,必须解
减振器疲劳试验设备技术协议 XXXXXXXXXXXXXXXXXX(以下简称购方)委托XXXXXXXXXXXXXXX(以下简称供方)设计和制造减振器疲劳试验设备1台，该专机用于减振器总成耐久试验。模拟减振器装车于道路行驶的实际工况，通过上下激振同时运动，施加侧向力及扭转，温度控制等对减振器进行强化耐久试验。上激振为模拟车身的低频大幅振动，下激振为模拟车轮的高频小幅振动。并要符合国家的各种相关的法律法规以及行业的相关标准要求。双方经协商达成如下协议： 一、设备结构的描述 该机整体为立式结构，具有上运动机构、下运动机构、侧向力加载机构、自动冷却机构、连杆旋转机构及自动控制系统等组成。 1、机架：由工业级型钢及型材焊接而成，保证足够的强度及刚度。机架前安装有防护装备，防止试验工件异常爆裂飞溅出来伤人。 2、上运动机构：由变频调速电机、减速机、三角带轮、三角带、振幅可调曲柄连杆机构、运动导向机构等组成，模拟车身的低频大幅振动。 3、下运动机构：由变频调速电机、同步带及带轮、曲柄连杆机构、运动导向机构等组成，模拟车轮的高频小幅振动 4、侧向力加载机构：由加载液压系统，加载油缸及油压传感器等组成，加载位置为减振器导向器中间位置处，并与减振器轴线垂直，支柱式减振器加载的侧向力大小范围200-2000N. 5、连杆旋转机构：由伺服电机、轴承、摆轴等组成，旋转角度范围：±30°。摆动频率为0.5-2HZ。 6、自动冷却机构：由水箱、水泵、水阀及管路等组成，冷却水循环使用，保证试件在设定温度下进行试验，保证减振器外筒温度为80 10℃。 7、电控系统：由电控箱、电气元件、可编程PLC、触摸屏、高速接近开关、温度传感器、油压传感器、控制程序等组成，控制设备运转、设定试验次数、调整运行速度、实时监测试件温度，减振器达到设定上、下限温度时可实现自动停机，达到设定次数或超温自动停机。 二、设备的技术参数 1、电机功率：18.5Kw / 18.5Kw (上动电机/下动电机) 2、设备额定载荷：20KN 3、上动行程：±70±1mm
1适用范围 1.1本指南适用于船用柴油机硅油减振器(以下简称减振器)的型式（设计）认可和产品检验，也可供柴油机和减振器制造厂参考使用。 2认可和检验的依据 2.1本社《钢质海船入级规范》。 2.2本社《钢质内河船舶建造规范》。 2.3本社《材料与焊接规范》。 3术语和定义 3.1本指南所涉及产品检验的术语和定义见本社《钢质海船入级规范》。 3.2本指南所涉及扭转振动的术语和定义参见本社《船上振动控制指南》和本社有关规范相关内容。 4图纸和技术文件 4.1应将减振器的下列图纸资料提交本社批准： (1) 减振器的纵中剖面图（包括结构尺寸、材质等）； (2) 减振器设计计算书，计算书应包括如下内容： ①减振器与所配机型柴油机轴系的自由振动和强迫振动的扭振计算； ②减振器惯性环和壳体转动惯量的计算； ③减振器阻尼系数的计算； ④减振器的硅油名义粘度的计算； ⑤减振器的散热面积计算； ⑥减振器的功率损失计算； （3）减振器型式试验大纲。 4.2应将下列文件和资料提交本社备查： （1）有关工厂概况（包括工厂历史及现状）、产品生产历史的说明，如产品经过专门的验证或鉴定，可附上有关报告及证书。 （2）质量控制计划——制造者应建立认可范围产品的质量控制计划并提交本社审批。质量控制计划应按产品技术要求或标准，描述产品制造过程中的质量保证和控制的方法，应反映本社规范要求的检验和试验要求。
5产品的设计和技术要求 5.1一般要求 5.1.1减振器的设计通常只考虑所配柴油机曲轴轴系的性能和扭振参数。 5.1.2减振器的设计可采用双质量系统法或多质量系统法。 5.1.3 应通过扭振计算确定图5.1.3中的结构尺寸。 图5.1.3 硅油减振器结构图 1 环形壳体 2 摩擦环 3 惯性环 4 密封垫圈 5 储油槽 R o—减振器惯性环外径，mm；R i—减振器惯性环内径，mm； δ—减振器惯性环与壳体之间的间隙，mm；L—减振器惯性环厚度，mm；h—壳体厚度，mm。 5.1.4 减振器的壳体、惯性环可用铸铁、铸钢或锻钢制造,壳体亦可以用钢板制造。所用材料的理化性能应符合本社《材料与焊接规范》的有关规定，且其抗拉强度R m应符合表5.1.4的规定。 表5.1.4 5.1.5 焊接的壳体应进行消除内应力的热处理。
第８卷第３期 ２００８年６月 交通运输工程学ＪｏｕｒｎａｌＯｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏ报 一 ● ● ｎ Ｌｎｇｍｅｅｒｌｎｇ Ｖ０１．８ Ｊｕｎ．ＮＯ．３ ２００８ 文章编号：１６７１—１６３７Ｉ２００８）０３—００１５—０５ ０ 车辆悬架最佳阻尼匹配减振器设计 周长城１’２，孟婕 （１．山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博２５５０４９； ２．北京理工大学机械与车辆工程学院，北京 １０００８１）
