摩托车用液压阻尼减震器设计及建模

High & New Technology︱32︱2017年2期浅析摩托车筒式减震器液压阻尼特性的模拟与仿真赵保龙浙江春风动力股份有限公司，浙江 杭州 311100摘要：摩托车是人们日常生活中常用到的交通工具，其安全行驶与其减震器有直接的关系。

所以，为研究减震器对摩托车行驶安全性的营销，本文针对摩托车筒式液压阻尼减震器进行研究，希望能为摩托车减震器设计提供了理论依据，克服影响因素，使得摩托车获得更好的减震效果，行驶的安全性也就能够得到提高。

关键词：摩托车；筒式减震器；液压阻尼；模拟仿真 中图分类号：U463.213 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）02-0032-021 建立液压阻尼模型 某125型摩托车减震器结构如图1所示。

对于该型号摩托车而言，减震器结构并不复杂，包含以下几部分构件：贮油筒、活塞杆、弹簧、阻尼缸筒等，在活塞杆上，连接着活塞，活塞的运动行程中，受节流作用控制，产生阻尼力，活塞进行复原与压缩运动，这样车辆在不平稳路况下行驶中，可以有效的减轻振动情况。

通过活塞有效的运转，车辆减震器获得良好的阻尼特定，确保了摩托车安全行驶。

图1 筒式减震器结构示意图1.1 建立模型1.1.1 复原行程（1）正常运行过程中，活塞向上，其中A 腔的油压非常的大，经阻尼孔，油液流至B 腔之中。

实践中，若油液量不足，则可利用补偿阀从C 腔中予以补给。

按照总流量等于分流量之和的并联流通原理，存在以下关系：2222()444AB CB BI AB CB Q D d v Q d vQ Q Q D v πππ⎧=-⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=+=⎪⎩（1）上式中，AB Q 表示从A 腔进入B 腔的油量；D 表示阻尼缸筒内径；CB Q 表示由贮油进入B 腔油量；d 表示活塞杆直径；BI Q 表示进入B 腔的总油量；v 表示活塞相对阻尼缸筒的运行速度。

通过阻尼孔，减震液利用薄壁小孔节流，对通过小孔的流量及小孔两侧压差的关系由下式表示：22222222()2()32()AB Q D d p v A A ρπρεε-∆==（2） 式中，ρ为减震液密度；A 为阻尼孔截面积；ε为油液动态流动系数，受阻尼孔材料、形状、大小及表明光洁度影响，通常取值为0.6-0.75。

