减振器与悬架的匹配
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车辆钢板弹簧悬架系统减振器最佳阻尼匹配周长城;潘礼军;于曰伟;赵雷雷【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2016(0)7【摘要】阻尼匹配是制约钢板弹簧悬架系统减振器设计的关键问题。
根据1/4车辆二自由度行驶振动模型,利用随机振动理论,建立了悬架系统最优阻尼比及悬架动挠度和振动速度均方根值数学模型。
在此基础上,通过分析、处理钢板弹簧加载-卸载试验所测得的载荷及变形数组数据,建立了在实际行驶工况下的钢板弹簧等效阻尼数学模型;根据悬架系统最优阻尼比及钢板弹簧的等效阻尼,得到了所需匹配减振器在悬架系统中应承担的最佳阻尼比;利用平安比及双向比,建立了钢板弹簧悬架系统最佳阻尼匹配减振器的速度特性,并通过仿真分析和实车行驶平顺性试验验证了钢板弹簧悬架系统减振器最佳阻尼匹配设计方法的正确性及有效性,利用该设计方法匹配减振器后的车身垂直振动加速度均方根值与传统经验法相比降低了6.72%,能够有效改善车辆的乘坐舒适性。
该研究可为钢板弹簧悬架系统减振器的设计提供参考。
%Damping matching is the key problem of shock absorber design for leaf spring suspension system, and there is no optimal matching theory to resolve this problem at present, which seriously restricts the improvement of ride comfort and driving safety. So, in order to make the leaf spring suspension system achieve the optimal damping matching so that the vehicle has good ride comfort and driving safety, in this paper, based on the quarter vehicle model and random vibration theory, taking the minimum of body vertical vibration acceleration as the target, amathematical model of optimal damping ratio of suspension based on ride comfort was established; taking the minimum of wheel dynamic load as the target, a mathematical model of optimal damping ratio of suspension based on driving safety was established; then, according to the golden section, a mathematical model of optimal damping ratio of suspension based on ride comfort and driving safety was built. Based on this, the root mean square value of suspension dynamic deflection was taken as the leaf spring vibration amplitude, which was obtained under actual road conditions for vehicle driving, and the root mean square value of suspension vibration velocity obtained under actual road conditions for vehicle driving was combined with the principle of energy conservation; by analyzing and processing the load and deformation array data of leaf spring loading-unloading test, the equivalent damping of leaf spring under certain work condition and the damping ratio provided by leaf spring for the suspension were built. Then, combining the optimal