摘 要：为了使设计减振器对车辆具有最佳减振效果，利用悬架最佳阻尼比，对减振器最佳阻尼系 数进行了研究，建立了减振器最佳速度特性数学模型，提出了减振器阀系参数设计优化方法，对设计减振器进行了特性试验和整车振动试验，并与原车载减振器性能进行了对比。计算结果表明：减振器特性试验值与最佳阻尼匹配要求值的最大偏差为９％，而且，在低频范围内，设计减振器的整车振动传递函数幅值明显低于原车载减振器的幅值，有效遏制了簧下质量在１３Ｈｚ附近的共振，因此，减振器速度特性模型和阀系参数优化设计方法是正确的。关键词：汽车工程；减振器；最佳阻尼；速度特性；设计模型；优化方法中图分类号：Ｕ４６３．３３５．１ 文献标识码：Ａ Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｂｅｒｍａｔｃｈｉｎｇｔｏｏｐｔｉｍａｌ ｄａｍｐｉｎｇｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ＺｈｏｕＣｈａｎｇ—ｃｈｅｎ９１”．ＭｅｎｇＪｉｅｌ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０４９，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌｏｆ ＭａｃｈｉｎｅａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏ
汽车减振器的选型设计 东风汽车工程研究院陈耀明 2010年11月12日
目录 一、汽车减振器的作用和功能---------------------------4 1、减振器的作用--------------------------------------4 2、减振器的功能--------------------------------------4 （1）对自然振动--------------------------------------4 （2）对强迫振动--------------------------------------6 二、汽车减振器选型设计的任务-------------------------8 三、汽车减振器额定阻力和工作缸直径的选择-------------9 1、线性减振器的阻尼特性------------------------------9 2、实际减振器的非线性--------------------------------9 3、减振器示功试验的标准规范-------------------------10 4、悬架系统相对阻尼系数与减振器阻尼系数的关系-------11 5、计算额定阻力-------------------------------------12 6、选择减振器工作缸直径-----------------------------13 四、验算悬架系统在各种工况下的振动特性--------------14 五、减振器行程和长度的确定--------------------------14 1、减振器最大压缩（上跳）行程-----------------------14
4.7减振器机构类型及主要参数的选择计算 4.7.1分类 悬架中用得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液体的粘性摩擦形成了振动阻力，将振动能量转变为热能，并散发到周围空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称之为单向作用式减振器，反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。 根据结构形式不同，减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10—20MPa)条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.5～5MPa ，但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点，在轿车上得到越来越多的应用。 设计减振器时应当满足的基本要求是，在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。 4.7.2相对阻尼系数ψ 减振器在卸荷阀打开前，减振器中的阻力F 与减振器振动速度v 之间有如下关系 v F δ= (4－51) 式中，δ为减振器阻尼系数。 图4—37b 示出减振器的阻力－速度特性图。该图具有如下特点：阻力－速度特性由四段近似直线线段组成，其中压缩行程和伸张行程的阻力－速度特性各占两段；各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数v F /=δ，所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时，减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。通常压缩行程的阻尼系数Y Y Y v F /=δ与伸张行程的阻尼系数S S S v F /=δ不等。 图4—37 减振器的特性 a) 阻力一位移特性 b)阻力一速度特性 汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为 s cm 2δ ψ= (4－52)