摩托车液压式减震器的油封及密封件设计摩托车液压式减震器是一种重要的安全装置，其主要作用是缓解车身在不平路面上的颠簸震动，提供更加平稳的行驶体验。

而油封及密封件作为减震器的重要组成部分，其设计和品质直接影响着减震器的性能和寿命。

在摩托车液压式减震器中，油封主要用于封闭减震器内的工作油液，防止油液泄漏。

而密封件则用于防止灰尘、水分等外界物质进入减震器内部，保护减震器的工作顺畅。

油封的设计需要考虑以下几个方面。

首先，油封应具有良好的弹性和可靠的密封性能，以防止油液泄露。

其次，油封应具有耐磨和耐腐蚀的特性，以确保长时间的使用寿命。

此外，油封的安装方式和尺寸应与减震器的设计相匹配，以保证减震器的正常运行。

密封件的设计同样需要考虑以上几个因素。

密封件应具有良好的防尘和防水功能，以保护减震器的内部免受外界环境的侵蚀。

密封件的材料应具有一定的强度和耐磨性，以保证其长时间的使用寿命。

此外，密封件的形状和尺寸也需要与减震器的设计相适应，以确保其良好的安装和密封效果。

在油封及密封件的设计中，材料的选择至关重要。

常用的材料包括橡胶、聚氨酯和氟橡胶等。

橡胶具有良好的弹性和耐磨性，适用于一般的减震器应用。

聚氨酯具有较高的强度和耐磨性，适合于重型摩托车或严苛工况下的减震器应用。

氟橡胶具有优异的耐油性和耐高温性能，适用于高性能摩托车的减震器应用。

除了材料选择，油封及密封件的结构也需要精心设计。

油封通常由外圈、内圈和密封唇组成。

外圈用于固定油封，内圈用于与减震器的工作部位接触，密封唇则负责密封油液。

密封件的结构也需要根据具体需求进行设计，一般采用环形结构或翻边结构来实现密封效果。

在油封及密封件的设计过程中，需要进行一系列的试验和验证。

例如，可以通过液压试验来测试油封的耐压性能和密封性能。

同时，还可以进行耐磨试验和耐温试验，以评估油封及密封件的使用寿命和工作性能。

总之，摩托车液压式减震器的油封及密封件设计是一个关键的工程任务。

合理选择材料、精心设计结构和进行有效的试验验证，将有助于提高减震器的性能和寿命，为骑行者提供更加舒适和安全的行驶体验。

摩托车液压减震器阻尼特性仿真与性能分析
单春贤;刘西文;刘爱红
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2013(030)011
【摘要】为优化摩托车后减震器建模,在阀系流体流动模型中加入了基于弹性力学理论的环形阀片弹性变形模型,给出了阀片开度随压力变化的公式.由于系统存在非线性,对稳定性影响较大,为此提出增加了阀系的摩擦力模型和储油腔气体压力模型,并建立了摩托车后减震器阻尼特性模型.采用MATLAB建模,并对阻尼特性进行仿真,结果与某125型摩托车后减震器实测结果符合较好.利用改进模型分析阀系参数对阻尼力的影响规律,为摩托车后减震器的性能优化和结构改进提供参考依据.【总页数】6页(P233-237,288)
【作者】单春贤;刘西文;刘爱红
【作者单位】江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏明星减震器有限公司,江苏泰州225300
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.摩托车减震器动态复原阻尼特性测控系统设计 [J], 朱鹏程;张冰蔚;刘爱红
2.浅谈摩托车液压阻尼式减震器结构与保养 [J], 天之
3.摩托车减震器阻尼力和阻尼调节装置 [J], 艾兆虎
4.摩托车筒式减震器液压阻尼特性的模拟与仿真 [J], 单春贤;仲敏波;吉恒松;邵霞
5.摩托车前减震器阻尼特性数学模型的建立 [J], 单春贤;张冰蔚;陆勇
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科技大学本科毕业设计（论文）二零一四年六月科技大学本科毕业论文摩托车用液压阻尼减震器设计及建模Motorcycle shock absorber with hydraulic damping designand modeling摘要作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一，减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中，吸收道路不平度产生的震动能量，对保障安全、舒适性起了重大作用。