damping ratio of suspension based on ride comfort and driving safety with the damping ratio provided by leaf spring, using the displacement superposition principle, the optimal damping ratio, which should be provided by shock absorber matching to the optimal damping of leaf spring suspension, was built. Based on this, using the smoothness-safety ratio and the two-way ratio, a mathematics model of velocity characteristic of shock absorber matching to the optimal damping of leaf spring suspension was built. With a practical example, the optimal damping ratio and the velocity characteristic of shock absorber for leaf spring suspension system weredesigned, and the optimal damping matching method was validated bythe simulation. The result showed that using the theoretical design method for the shock absorber, the root mean square value of body vertical vibration acceleration was reduced by 7.67% compared with the traditional experience method. Furthermore, in order to further verify the correctness of the result, the optimal damping matching method was validated by the vehicle ride comfort test. The result showed that using the theoretical design method for the shock absorber, the root mean square value of body vertical vibration acceleration was reduced by 6.72% compared with the traditional experience method. Therefore, the results showed that the optimal damping matching method of shock absorber for leaf spring suspension system was correct, and it could significantly improve the ride comfort of vehicle and make the vehicle have good driving safety. This study has significant value of theory research and practical application for shock absorber design of leaf spring suspension system.【总页数】8页(P106-113)【作者】周长城;潘礼军;于曰伟;赵雷雷【作者单位】山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博 255049;山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博 255049; 北京邮电大学自动化学院,北京 100876;山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博255049;山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博 255049; 北京邮电大学自动化学院,北京 100876【正文语种】中文【中图分类】U461.4【相关文献】1.汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比的匹配 [J], 韦勇;阳杰;容一鸣2.汽车悬架减振器最佳阻尼匹配研究 [J], 王天利;王雪;陈双;邓丹3.双轴汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比匹配设计研究 [J], 韦勇4.车辆悬架与减振器阻尼的匹配研究 [J], 赵六奇5.车辆悬架与减振器阻尼的匹配研究 [J], 赵六奇;易庆红因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