减振器台架试验及评定方法 主题和范围：本方法规定了PLD 汽车悬架用筒式减振器的台架试验和试验件评定方法。 本方法包含筒式减振器的示功试验、速度特性试验、温度特性试验、耐久性试验。 1 示功试验 1.1 目的：测取试件的示功图和速度图。 1.2 设备：PLD 系列微机控制电液伺服汽车减振器试验台。 1.3 条件： 1.3.1 试件温度：20士2℃。 1.3.2 试件试验行程S ：(100±1)mm 。 1.3.3 试件频率n ：(100±2) c 、p 、m 。 1.3.4 速度ν根据1.3.2和1.3.3并由下式决定的减振器活塞速度。 (m /s )520106 4.n S π=???=-ν 1.3.5 方向：铅垂方向。 1.3.6 位置：将减振器拉伸至最大行程并测定其行程中间位置A m ，并纪录。 1.4 试验方法 1.4.1 按1.3加振，待f P 、y P 微机显示值稳定后，停止试验并记录相应得数值。 f P …………复原阻力，N ； y P …………压缩阻力，N ； 1.5 评定 1.5.1 示功图应丰满、圆滑，不得有空程、畸形等。 1.5.2 减振器在示功试验中，不得有漏油和明显的噪声等异常现象。 1.5.3 复原阻力和压缩阻力应符合附录A 要求，复原阻力和压缩阻力的允差值应符合下式规定： 复原阻力的允许差值为±（14%f P +40）N ，f P —额定复原阻力； 压缩阻力的允许差值为±（14%y P +40）N ，y P —额定压缩阻力； 2 速度特性试验 2.1 目的：检测减振器在不同活塞速度下的阻力，取得试件的速度特性。 2.2 设备：PLD 系列微机控制电液伺服汽车减振器试验台。 2.3 温度条件： 试件温度：20±2℃ 试件试验行程S ：20～100 mm ，速度)/(.s m 520=ν；最高速度须高于1.5 m ／s 。 方向：铅垂方向。 位置：A m 。 试验方法：本方法采用多工况合成法测试速度特性P 一v 曲线 每个测点工况皆按本标准1.4实施； 最后如图4所示取得试验速度特性：
【最新整理，下载后即可编辑】 悬架用减振器设计指南 一、功用、结构： 1、功用 减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命. 目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种. 导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用.在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。 汽车悬架系统中弹性元件的作用是使车辆在行驶时由于不平路面产生的振动得到缓冲，减少车身的加速度从而减少有关零件的动负荷和动应力。如果只有弹性元件，则汽车在受到一次冲击后振动会持续下去。但汽车是在连续不平的路面上行驶的，由于连续不平产生的连续冲击必然使汽车振动加剧，甚至发生共振，反而使车身的动负荷增加。所以悬架中的阻尼必须与弹性元件特性相匹配。 2、产品结构定义 ①减振器总成一般由：防尘罩、油封、导向座、阀系、储油缸筒、工作缸筒、活塞杆构成。
②奇瑞现有的减振器总成形式： 二、设计目的及要求： 1、相关术语 *减振器 利用液体在流经阻尼孔时孔壁与油液间的摩擦和液体分子间的摩擦形成对振动的阻尼力,将振动能量转化为热能,进而达到衰减汽车振动,改善汽车行驶平顺性，提高汽车的操纵性和稳定性的一种装置。 *阻尼特性 减振器在规定的行程和试验频率下，作相对简谐运动，其阻力（F）与位移（S）的关系为阻尼特性。在多种速度下所构成的曲线（F-S）称示功图。 *速度特性 减振器在规定的行程和试验频率下，作相对简谐运动，其阻力（F）与速度（V）的关系为速度特性。在多种速度下所构成的曲线（F-V）称速度特性图。
QC T 545-1999汽车筒式减振器台架试验方 法 QC/T 545—1999 汽车筒式减振器台架试验方法代替JB 3901—85 本标准适用于汽车悬架用筒式减振器的台架试验。 1示功试验 1．1目的：测取试件的示功图和速度图。 1．2设备：按本标准附录A规定的减振器试验台。 1．3条件： 1．3．1试件温度：20±2℃。 1．3．2试件试验行程S：（100±1）mm。 1．3．3试件频率n：（100±2）c、p、m。 1．3。4速度V：按照1.3.2和1.3.3并由下式决定的减振器活塞速度。 在减振器行程较小，不宜选用100mm的试验行程时由制造厂与用户商定 试验速度值。 1．3．5方向，铅垂方向。 1．3．6位置：大致在减振器行程的中间部分。 1．4试验方法 1．4．1定期按本标准附录B的试验台标定方法取得测力元件标定常数1 （N／mm）。 1．4．2按1.3加振，在试件往复3～5次内记录示功图。 1．4．3在不装试件时，画出基准线。 1．5阻力运算：参见图1