它是有别于采用充气式轮胎来减缓行车颠簸的另一种装置。

能否合理设计其结构参数，使之能够得到预想的性能将会直接影响到车辆行驶的平稳性以及驾乘人员的舒适性与安全性。

随着汽车产业的兴起与高速公路的迅猛发展，人们对行车的安稳性也提出了更高的要求，各国对减震器质量与种类的研制开发工作投入了更大的力量和资金。

发展到今天，减震器结构复杂，形式多样。

根据其工作介质可以分成如下几类：弹簧式减震器、气簧式减震器、气液组合式减震器、充气式减震器以及液压阻尼式减震器等。

由于液压阻尼式减震器结构简单，加工制造成本低廉，被广泛运用于汽车摩托车以及其他机械产品的生产制造当中。

本文还要运用软件对设计的减震器进行三维建模，模拟其装配过程。

现如今，被广泛运用的三维软件有很多，比如3DMAX，RHINO，MAYA，CATIA，UG，CAD等。

其中，3DMAX可用于平面设计及动画；而MAYA 则比较高级，常用来制作电影特效和动画制作；UG则被广泛应用于汽车制造行业。

此次项目将采用Pro/E对减震器进行三维建模并仿真装配。

关键词：摩托车；减震器；液压阻尼；设计参数；三维建模AbstractVibration energy as one among the important vehicle suspension structure damping components , shock absorbers for people to ride a motorcycle in the process, absorb road roughness generated , and to ensure the safety , comfort plays a major role. It is different from the use of inflatable tires to slow down the bumpy road of another device . Can rational design of its structural parameters , so that it can achieve the anticipated performance will directly affect the comfort and security as well as stability of the vehicle 's occupants .With the rapid development of the automotive industry and the rise of the highway , driving people to the calm is also put forward higher requirements, the quality and type of shock absorber States research and development work into a greater power and money. Development today , shock absorbers complex forms. According to its working medium can be divided into the following categories: spring shock absorbers, gas springs shock absorbers, gas-liquid modular shock absorbers, gas-filled shock absorbers and hydraulic damping shock absorbers and so on. Because of the simple structure of the hydraulic shock absorber damping , low manufacturing costs , is widely used in car and motorcycle manufacturing , and other mechanical products which .In this paper, but also to use software designed shock absorbers forthree-dimensional modeling to simulate the assembly process . Now, are widely used three-dimensional software there are many, such as 3DMAX, RHINO, MAYA, CATIA, UG, CAD and so on. Which , 3DMAX can be used for graphic design and animation ; while MAYA is more advanced , used to make a movie special effects and animation ; UG were widely used in the automobile manufacturing industry . The project will use Pro / E for three-dimensional modeling and simulation of the shock absorber assembly.Keywords: motorcycle; shock absorber; hydraulic damping; design parameters; dimensional modeling目录第一章绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 国外研究现状 (1)1.3减震器设计的未来发展趋势展望 (3)1.4研究的主要容及方法 (3)第二章减震器数学模型的建立 (5)2.1摩托车减震器的工作原理 (5)2.2减震器的振动模型 (6)2.3减震器示功图分析 (8)2.4实测示功图分析 (9)第三章液压减震器的结构设计 (12)3.1减震器的主要零件结构参数 (12)3.1.1工作缸径D (12)D (12)3.1.2贮油筒直径c3.1.3减震器基长L (13)3.1.4工作行程S (13)3.2摩托车减震器主要零件的结构设计 (14)3.2.1弹簧的结构尺寸设计计算 (14)3.2.2减震弹簧按实际工作状态绘图的优点 (18)3.2.3减震器减震杆 (18)3.2.4活塞环 (20)3.2.5 贮油筒设计 (23)3.2.6导向套设计 (24)3.2.7 油封 (24)第四章减震器的三维建模与装配仿真 (28)4.1减震器各零件的三维图绘制 (28)4.2摩托车减震器的装配模拟 (35)总结 (39)致 (40)参考文献 (41)第一章绪论1.1 选题的目的和意义作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一，减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中，吸收道路不平度产生的震动能量，对保障安全、舒适性起了重大作用。