汽车悬架减振器最佳阻尼匹配研究王天利;王雪;陈双;邓丹【摘要】基于汽车平顺性要求,针对某城市SUV对其前麦弗逊悬架系统的减振器进行最佳阻尼匹配研究,通过建立减振器在工作行程中速度特性分段线性函数的数学模型,计算求得减振器工作中所对应的开阀点的力值;依据减振器试验台测试标准对所设计减振器的外特性进行了台架试验,减振器的速度特性匹配曲线与减振器MTS台架试验曲线在开阀速度处的力值误差仅为13%;依据悬架的硬点参数建立了1/2悬架ADMAS模型,通过更改减振器的属性文件及对悬架进行双轮同向激励,验证悬架的振动特性.实验结果表明,基于汽车平顺性的减振器最佳阻尼匹配研究方法正确,且匹配的减振器应用于实车前悬架具有良好的振动特性.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】4页(P160-163)【关键词】悬架系统;减振器;最佳阻尼;仿真模型【作者】王天利;王雪;陈双;邓丹【作者单位】辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121001;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121001;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121001;辽宁省科学技术情报研究所,辽宁沈阳110168【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.33汽车悬架作为连接车身与车轮的重要组成部分,对汽车的平顺性、安全性和操稳性起着决定性作用。
减振器与弹簧相并联,来衰减汽车行驶中车身的振动,是汽车悬架的最重要的阻尼元件之一[1],悬架合理的刚度及阻尼特性是保证悬架具有良好的振动特性的重要因素。
国外学者对减振器动态特性仿真技术分析开展了较多的研究工作,并且对参数化建模方法进行了总结性的探讨。
但对于减振器阀系参数匹配并没有可靠的方法[2],因此传统减振器阀系参数设计方法是根据经验在某些减振器阀系的基础上改变阀片的参数来改变减振器的阻尼力,并反复的试验与更改参数进行优化设计。
很少有学者通过最佳阻尼匹配减振器特性数学模型进行匹配研究,大多数利用阀片大挠度变形公式对阀片近似设计,因此目前的设计方法不能满足所有论文需要增加实验照片和测试手段;“减振器台架试验值与计算值较为吻合”?针对某款城市SUV,对其前麦弗逊悬架系统的减振器进行最佳阻尼匹配研究,通过对减振器MTS台架试验及建立1/2悬架ADMAS仿真模型进行振动仿真,验证悬架最佳阻尼匹配研究方法的正确性。
10.16638/ki.1671-7988.2017.02.001汽车半主动悬架减震器阻尼匹配设计郭建辉,邹金校,高恩壮(长安大学汽车学院,陕西西安710064)摘要:半主动悬架作为汽车悬架发展的主要方向,具有良好的性价比。
对于阻尼可控半主动悬架,阻尼的匹配对悬架系统至关重要。
文章从保证汽车舒适性和安全性角度出发,研究汽车半主动悬架最佳阻尼匹配方法。
首先分别从保证悬架系统最舒适和最安全出发研究悬架阻尼比,然后确定半主动悬架最佳阻尼比[1],最后匹配悬架最佳阻尼系数。
关键词:减震器;阻尼匹配;阻尼比中图分类号:U461.9 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2017)02-01-03Damping Matching Design of Automotive Semi-active SuspensionGuo Jianhui, Zou Jinxiao, Gao Enzhuang( School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi 'an 710064 )Abstract: Semi-active suspension as the main direction of the development of automotive suspension, has a good price. For damping controlled semi-active suspension, the damping of the matching is essential to the suspension system.In this paper, from the perspective of vehicle