2速度特性试验 2．1目的：检测减振器在不同活塞速度下的阻力，取得试件的速度特性。 2．2设备：按标准附录A规定的减振器示功试验台，配以相应的电测量装置。 2．3条件： 2．3．1试件温度：20±2℃ 2．3．2试件试验行程S：20～100mm 2．3．3速度：V 2．3．4方向：铅垂方向。 2．3．5位置：大致在减振器行程的中间部分。 2．4试验方法： 制造厂或研制单位可按照具体情形选用下述方法之一。 2．4．1直截了当记录法： 在标准附录A规定的试验台上，采纳相应的电测量装置，利用传感元件取 得减振器活塞速度和相应的阻力信号；将该两信号同时输入记录装置而直截了当获 得减振器的速度特性。 速度特性曲线如图2所示。 2．4．2多工况合成法 按照2.3.3能够变化行程（S），或频率（n）之一，而取得变化的速度值 （V），及相应工况下的阻力（P）形成速度特性的若干点，最终光滑连接构成
第18卷增刊2 系 统仿真学报? Vol. 18 Suppl.2 2006年8月 Journal of System Simulation Aug., 2006 汽车减振器阻尼特性的仿真分析 任卫群1, 赵峰1, 张杰1,2 （1.华中科技大学CAD中心, 湖北武汉 430074; 2.万向集团技术中心, 浙江杭州311215） 摘要：采用系统仿真方法及MATLAB软件，建立汽车减振器的详细模型，并进行仿真研究。模型能反映减振器的详细物理结构，如考虑油液特性影响、阀片刚度影响、摩擦力影响等。模型经试验校验/阻尼特性计算精度达90％，模型精度能满足实际工程问题的需要。经二次开发形成一套能进行参数化自动建模和仿真分析的软件系统，最终在汽车减振器设计过程中形成一套阻尼特性研究的系统完整的方法。 关键词：系统仿真；汽车减振器；阻尼特性中图分类号：TP 391.77 文献标志码：A 文章编号：1004-731X (2006) S2-0957-04 Simulation on Damping Behavior of Vehicle Shock Absorber REN Wei-qun1, ZHAO Feng1, ZHANG Jie1,2 （1. CAD Center, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 2. Wanxiang Group Technical Center, Hangzhou 311215, China） Abstract: The system simulation method and the MATLAB software were used to build a detailed model of a vehicle shock absorber. The detailed structure includes in the model, such as the hydraulic properties, the valve stiffness and the friction force. The absorber model was validated using test data and the precision is above 90%, which can fulfill the engineering requirement. An automated modeling and simulation software package based on MATLAB was developed, which could support a systematic research of vehicle shock absorbers in its design. Key words: system simulation; vehicle shock absorbers; damping behavior 汽车双向筒式液压减振器的仿真模型分为两类，一类是反映减振器外部特性的黑箱模型[1-2]，包括恢复力映射方法、神经网络方法等，黑箱模型不能细致地反映减振器具体结构(如阀片具体参数)调整对性能的直接影响，不能完全满足减振器模型作为性能预测工具的需要。另一类是基于内部结构机理建模的详细物理模型[3-4]，包含压力模型和阀片压力－流速特性，其中压力模型用一阶非线性微分方程表达流体可压缩性模型、确定不同的内部腔体压力，阀片的压力－流速特性可采用测力计试验辨识阀片参数后解析地确定、或由试验直接测定得到压力－流速