摩托车液压式减震器的流体动力学与泵的选择设计摩托车液压式减震器是一种通过流体力学原理减少摩托车在运动过程中所产生的震动和冲击力的装置。

其设计包括了流体动力学和泵的选择，这两个方面是确保减震器正常工作和提供稳定的悬挂效果所不可或缺的。

流体动力学是研究流体在运动过程中的力学性质以及与固体的相互作用的学科。

对于摩托车液压式减震器的设计，流体动力学起到了至关重要的作用。

减震器中的流体油液通过压力和阻尼的调节，能够吸收和分散摩托车行驶过程中的震动和冲击力。

流体动力学的理论和计算方法可以指导我们合理选择减震器的参数，确保其在行驶中具有良好的减震效果。

在摩托车液压式减震器的流体动力学方面，首先需要考虑的是减震器的工作原理。

减震器中的液压油受到压力的作用，通过活塞和阀门等部件的控制，将压力转换为阻尼力。

这种阻尼力可以减少摩托车在路面不平或者行驶过程中产生的震动，提供更加平稳的悬挂效果。

而减震器的参数如活塞直径、缸体长度、阻尼阀孔的尺寸等则是影响流体动力学特性的重要因素。

在选择减震器的参数时，一般会采用流体动力学模拟和实验方法。

通过建立减震器的数学模型，可以对不同参数下的流体动力学性能进行仿真计算。

这样可以在更短的时间内获取到不同参数下减震器的工作效果，并根据计算结果调整参数，以实现最佳的减震效果。

此外，实验室中的液压试验台也可以用于验证和优化设计，通过对实际减震器进行试验和调整，确保其具有良好的流体动力学性能。

除了流体动力学的设计之外，摩托车液压式减震器还需要选择合适的泵，以提供所需的压力和流量。

泵的选择应该考虑摩托车的工作条件和需要与减震器进行匹配。

在选择泵之前，需要确定减震器所需的工作压力范围和流量要求。

根据这些参数，可以选择适合的泵类型，如柱塞泵、齿轮泵或者叶片泵等。

泵的性能指标如最大工作压力、流量范围、功率消耗等也需要加以考虑。

此外，泵的可靠性和耐用性也是泵选择的重要方面。

摩托车在行驶中会遇到复杂的道路状况和振动环境，泵需要能够适应这些条件，并保证正常的工作。

摩托车液压式减震器的弹簧设计与刚度优化摩托车的液压式减震器是一种重要的零部件，它起到了减震和稳定车身的作用。

而减震器中的弹簧则是其中的关键元件，它不仅决定了减震器整体的性能，还直接影响了乘坐舒适性和操控性能。

因此，在设计摩托车液压式减震器的弹簧时，需要考虑到弹簧的设计原理和优化弹簧刚度的方法。

在摩托车液压式减震器中，弹簧的主要作用是承担悬挂系统的负荷和提供减震效果。

弹簧的设计应考虑到以下几个方面：1. 载荷计算：在确定弹簧的设计前，首先需要计算悬挂系统在不同工况下的载荷。

这可以通过对摩托车的重量、行驶速度、道路条件等因素进行综合分析来进行估算。

基于这些载荷计算，可以确定弹簧的材料和尺寸。

2. 弹簧材料选择：选用合适的材料可以确保弹簧在工作过程中具有足够的刚度和强度。

常用的弹簧材料包括钢和合金钢，其选择应综合考虑弹簧的设计要求、成本和可用性等因素。

3. 弹簧的刚度设计：弹簧的刚度直接影响了减震器的性能，过高或过低的刚度都会影响到车辆的操控性和乘坐舒适性。

在设计弹簧刚度时，需要结合摩托车的重量、悬挂系统的运动特性和期望的减震效果来进行优化。

一种常见的方法是在试验台架上进行不同刚度的弹簧安装，并通过测试来评估不同刚度对车辆性能的影响，然后选择最优的刚度。

4. 刚度优化方法：在确定初始刚度后，可以通过几种方法进行进一步的刚度优化。

一种常用的方法是调整弹簧的线径和材料，以达到期望的刚度。

另一种方法是通过增加或减少弹簧的圈数来改变刚度。

在设计过程中，还需要考虑到弹簧的安装方式和调整方法。

良好的弹簧安装和调整可以确保减震器的性能最大化。

常见的安装方式有单边固定和双边固定两种，根据摩托车的悬挂系统和结构特点来选择合适的安装方式。

最后，弹簧的设计与刚度优化需要综合考虑车辆的使用环境、悬挂系统的运动特性以及乘坐舒适性和操控性能等因素。

通过合理选择材料、精确计算和优化设计，可以使摩托车液压式减震器的弹簧达到最佳的性能和效果。

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中国直升机设计研究所
图1 液压阻尼器结构
1—活塞杆；2，5—弹簧座；3—活塞；4—环形槽；6—弹簧；
7—节流针；8—可变节流孔；9—流体通道；10—自动充油器
图2 液压阻尼器建模
1—输入信号；2—外力载荷；3—冲击质量块；4—弹簧阻尼机
构；5—力传感器；6—腔体；7—隙缝模型；8—活塞杆；9—传感器；
10—腔体
尼力。

6和10为活塞左右两侧的腔体及复位弹簧。

7为隙缝泄露模型，其阻尼结构就是轴芯上所开的节流孔以及配合面塞，作用时间为1S，设置仿真时间为2S，采样周期为0.01S，经计算得到位移曲线如图3所示：
如图3所示，当外力载荷为300N时，阻尼器受力先加
图3 缓冲位移曲线图4 速度—阻尼力曲线图5 不同缝隙宽度下的阻尼器缓冲位移图6 反向力缓冲位移曲线。