comfort and safety, this paper studies the optimum damping matching method of automotive semi active suspension system.At first, the suspension damping ratio is studied from the most comfort and safety of the suspension system, and then the optimal damping ratio of the semi-active suspension is determined[1], and the optimal damping coefficient of the suspension system is matched.Keywords: shock absorber; the damping match; damping ratioCLC NO.: U461.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)02-01-03前言汽车的悬架系统与汽车的两个主要性能指标——行驶平顺性和操纵稳定性是密切相关的。
科研监督esearch Supervision中国军转民34车辆底盘悬架减振器的选择与校核李斌 王引生减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车振动,改善汽车行驶平顺性,增强车轮与路面的附着性能,减少汽车因惯性力引起的车身倾角变化,提高汽车操纵稳定性。
减振器亦能够降低部分动载荷,延长汽车使用寿命。
重型载货汽车底盘中比较常用的是双筒式减振器,其阻力容易调整,结构简单,价格便宜。
本文将以双筒式减振器为对象,着重介绍悬架减振器的选型与校核并示例分析。
一、减振器基本参数选择1.减振器阻力特性油液流经节流阀产生的阻力应为节流阀两侧压力差与承压面积的乘积,压力差p 为:QaC Q p d αρ+=2222式中:ρ——油液密度,kg/mm3; Q ——通过阀的流量,mm3/s ; a ——节流孔面积,mm2; d C ——流量系数;α——与节流孔形状和油液黏度有关的系数。
油液流经固定的节流孔产生阻力与油液流量即活塞运动速度的平方成正比,流经节流阀片的阻力与流量近似成线性关系。
减振器阻力特性是由节流孔特性和节流阀片特性两部分组成,如果能够分别求出节流孔特性和节流阀片特性,就可以得到减振器组合的阻力特性。
2.减振器相对阻尼系数通常根据汽车平顺性、操纵性和稳定性的要求确定减振器的阻力特性。
减振器阻力值能满足汽车操纵性和稳定性要求,但不一定满足汽车平顺性要求;反之亦然。
因此减振器阻力特性的选择应按照所设计车型对汽车平顺性、操纵性和稳定性进行综合考虑。
减振器装车后的基本参数,一般用相对阻尼系数表示,相对阻尼系数ψ为:K M2γψ=式中:ψ——相对阻尼系数; γ——减振器阻力系数(阻力特性的倒数),N•s/mm;K ——悬架刚度,N/mm; M ——质量系数,kg。
相对阻尼系数1≥ψ时,产生非周期运动,ψ很大时虽然能在共振区域很快衰减振动,但在非共振区域内激振增大。
当1≤ψ时,产生周期振动,ψ很小时振动衰减很慢,共振振幅过大。
减振器与悬架的匹配减振器与悬架的匹配一、减振器的作用1、缓和汽车的振动,提高汽车的平顺性,保护货物,延长车身等部件的寿命;2、增强车轮的附着性,有助于操纵性、稳定性,缓和由路面不平带来的冲击。
二、减振器的种类1、减振器按机构分为摇臂式与筒式,筒式又分为双筒式、单筒式、压缩气体单筒式三种。
摇臂式减振器已基本淘汰,目前广泛应用的是筒式减振器。
2、减振器按其作用方式分为单作用式与双作用式。
目前汽车上广泛采用的是双作用式筒式减振器。
三、减振器的工作原理汽车上的减振器多数为液力减振器,其工作原理是当车架与前桥作往复运动时,减振器内的活塞在缸筒内作往复运动,减振器壳体内的油液便反复的从一个内腔通过一个窄小的空隙流入另一个内腔,此时孔壁与油液的摩擦以及液体分子之间的相互摩擦便形成对振动的阻尼力,使车身与车架的振动能量转化为热能,而被油液以及减振器壳体所吸收,然后散到大气中。
四、减振器两个主要参数1、阻尼系数δ减振器中阻力F与速度v的关系为:F=δv (F—减振器阻力,N;v—减振器工作速度,m/s)一般压缩时的阻尼系数常小于伸张时的阻尼系数。
2、相对阻尼系数ψ该系数是评定振动衰减快慢程度的,其表达式为:ψ=δ2cm(m—簧载质量,kg;c—悬架刚度,N/m)相对阻尼系数ψ的物理意义是减振器与不同刚度和不同簧载质量的悬架系统匹配时,会产生不同的阻尼效果。
五、减振器两个主要参数的选择1、相对阻尼系数ψ的选择常用相对阻尼系数ψ的选取范围为:单作用式:0.3~0.45双作用式:0.2~0.45在选择ψ时,应该考虑到,ψ值取得大能使振动迅速衰减,但会把较大的不平路面冲击力传到车身,ψ值取得小,振动衰减慢,不利于行驶平顺性,一般:①如果弹性元件或导向机构中存在阻尼(如钢板弹簧),ψ取下限;②如果弹性元件或导向机构中不存在阻尼(如螺旋弹簧),ψ取上限。