悬架用减振器设计指南 一、功用、结构： 1、功用 减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种. 导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用.在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。 汽车悬架系统中弹性元件的作用是使车辆在行驶时由于不平路面产生的 振动得到缓冲，减少车身的加速度从而减少有关零件的动负荷和动应力。如 果只有弹性元件，则汽车在受到一次冲击后振动会持续下去。但汽车是在连 续不平的路面上行驶的，由于连续不平产生的连续冲击必然使汽车振动加剧， 甚至发生共振，反而使车身的动负荷增加。所以悬架中的阻尼必须与弹性元 件特性相匹配。 2、产品结构定义： ①减振器总成一般由：防尘罩、油封、导向座、阀系、储油缸筒、工作缸筒、活塞杆构成。 ②奇瑞现有的减振器总成形式：
二、设计目的及要求： 1、相关术语 *减振器 利用液体在流经阻尼孔时孔壁与油液间的摩擦和液体分子间的摩擦形成对振动的阻尼力,将振动能量转化为热能,进而达到衰减汽车振动,改善汽车行驶平顺性，提高汽车的操纵性和稳定性的一种装置。 *阻尼特性 减振器在规定的行程和试验频率下，作相对简谐运动，其阻力（F）与位移（S）的关系为阻尼特性。在多种速度下所构成的曲线（F-S）称示功图。 *速度特性 减振器在规定的行程和试验频率下，作相对简谐运动，其阻力（F）与速度（V）的关系为速度特性。在多种速度下所构成的曲线（F-V）称速度特性图。 *温度特性 减振器在规定速度下，并在多种温度的条件下，所测得的阻力（F）随温度（t）的变化关系为温度特性。其所构成的曲线（F-t）称温度特性图。 *耐久特性 减振器在规定的工况下，在规定的运转次数后，其特性的变化称为耐久特性。 *气体反弹力 对于充气减振器，活塞杆从最大极限长度位置下压到减振器行程中心时，气体作用于活塞杆上的力为气体反弹力。 *摩擦力
减振器基本知识介绍
09:00 22.Oct.2005
奇瑞汽车有限公司
Aufbau der Schulung/内容
1. Aufgabe des D?mpfers 减振器的作用 2. Aufbau eines D?mpfers 减振器的结构 3. Vergleich Ein- und Zweirohrd?mpfer 单筒与双筒减振器的比较 4. Variable D?mpfung / Nivomat 可变阻尼力/高度控制
9.May.2005
Aufgabe des D?mpfers 减振器的作用
gefederte Masse mit Fahrzeugladung M2
M2
Fahrtrichtung
Sto?d?mpfer
Federung
ungefederte Masse, Achsen, R?der M1
M1
Reifen
Bodenerhebung
KFZ-Sto?d?mpferfunktion
Reduzierung der Aufbaubewegung 衰减由于路面不平引起的车身振动 Sicherstellung der Bodenhaftung der R?der 衰减由于路面不平引起的轴和车轮的振动,保证车轮的抓地性
9.May.2005
前减振器在整车中的安装位置
后减振器在整车中的安装位置
9.May.2005
9.May.2005
减振器台架试验及评定方法 主和范：本方法定了PLD汽架用筒式减振器的台架和件定方法。 本方法包含筒式减振器的示功、速度特性、温度特性、耐久性。 1示功 目的：取件的示功和速度。 ： PLD系列微机控制液伺服汽减振器台。 条件： 1.3.1 件温度： 20 士 2℃。 1.3.2 件行程 S： (100 ± 1)mm。 1.3.3 件率 n ：(100±2) c、p、m。 1.3.4 速度根据和并由下式决定的减振器活塞速度。 π? S ? n104 0.52(m/s) 6 1.3.5 方向：垂方向。 1.3.6 位置：将减振器拉伸至最大行程并定其行程中位置 A ，并。 m 方法 1.4.1 按加振，待 P f、 P y微机示定后，停止并相得数。 P f????复原阻力，N；P y????阻力，N； 定 1.5.1 示功丰、滑，不得有空程、畸形等。 1.5.2 减振器在示功中，不得有漏油和明的噪声等异常象。 1.5.3 复原阻力和阻力符合附 A 要求，复原阻力和阻力的允差符合下式定： 复原阻力的允差±（14% f +40） N， f —定复原阻力； 阻力的允差±（14% y +40） N，y —定阻力； 2速度特性 目的：减振器在不同活塞速度下的阻力，取得件的速度特性。： PLD系列微机控制液伺服汽减振器台。 温度条件： 件温度： 20± 2℃ 件行程S： 20～ 100 mm，速度0.52( m / s) ；最高速度高于 1.5 m ／ s。方向：垂方向。 位置： A m。 方法：本方法采用多工况合成法速度特性P 一v曲每个点工况皆 按本准施； 最后如 4 所示取得速度特性：