摩托车液压式减震器的阻尼调节与控制方法分析摩托车的悬挂系统是确保行驶稳定性和乘坐舒适性的关键部件之一。

而液压式减震器作为悬挂系统中的重要组成部分，其阻尼调节与控制方法对于摩托车的悬挂性能具有重要影响。

本文将就液压式减震器的阻尼调节与控制方法进行详细分析。

液压式减震器的基本原理是通过阻尼力来控制弹簧振动的幅度和频率，从而减小悬架系统的振动。

阻尼力的大小是通过控制阻尼器内的阻尼流体流过阻尼孔的大小来调节的。

下面将详细介绍液压式减震器的阻尼调节与控制方法：1. 阻尼孔调节法阻尼孔调节法是通过调节阻尼孔的开合来改变阻尼器的阻尼力大小，进而实现对减震性能的调节。

阻尼孔的大小和数量会直接影响阻尼力的大小。

通常情况下，增大阻尼孔的尺寸可以减小阻尼力，而减小阻尼孔的尺寸可以增大阻尼力。

通过这种方式，车主可以根据自身需求，自行调节阻尼器的硬软程度，以适应不同的道路状态和驾驶风格。

2. 阻尼调节旋钮法阻尼调节旋钮法是通过在减震器上预留一个阻尼调节旋钮，使车主可以通过旋钮的旋转来调节阻尼力大小。

旋钮通常分为正时针和逆时针旋转，正时针旋转可以增加阻尼力，逆时针旋转可以减小阻尼力。

这种调节方式操作简单方便，且可以实时调节，适用于不同的驾驶需求。

3. 阻尼力调节器法阻尼力调节器法采用电子或液压技术，通过控制某个装置来改变减震器的阻尼力大小。

这种调节方式可以根据实时道路情况和驾驶需要自动调节阻尼力，提供更好的悬挂性能和驾驶舒适性。

例如，一些高端摩托车配备有电子阻尼调节装置，可以根据车速、悬挂位置等参数实时调整阻尼力大小，并且可以提供多种不同的调节模式（如运动模式、舒适模式等）供车主选择。

4. 调节软硬油路法调节软硬油路法是通过改变减震器中流动的阻尼液的通道来调节阻尼器的工作特性。

一般来说，改变软硬油路的通道可以调节减震器的压力和流量，从而改变阻尼力的大小。

调节软硬油路法通常要求车主对减震器进行拆装和调整，相对较为复杂，适用于一些专业的赛道使用或调校需求较高的车主。

摘要近年来我国铁路进入一个飞速发展时期，特别是在铁路跨越式发展政策的指引下，我国铁路将会进入一个全新的发展阶段。

油压减振器是铁道机车车辆上的一个重要部件。

由于机车车辆的车轮与钢轨面之间是钢对钢的接触，因此，车轮表面的不规则和轨道的不平顺都直接经车轮传到悬挂部件上去，使机车车辆各部分高频和低频振动。

如果这种振动不经过减振器来衰减，就会降低机械部件的结构强度和使用寿命，恶化运行品质。

油压减振器其性能优劣直接影响到行车的安全性和舒适性。

由于铁路的提速和城市轨道交通的迅速发展，凸显出对高性能液压减振器的需求，但国内生产的液压减振器还不能满足这种需求，这种状况是由于减振器试验设备落后造成的。

因此，研制高速列车减振器试验台就具有十分重要的实际意义，有必要使用性能良好的减振器。

本文对液压减振器进行了分析和设计。

主要工作包括：油压减振器分类和用途,油压减振器阻力特性分析,新型油压减振,新型油压减振,油压减振器结构设计及计算校核关键词：机车车辆，油压减振器，阻力特性，分析，参数AbstractIn recent years our country railroad to enter a period of rapid development, especially in the Leap-over Development of railway policy how-to below, our country railroad will enter a new stage of development. Hydraulic shock absorber of railway vehicle is one of the most important component. As a result of locomotive and vehicle wheel and rail surface contact between the steel on steel, therefore, the wheel surface irregularities and the track irregularity directly by the wheel to the suspension member to the vehicle, each part of the high and low frequency vibration. If the vibration through the shock absorber to decay, it will reduce the mechanical parts of the structure strength and the service life of deterioration, running quality. Oil damper and its performance will directly affect the safety and comfort of driving. As a result of the railway speed increase and the rapid development of city rail transit, highlights for high performance hydraulic shock absorber needs, but the domestic production of hydraulic shock absorber can not meet this demand, this situation is due to shock absorber test equipment is backward cause. Therefore, the development ofhigh-speed train damper test bench has a very important practical significance, it is necessary to use the good performance of the shock absorber.Based on the hydraulic shock absorber for the analysis and design. The main work includes: classification and use of hydraulic shock absorber, oil damper resistance characteristics analysis, new oil damper, a new hydraulic vibration damper, structure design and calculation of key words: vehicles, hydraulic shock absorber, resistance characteristics, analysis, parameter目录第1章绪论 (1)1.1本课题设计的目的和意义 (1)1.2减震器国内外的发展状况 (2)1.3设计的主要研究内容 (3)第2章油压减振器分类和用途 (1)第3章油压减振器阻尼值计算 (1)3.1 液压减振器阻力特性的计算 (1)3.1.1 拉伸和压缩时的阻力介绍 (1)3.1.2单向流动减振器的拉伸和压缩阻力 (1)3.2 影响减振器阻力特性的主要因素 (1)3.2.1 节流阀的结构和参数 (1)3.2.2 结构参数对阻力特性的影响 (1)3.3 液压双向流动减振器阻力特性分析 (1)3.3.1 拉伸阻力特性 (1)3.3.2 压缩阻力特性 (1)3.4实现拉伸和压缩对称特性的措施 (1)第4章新型油压减振 (1)4.1 主要技术参数及其基本结构 (1)4.1.1 主要技术参数 (1)4.1.2 基本结构 (1)4.2 作用原理 (1)4.3 减振器的特点 (1)4.4油压减振器的阻尼特性与阻尼系数 (1)第5章油压减振器结构设计及计算校核 (1)第6章结语 (30)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)第1章前言1.1本课题设计的目的及意义随着社会的不断发展，人们对汽车的要求也越来越高。