③对于后悬架的ψ值可取得稍大些,④通常越野车或经常行驶在路面条件较差的汽车,其ψ>0.3。
46 为了缓和与衰减摩托车在行驶过程中因道路凹凸不平受到的冲击和振动,保证行车的平顺性与舒适性,有利于提高摩托车的使用寿命和操纵的稳定性,摩托车上均设置有悬挂和减震器装置。
减震器作为摩托车的关键部件,由悬架弹簧和阻尼器组成。
减震器与整车行驶要求匹配的好坏对整车的驾驶平顺性,操纵稳定性和舒适性等有重要的影响。
减震器悬架弹簧能缓和地面对车辆的振动,减小车辆和乘员承受的惯性力,阻尼器的主要作用就是抑制车轮和车身的持续振动,进一步衰减振动频率和幅度,避免突发性强冲击造成的恶劣影响。
1 摩托车悬架装置的功能悬挂装置是车架与车轮之间一切传输力连接装置的总称,悬挂装置可分为车体悬挂装置和发动机悬挂装置,而车体悬挂装置又分前悬挂装置和后悬挂装置。
摩托车在行驶过程中,特别是在郊区和山区低质路面上行驶,由于路面的凹出不平,车轮会受到来自路面的冲击性垂直反力。
在急刹车的情况下,冲击力更大。
同时,发动机的振动及其它惯性力,都要传递到车架上。
这些冲击力和振动,如果超过人所能承受的频率,就会引起疲劳,并会造成摩托车各零部件的松动、机械疲劳,酿成过早损坏的可能。
摩托车受冲击和其他力的分布情况如图1所示。
一辆道路赛车在平稳状态下,转向时所产生的负载假若为l g(负载单位)而车架中心便会受到l.4 g 负载的作用。
如果在规定的赛道上行驶,在车辆倾斜时,所承受到的冲击负载可达4 g 。
而越野赛车所受到的冲击负载比上述还大。
当冲击负载达8 g 时,驾驶员就会忍受不住了。
根据记载,个别冲击峰值可达20 g 的程度。
说明各种摩托车在不同速度、不同行驶条件和状态下,受到的冲击负载大谈摩托车悬架和减震器的结构特点及功能Yang ZhongminAbout the Structural Characteristics and Functions ofMotorcycle Suspension and Shock Absorber杨忠敏小各不相同,差别甚大。
汽车悬架及减震器浅谈作者:张航王泰来源:《科学导报·科学工程与电力》2019年第03期【摘要】汽车悬架系統是否先进决定了汽车的操控性能的优劣。
而减震器是悬架系统中的一个重要部件,主要作用是促使车辆的行驶时减少震动,提升汽车的安全性及舒适性。
随着人们对于汽车的性能要求不断提高,所以减震器也在不断的完善。
本文主要对汽车减震器进行阐述。
【关键词】汽车悬架;减震器;浅谈概述悬架系统一般大致分为阻尼元件、弹性元件、结构元件,三类元件共同组成复杂的悬架系统,并通过相互的匹配设计,来达到整车对悬架系统的要求。
下面主要谈谈悬架系统的阻尼元件---减震器。
1 悬架介绍1.1汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。
底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成,成形汽车的整体造型,并接受发动机的动力,使汽车产生运动,保证正常行驶。
1.2悬架系统定义悬架系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。
1.3悬架系统分类汽车底盘的悬架,当前可以分为独立悬架和非独立悬架两种,主流的悬架种类主要是麦佛逊式独立悬架、交叉臂式独立悬架、多连杆式独立悬架以及扭力梁式非独立悬架。
如图所示:1.4 汽车悬架的作用①支承车桥上的车身,并使车身与车轮之间保持适当的几何关系。
②对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种颤动、摇摆和震动等,与轮胎一起,予以吸收和减缓。
从而保障乘客和货物的安全,并提高驾驶稳定性。
③将路面与车轮之间的磨擦所产生的驱动力和制动力,传输至底盘和车身。
1.3汽车悬架形式①根据悬架结构不同,可分为非独立悬架和独立悬架。
②根据悬架控制力,可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。
③根据悬架控制方式,可分为机械控制悬架系统、电子控制悬架。
④根据对操控性、舒适性及成本不同的倾向策略,又可分为麦弗逊式独立悬挂、双叉臂式独立悬挂、单纵臂扭杆梁式半独立悬挂、连杆支柱式独立悬挂、多连杆式独立悬挂等国内常见的五种悬架。
悬架设计中的一些细节问题有关悬架设计中大的方面已有很多非常不错的论坛文章,但对于一些经验不足的悬架设计师往往一不小心就会犯如下常见的错误,给试制和试验工作带来许多不必要的麻烦。
下面仅就一些容易被忽视的细节谈谈如何去处理。
1)螺旋弹簧“并圈”问题2)减震器活塞“碰底撞顶”问题3)限位缓冲块匹配问题根据整车总布置所提诸如平顺性、操稳性对悬架的要求和约束参数后,悬架设计师往往会精神关注于导向机构的运动几何、偏频、刚度与角刚度等匹配方面的工作,而忽视设计中出现的一些细节问题,上述3项就属于此类。