随机载荷减振器阻尼力测试 李波涛，徐雄威，王成业，董新年 （长城汽车股份有限公司技术中心、河北省汽车工程技术研究中心，保定 071000） 摘要：简单介绍了应变片的组桥和工作原理，阐述了使用应变片对车辆减振器阻尼力进行测试的方法，并结合整车试验，在各种不同路面下进行减振器阻尼力动态响应测试。根据减振器标定公式，计算在各种路况下减振器的阻尼力。 关键词：减振器；阻尼力；应变测试；nCode 引言 随着生活水平的提高，人们对汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性和行驶安全性提出了更高的要求。减振器作为车辆悬架的重要组成部分，是影响上述指标的关键所在。 减振器的作用是迅速衰减车身和车轮之间由弹性元件引起的连续相对运动，改善车辆行驶平顺性、操纵稳定性和安全性，为人们的驾乘提供更舒适的感受。 1 减振器简介 评价减振器优劣的最主要的指标是阻尼特性。阻尼特性可以用示功图和速度特性进行体现。 示功图是减振器在运动过程中阻尼力随活塞位移变化而围成的曲线图。速度特性图为减振器在运动过程中阻尼力随活塞杆速度变化而形成的曲线图，两者结合观测，可对减振器阻尼力进行全面的评价。 图1 阻尼力-位移特性和阻尼力-速度特性而目前面临的问题是，减振器阻尼力测试只在台架上进行，并且只选择几个特定的速度，并未涵盖用户的所有使用工况，而增加测试点又会大幅度提高测试成本，此方法存在一定的不足。 基于提高阻尼力测试全面性的角度，需对阻尼力的测试方法进行完善。在减振器活塞杆表面粘贴应变片，结合整车道路随机载荷采集，可弥补上述方法的不足。 2 应变片工作原理 应变的测量是将应变片因应变而引起的阻值变化转换为电压信号。根据输出电压和各桥臂阻值变化之间的关系： 得出电压信号的变化。 图2 惠斯通全桥 3 减振器处理 3.1 应变片粘贴 在减振器活塞杆上加工四个凹槽，凹槽深度要适中，并经过进一步处理。粘贴两枚应变片在其两个相对的凹槽位置，组成惠斯通全桥。 在活塞杆运动过程中，应变片随着活塞杆的拉
油压减震器试验台 技术方案 1、概述 油压减震器试验台为我公司成熟产品之一，主要由操作台、试验台、检测系统、微机系统、传动系统、电气控制系统等组成。通过更换不同的减震器安装座，可以满足对不同型号的垂向、横向减震器基本性能参数进行相关试验、测试。其试验数据可以存储、查询、打印、输出。试验台的所有关键零部件都采用国内著名名牌以确保设备稳定性、准确性。 试验台采用自动试验方式对减震器性能参数进行试验，试验参数通过测试软件进行设置，参数可保存。本设备的试验参数和试验数据均采用数据库方式进行管理，使本设备具有良好的扩充性，可以完全满足对不同型号减震器进行自动化试验。本设备具有外形美观、使用方便、操作简单、性能稳定、结实耐用、扩充性高等特点。 2、规范性引用文件 本设备设计、采购、制造、调试均按下列规范性引用文件要求进行。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 TB/T2229-2004 《机车车辆油压减振器试验台技术条件》 TB/T1491-2004 《机车车辆油压减振器技术条件》 GB1800-1804-79 公差配合标准 GB1182-1184-80 形状与位置公差标准 GB4720-84 电控设备低压电器电控设备 GB 50054 低压配电设计规范 GB/T 50150 电气装置安装工程电气设备交接试验标准 GB/T 50171 电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范GB/T15706 《机械安全基本概念与设计通则》 GB16754 《机械安全急停设计原则》 GB16855.1 《机械安全控制系统有关安全部件》 GB/T755 《电机基本技术要求》 GB/T14092.5 《机械产品环境条件工业腐蚀》
减振器台架试验及评定方法 主题和范围：本方法规定了PLD 汽车悬架用筒式减振器的台架试验和试验件评定方法。 本方法包含筒式减振器的示功试验、速度特性试验、温度特性试验、耐久性试验。 1 示功试验 目的：测取试件的示功图和速度图。 设备：PLD 系列微机控制电液伺服汽车减振器试验台。 条件： 1.3.1 试件温度：20士2℃。 1.3.2 试件试验行程S ：(100±1)mm 。 1.3.3 试件频率n ：(100±2) c 、p 、m 。 1.3.4 速度ν根据和并由下式决定的减振器活塞速度。 (m/s)520106 4.n S π=???=-ν 1.3.5 方向：铅垂方向。 1.3.6 位置：将减振器拉伸至最大行程并测定其行程中间位置A m ，并纪录。 试验方法 1.4.1 按加振，待f P 、y P 微机显示值稳定后，停止试验并记录相应得数值。 f P …………复原阻力，N ； y P …………压缩阻力，N ； 评定 1.5.1 示功图应丰满、圆滑，不得有空程、畸形等。 1.5.2 减振器在示功试验中，不得有漏油和明显的噪声等异常现象。 1.5.3 复原阻力和压缩阻力应符合附录A 要求，复原阻力和压缩阻力的允差值应符合下式规定： 复原阻力的允许差值为±（14%f P +40）N ，f P —额定复原阻力； 压缩阻力的允许差值为±（14%y P +40）N ，y P —额定压缩阻力； 2 速度特性试验 目的：检测减振器在不同活塞速度下的阻力，取得试件的速度特性。 设备：PLD 系列微机控制电液伺服汽车减振器试验台。 温度条件： 试件温度：20±2℃ 试件试验行程S ：20～100 mm ，速度)/(.s m 520=ν；最高速度须高于1.5 m ／s 。 方向：铅垂方向。 位置：A m 。 试验方法：本方法采用多工况合成法测试速度特性P 一v 曲线 每个测点工况皆按本标准实施； 最后如图4所示取得试验速度特性：
实验（II）液压减振器性能测试 一、实验目的 (1) 了解液压减振器的具体结构，增加感性认识。 (2) 求得液压减振器的实际阻力特性，巩固所学理论知识。 (3)掌握新造或检修后液压减振器的性能试验。 二、实验内容 (1) 熟悉解体的液压减振器各零部件的结构、形状．大小尺寸等。 (2)掌握SFK型液压减振器拉压行程的特性，测定阻力系数。 三、液压减振器试验台简介 在理论分析中常把油压减振器当作线性阻尼看待, 即阻力与速度成正比，F=-CV，并把减振器设计的名义阻力系数C 当作计算的参数。每一个新造或修竣的减振器均在专门的试验台上测定其性能参数。 试验台由电机经三角皮带．蜗轮蜗扦带动偏心连杆机构1，使减振器3缸筒作上下运动，减振器下端装在偏心连杆机构的滑块上，上端固定在曲拐上，曲拐装在一根测力扭杆上，利用扭杆的变形测量减振器阻力的大小。当偏心轮转动时，带动滑块2怍上下往复运动，减振器活塞上下运动时，产生阻力，这阻力迫使B点跟着上下运动．A点位移与偏心轮的运动有关，而B点的位移与减振器所产生的阻力有 关．A点与B点的位移之差，就是减振器上下两端的相对 位移．扭杆的作用就好象在B点的上方有—个假想的测力 弹黄，根据B点位移的大小就可以反映减报器在运动过程 中所产生的阻力．实际上扭杆受力是反映在扭杆变形上， 这变形通过绘图臂而得到放大，所以绘图臂下端的记录笔 在左右方向的偏移量即表示扭扦扭力的大小，也就是减振 器阻力的大小．记录笔本身不作上下移动，而记录板跟A 一起作上下移动这样记录笔所记录的图形在上下方向表 示活塞的位移，记录下的倾斜椭圆图形，其面积就是减振 器上下一次所消耗的功，此即减振器示功图（见图1,x轴 表示减振器的阻力，y轴表示活塞的上下位移）. 图1 液压减振器试验原理
减振器类型及主要参数的选择计算 分类 悬架中用得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液体的粘性摩擦形成了振动阻力,将振动能量转变为热能,并散发到周围空气中去,达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行,则把这种减振器称之为单向作用式减振器,反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。 根据结构形式不同,减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10—20MPa条件下工作,但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.5~5MPa ,但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点,在轿车上得到越来越多的应用。 设计减振器时应当满足的基本要求是,在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。 4.7.2相对阻尼系数ψ 减振器在卸荷阀打开前,减振器中的阻力F 与减振器振动速度v 之间有如下关系v F δ= (4-51 式中,δ为减振器阻尼系数。 图4—37b 示出减振器的阻力-速度特性图。该图具有如下特点:阻力-速度特性由四段近似直线线段组成,其中压缩行程和伸张行程的阻力-速度特性各占两段;各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数v F /=δ,所以减振器有四个阻尼系数。在没有特
别指明时,减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。通常压缩行程的阻尼系数Y Y Y v F /=δ与伸张行程的阻尼系数S S S v F /=δ不等。 图4—37 减振器的特性 a 阻力一位移特性 b阻力一速度特性 汽车悬架有阻尼以后,簧上质量的振动是周期衰减振动,用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为 s cm 2δψ= (4-52 式中,c 为悬架系统垂直刚度;s m 为簧上质量。 式(4-52表明,相对阻尼系数ψ的物理意义是:减振器的阻尼作用在与不同刚度c 和不同簧上质量s m 的悬架系统匹配时,会产生不同的阻尼效果。ψ值大,振动能迅速衰减,同时又能将较大的路面冲击力传到车身;ψ值小则反之。通常情况下,将压缩行程时的相对阻尼系数Y ψ取得小些,伸张行程时的相对阻尼系数S ψ取得大些。两者之间保持Y ψ =(0.25~0.50 S ψ的关系。