众所周知,汽车设计时要考虑空载和满载下的姿态问题。
换句话说是车头车尾高低问题;以及在坏路上行驶时车轮要有足够的动行程以避免经常出现所谓“悬架击穿”现象,它严重地降低乘坐舒适性并给零部件的使用带来危害。
一。
螺旋弹簧“并圈”问题这是典型的车轮“动行程”不足酿成的祸害。
在深入探讨此问题之前,首先看一下案例。
某款轿车在开发过程中出现弹簧“并圈”,造成减震器支架撕裂及与车身相连钣金件的严重开裂,见图1、2、3、4所示。
图1图2图4并圈产生的巨大冲击载荷(超过支架7000kg的拉脱力试验),竟将硬度Rc50的弹簧钢沿弹簧圈击打成宽约2mm深约0.3mm的扁平亮带,冲击力之大令人咋舌!该案例属于典型的弹簧设计参数于动行程匹配不当而造成的。
根据国内外汽车设计的经验和统计数据,对于轿车而言,车轮上跳或下跳动行程f在满载时应满足在f=±(90—100)mm范围内。
当车轮上跳弹簧处于最大压缩状态时,各弹簧圈之间应保持1.5-2mm的间隙而避免“并圈”出现。
这就牵扯出用悬架橡胶(或聚氨酯)缓冲限位块限制车轮动行程的功能问题。
根据经验数据,缓冲限位块应保证在车轮最大上跳动行程的前提下,进行螺旋弹簧设计,并保证不出现“并圈”现象。
本文不涉及悬架设计的其它问题(可参考网上发表的其他相关文章)仅就设计中如何避免“并圈”而具体操作。
解决“并圈”问题的钥匙是:在满载的条件下,增加下摆臂球头处的最大上跳(压缩)动行程值f j,令它不低于90mm。
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 VERSITYV ol.22N o.6Dec.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=C2Km=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。
悬架的工作原理
悬架系统是指安装在车辆底盘和车轮之间的一系列零部件,用于缓冲和减少车辆行驶过程中的震动和颠簸,提供舒适的驾乘体验。
悬架系统的工作原理可以概括为以下几个方面:
1. 弹簧:悬架系统中的弹簧是用来支撑整个车体重量的主要组件。
弹簧可以分为螺旋弹簧和气囊弹簧两种类型。
它通过承受车体重量,提供对路面不平坑洼的缓冲和减震效果。
2. 减震器:减震器是悬架系统中的核心部件,用于控制车轮的上下运动。
它通过减轻车轮与车身之间的摩擦力和冲击力,提供稳定的悬架系统运动。
减震器通常采用液压或气压原理,通过活塞和阻尼油进行运动控制。
3. 悬挂杆:悬挂杆位于车轮和车身之间,起到连接和支撑的作用。
它通过弹性连接件,如橡胶或金属支架,将车轮的垂直运动传递给悬挂系统的其他部件,同时确保车轮与车身之间的稳定性和平衡。
4. 控制系统:现代车辆中,悬架系统通常配备了电子控制单元(ECU),用于监测和调整悬架系统的工作状态。
ECU可以根据路况和驾驶需求自动调节减震器的阻尼力,以提供更好的悬架系统性能和驾驶体验。
总之,悬架系统通过弹簧、减震器、悬挂杆和控制系统等组件
的协同作用,实现了车轮对路面不平的缓冲和减震效果,提供了更舒适的行驶体验。
悬架系统匹配设计一、悬架系统概述悬架是现代汽车上重要总成之一,它把车架与车轴弹性地连接起来。
其主要任务是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩,并且缓和由不平路面传给车架的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的振动,以保证汽车平顺地行驶。
悬架主要由弹性元件、导向机构和减振器组成(在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆)。
弹性元件用来传递垂直力,并缓和由不平路面引起的冲击和振动,其种类有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧及橡胶弹簧等。
由于钢板弹簧在悬架中可兼作导向机构用,可使悬架结构简化,且保养维修方便、制造成本低,所以货车悬架中一般都采用钢板弹簧作为弹性元件。
钢板弹簧是汽车悬架中作为汽车当中应用最广泛的弹性元件,它是由若干等宽但不等长的合金弹簧片组成的一根近似等强度的弹性梁,钢板的弹簧的第一片一般是主片,其两端弯成卷耳内装青铜、粉沫治金组成的衬套,以便用弹簧销与固定在车架的支架或吊耳作铰接连接。
钢板弹簧一般用U型螺栓固定在车桥上。
中心螺栓用以连接各片弹簧片,并保证装配时各片的相对位置。
中心螺栓距两卷耳的距离可相等也可以不等。
主片卷耳受力最严重,是薄弱处,为改善主片卷耳的受力情况,常将第二片末端也弯成卷耳,包在主片的外面(也称包耳)。
有些悬架中的钢板弹簧两端不做成卷耳,而采用其它的支承方式(比如滑块式)。
连接各构件,除了中心螺栓以外,还有若干个弹簧夹,其主要作用是当钢板弹簧反向变形时,使各片不致于相互分开,以免主片单独承载,此处,为了防止各处横向错动。