QC/T ××××—××××汽车减振器技术条件与台架试验方 法 汽车减振器技术条件与台架试验方法 1 范围 本标准规定了汽车减振器技术条件和台架试验方法。 本标准适用于汽车悬架用减振器及驾驶室悬置用减振器。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 2.1 双筒式减振器 无导向作用的、由工作缸和外筒组成的减振器。 2.2 支柱式减振器
由工作缸、外筒及其他部件，如弹簧盘、支架等组成的减振器，通常起悬架导向作用，承受侧向力，故活塞杆直径相应较大。 2.3 示功特性(阻力特性) 减振器在规定的行程和试验频率下，两端作相对简谐运动，其阻力（F）随位移（S）的变化关系为阻力特性，其所构成的曲线（F-S）称示功图。 2.4 速度特性 减振器在规定的行程和多种试验频率下，两端作相对简谐运动时，其阻力（F）与速度（V）的关系为速度特性。在多种速度下所构成的曲线（F-V）称速度特性图。 2.5 温度特性 减振器在规定的速度下，并在多种温度的条件下，所测得的阻力（F）随温度（t）的变化关系为温度特性，其所构成的曲线（F-t）称温度特性图。 2.6 耐久特性 减振器在规定的工况条件下，在规定的运转次数后，其特性的变化称为耐久特性。 2.7 摩擦力（Fm） 减振器以≤0.005m/s的速度，其力定义为摩擦力。 2.8
充气力（Fc） 对于充气减振器，活塞处于行程的中间位置时，气体作用于活塞杆上的力为充气力。 2.9 抗泡沫性 减振器在规定的条件下，重复运动后，减振器内的油可能产生泡沫。其示功特性抗泡沫影响的能力。 3 符号和缩略语 额定阻力F (N) 额定复原阻力Ff (N) 额定压缩阻力Fy (N) 行程S (mm) 试验频率 f （Hz） 活塞速度V (m/ s) 摩擦力Fm (N) 复原时摩擦力Fmf (N) 压缩时摩擦力Fmy (N) 温度特性试验时，试验前、后复原及压缩阻力的变化率εf , εy 台架耐久性试验时，试验前、后复原及压缩阻力的变化率εnf ,εny
实验二．城市轨道交通车辆液压减振器性能测定 一、实验目的 1、对液压减振器综合性能实验台各个元件组成有充分认识，掌握系统原理图。 2、初步认识LabView的应用方法，测出液压减振器性能曲线。 二、实验设备 液压实验台（电气控制元件、液压缸、比例阀、液流阀、液压泵等） 三、实验原理 （1）液压减振器实验台液压系统原理图 1 图一液压原理图 1.油箱 2. 3.过滤器 4.电磁溢流阀 5.柱塞泵 6.齿轮泵 7.9.单向阀 8.压力表 10.独立冷却器 11.高压过滤器 12.比例换向阀 13.伺服换向阀14.电磁换向阀 15.液压缸 16.压力传感器 17.节流阀 18.1 9.电动机 （2）实验原理 本实验台由液压站和电控测试台两大部分组成。油箱为全封闭式结构；油泵和电机卧式安装在油箱的侧下面，以保证提供良好的吸油性能；装有比例阀、伺
服阀、换向阀及溢流阀的液压集成块安装在有利于外观且维护方便的机罩内；所有压力表组成表站，安装在实验台架的前景面板上；减振器安装组件安装在实验台架侧面和上部平面，由油缸、支座、拉压传感器、位移传感器等构成一组测试单元。液压系统包括以下几个回路： 1、阻尼性能实验回路 YV8得电时，系统建压，计算机控制YV1、YV2、YV3、YV4或YV5动作，使其获得所需的拉伸和压缩速度，从而可测出被试减振器的阻尼特性。 2、耐久实验回路 YV8得电时，系统建压，由时控仪控制YV6或YV7动作，使其工作液压缸自动往复，从而被试减振器连续工作，以获得耐久性能指标。实验频率可由时控仪任意设定，拉伸和压缩的速度可通过节流阀17来调节。 3、卸荷回路 系统有两种卸荷方式，当YV8失电时系统为零压卸荷，而YV8得电，其余电磁铁（YV1-YV7）均失电时，系统为零流量卸荷。两种卸荷方式时所消耗的功率一般差别不大。 4、独立过滤冷却回路 系统采用独立的过滤冷却器，一般情况下冷却电机关闭，当油液温度超过设定范围时开启。 四、实验步骤 1、液压减振器性能测试 (1) 相同频率时的减振器性能 启动液压试验台，给定一个频率，观察减振器的高速往复运动，通过得到的示功图和阻尼系数来测试减振器的阻尼特性和动态特性。 (2) 分别给出不同频率时的减振器性能 通过修改频率在给定不同频率时，观察减振器的高速往复运动，通过得到的示功图和阻尼系数来测试减振器的阻尼特性和动态特性。 2、性能测试分析 通过对比分析，得出最佳性能 五、实验分析 通过此次实验可以得出减振器在相同频率、不同频率时的性能，并通过对比分析，得出最佳性能。 减振器性能对乘车舒适性的影响：减振器经过阀门的系统油（减振器用油）的流动产生阻尼力，抑制行驶时传达给车身的大振动，缓冲传达给驾驶者和乘客的冲击，以提高乘车舒适感。因此，减振器的性能越好，乘车的舒适性也越好。