弹簧夹用铆钉铆接在下之相连的最下边弹簧的端部,弹簧的夹的两边用螺栓连接,在螺栓上有套管顶住弹簧片的两边,以免将弹簧片夹得过紧。
中螺栓套管和弹簧片之间有一定的间隙(不少于(1.5mm)。
以保证弹簧变形可以相互滑移。
钢板弹簧在载荷作用下变形时,各片有相对滑移而产生摩擦,可以促进车架的振动的衰退。
但各片的干摩擦,将使车轮所受的冲击在很大程度上传给车架,即降低了悬架的缓和冲击能力,并使弹簧片加速磨损,这是相当不利的,为了减少弹簧片之间的摩擦,在装组合钢板弹簧时,各片间需涂上石墨润滑脂,并应定期的保养。
摘要减振器主要用来抑制弹簧吸振后反弹时的振荡及来自路面的冲击。
在经过不平路面时,虽然吸振弹簧可以过滤路面的振动,但弹簧自身还会有往复运动,而减振器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。
减振器太软,车身就会上下跳跃,减振器太硬就会带来太大的阻力,妨碍弹簧正常工作。
本次设计题目为轻型货车减振器设计,考虑轻型货车的用途主要是用来运输货物,所以本设计的减振器首先考虑需要满足载重量的需要,在满足货车载重量的前提下设计,本次设计采用的方案为双作用式液力减振器。
这种减振器作用原理是当车架与车桥做往复相对运动时,减振器中的活塞在钢桶内也做往复运动,则减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些狭小的孔隙流入另一内腔。
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力,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,然后散到大气中。
减振器的阻尼力越大,振动消除得越快,但却使并联的弹性元件的作用不能充分发挥,同时,过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架损坏。
本次设计综合分析整体工作状况,设计合理减振器结构及尺寸,最终绘制装配图及零件图。
关键词:货车;悬架;减振器;设计;匹配。
AbstractKey words: Goods; suspension; shock absorber; design; match.目录第1章绪论 (1)1.1减振器的简介 (1)1.2减振器的主要结构型式及工作原理 (2)1.2.1双作用式减振器 (2)1.2.2单作用式减振器 (4)1.3减振器研究动态及发展趋势 (5)1.3.1充气式减振器 (5)1.3.2阻力可调式减振器 (7)1.3.3电液减振器 (7)1.3.4电控减振器 (7)第二章减振器设计理论及结构设计 (8)2.1振器外特性设计理论依据 (8)2.1.1车身振动模型 (8)2.1.2固有频率、阻尼系数及阻尼比 (10)2.2减振器受力分析 (11)2.3主要尺寸的选择 (13)2.3.1活塞杆直径的确定 (13)2.3.2工作缸直径的确定 (15)2.3.3贮油缸直径的确定 (16)2.4减振器结构设计 (18)2.4.1活塞阀系设计 (18)2.4.2底阀系设计 (21)第三章主要零件加工工艺过程 (23)3.1活塞杆加工工艺过程 (23)3.2活塞加工工艺过程 (23)3.3定位环加工工艺过程 (23)3.4伸张阀加工工艺过程 (24)第四章结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录一相关程序 (27)附录二专业外文翻译 (29)第1章绪论1.1减振器的简介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,为衰减振动,汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器,其工作原理是当车架(或车身)和车桥间受振动出现相对运动时,减振器内的活塞上下移动,减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。
乘用车悬挂减震器与车辆悬挂系统的协调设计悬挂系统是乘用车的重要组成部分之一,其设计和性能直接影响着车辆的操控性、舒适性和安全性。
而悬挂减震器作为悬挂系统的核心部件之一,承担着减震和缓冲车身振动的重要任务。
因此,乘用车悬挂减震器与车辆悬挂系统的协调设计至关重要。
首先,在乘用车悬挂减震器的设计中,需考虑到车辆的使用环境和行驶条件。
乘用车通常在不同的路况下行驶,包括城市道路、高速公路和乡村道路等。
因此,悬挂减震器的设计应考虑到不同路况下的振动和冲击力,以确保车辆行驶的稳定性和舒适性。
其次,悬挂减震器的性能与车辆的重心位置、车辆质量和车辆悬挂系统的刚度相关。
在协调设计中,需要综合考虑这些因素,以确保悬挂减震器的工作效果最佳。
例如,对于重心位置较高的SUV车型,悬挂减震器的刚度应相对较高,以提供足够的支撑力和稳定性。
而对于重心位置较低的轿车,悬挂减震器的刚度可以适当降低,以提高乘坐的舒适性。
此外,悬挂减震器与车辆悬挂系统的协调设计还需要考虑到车辆的动力学特性。
悬挂系统的设计应使车辆具有优秀的操控性能,如良好的转弯稳定性和刹车稳定性。
悬挂减震器的刚度、阻尼和回弹力等参数的选择和调整,对于车辆的动力学特性有着直接的影响。
因此,在协调设计中,需要充分考虑车辆的动力学特性,并根据实际需求进行合理的设计。
在乘用车悬挂减震器与车辆悬挂系统的协调设计中,还需要注意到悬挂减震器的耐久性和可靠性。
悬挂减震器作为长期承受冲击和振动力的零件,其材料和结构设计需要具备耐久性,以确保其长时间的工作稳定性。
同时,悬挂减震器的防腐蚀和密封性能也需要得到充分考虑,以避免因外界环境的影响而影响减震器的工作效果。
最后,协调设计还应考虑到悬挂减震器的可调性。
可调性悬挂减震器可以根据不同的驾驶需求和路况进行调整,提供更加个性化的悬挂设置。
这样的设计能够使驾驶员更加灵活地调整车辆的悬挂特性,以满足其对操控性能或舒适性的不同要求。
综上所述,乘用车悬挂减震器与车辆悬挂系统的协调设计是确保车辆行驶稳定性、舒适性和安全性的重要因素。
减振器与悬架的匹配
一、减振器的作用
1、缓和汽车的振动,提高汽车的平顺性,保护货物,延长车身等部件的寿命;
2、增强车轮的附着性,有助于操纵性、稳定性,缓和由路面不平带来的冲击。
二、减振器的种类
1、减振器按机构分为摇臂式与筒式,筒式又分为双筒式、单筒式、压缩气体单筒式三种。
摇臂式减振器已基本淘汰,目前广泛应用的是筒式减振器。
2、减振器按其作用方式分为单作用式与双作用式。
目前汽车上广泛采用的是双作用式筒式减振器。
三、减振器的工作原理
汽车上的减振器多数为液力减振器,其工作原理是当车架与前桥作往复运动时,减振器内的活塞在缸筒内作往复运动,减振器壳体内的油液便反复的从一个内腔通过一个窄小的空隙流入另一个内腔,此时孔壁与油液的摩擦以及液体分子之间的相互摩擦便形成对振动的阻尼力,使车身与车架的振动能量转化为热能,而被油液以及减振器壳体所吸收,然后散到大气中。
四、减振器两个主要参数
1、阻尼系数δ
减振器中阻力F与速度v的关系为:F=δv (F—减振器阻力,N;v—减振器工作速度,m/s)
一般压缩时的阻尼系数常小于伸张时的阻尼系数。
2、相对阻尼系数ψ
该系数是评定振动衰减快慢程度的,其表达式为:ψ=δ
2cm
(m—簧载质量,kg;c—悬架刚度,N/m) 相对阻尼系数ψ的物理意义是减振器与不同刚度和不同簧载质量的悬架系统匹配时,会产生不同的阻尼效果。
五、减振器两个主要参数的选择
1、相对阻尼系数ψ的选择
常用相对阻尼系数ψ的选取范围为:
单作用式:0.3~0.45
双作用式:0.2~0.45
在选择ψ时,应该考虑到,ψ值取得大能使振动迅速衰减,但会把较大的不平路面冲击力传到车身,ψ值取得小,振动衰减慢,不利于行驶平顺性,一般:①如果弹性元件或导向机构中存在阻尼(如钢板弹簧),ψ取下限;②如果弹性元件或导向机构中不存在阻尼(如螺旋弹簧),ψ取上限。
③对于后悬架的ψ值可取得稍大些,④通常越野车或经常行驶在路面条件较差的汽车,其ψ>0.3。
为了使减振器阻尼效果好,又不传递大的冲击力,常把压缩行程的相对阻尼系数ψc选的小于伸张行程
的相对阻尼系数ψ0,即ψc =(0.25~0.50)ψ0(对于越野车或经常行驶在路面条件较差的汽车,其(0.25~0.50)要取上限,即ψc =0.50ψ0)。
而相对阻尼系数ψ往往选取压缩行程与伸张行程相对阻尼系数的平均值,即ψ=ψc +ψ02 。
2、阻尼系数δ的确定 已知ψ,再根据公式ψ=δ2cm
,即可求得δ;或者根据公式 δ=2mωψ(式中ω为悬架的固有频率)
六、减振器与悬架的匹配
1、减振器标定的参数
L min —减振器压缩到底的尺寸
L mzx —减振器最大拉伸时的尺寸
V—减振器活塞的运动速度
P 0—减振器的复原阻尼力
P c —减振器的压缩阻尼力
2、减振器各参数的确定
(1)根据以上参数分别计算出压缩时的阻尼系数δc 与伸张时的阻尼系数δ0
δc = P c v δ0= P 0v
(2)再根据有关公式计算出压缩时的相对阻尼系数ψc 与伸张时的相对阻尼系数ψ0
ψc =δc 2cm ψ0=δ02cm 一般要求ψc ψ0
=0.25~0.50(其中对于越野车或经常行驶在路面条件较差的汽车,其比值应在上限) (3)根据以上计算的结果计算出减振器的相对阻尼系数ψ ψ=ψc +ψ0 2
对于双作用式减振器,其ψ值应在0.2~0.45范围内。
对于后悬架的ψ值可取得稍大些,通常越野车或经常行驶在路面条件较差的汽车,其ψ>0.3。
七、减振器行程与布置
对于筒式减振器一般希望是垂直布置,但受其他方面的影响,有时不得不倾斜布置,而为了获得良好的使用效果与使用寿命,减振器的最大倾斜角度不得大于45°。
在车轮达到上跳极限位置时(即缓冲块骨架与车架的缓冲块支架相接触),减振器的富裕行程应大于10mm,当在减振器拉伸方向到极限位置时(即钢板弹簧处于自由状态下),其减振器的富裕行程应大于40mm。
诸城车研所底盘室
刘培盛
2001年4月12日。