汽车设计中减震器相对阻尼系数的确定
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振动阻尼系数
摘要:
一、振动阻尼系数的定义
二、振动阻尼系数的影响因素
三、振动阻尼系数在工程中的应用
四、振动阻尼系数的测量方法
五、振动阻尼系数对振动系统的影响
正文:
振动阻尼系数是一个描述振动系统中能量耗散程度的物理量,它反映了振动系统在振动过程中,由于阻尼作用而使振动能量逐渐减小的情况。
振动阻尼系数越大,说明振动系统中的能量耗散越快,振动幅度衰减得越快。
振动阻尼系数的影响因素主要包括:材料、温度、应力振幅和频率等。
不同材料的阻尼系数会有很大差异,因为材料的内部结构和分子组成不同,导致其阻尼性能也不同。
此外,温度、应力振幅和频率也会对阻尼系数产生影响。
振动阻尼系数在工程中有广泛的应用,如在机械设计中,通过选择合适的材料和设计合理的结构,可以降低振动系统的振动阻尼系数,从而减小振动对机械设备的影响;在结构动力学分析中,振动阻尼系数是关键参数之一,通过计算振动阻尼系数,可以更好地分析和预测结构的振动响应。
振动阻尼系数的测量方法有多种,常见的有自由振动衰减法、共振法等。
自由振动衰减法是通过观察自由振动过程中的振动幅度衰减情况来确定阻尼系数;共振法则是通过测量共振频率和共振峰宽来计算阻尼系数。
振动阻尼系数对振动系统的影响主要表现在振动幅度的衰减和振动频率的变化。
阻尼系数越大,振动幅度衰减得越快,振动频率也会发生变化。
减震器的设计产品设计项目说明书一号宋体,居中汽车减震器的研究设计三号粗黑体,居中院(系)机械工程学院专业机械工程及自动化班级创新班学生姓名指导老师2015 年 01 月 05 日摘要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。
减震器的性能好坏直接关系到汽车的安全性和舒适度和行驶的平顺性。
液压式减震器是汽车悬架系统中采用最广泛的减震器。
其原理是,当车架与车桥做往复相对运动而活塞在减震器的缸筒内往复移动时,减震器壳体内的油液便反复地从内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。
此时,液体与内壁的摩擦及液体分子的内摩擦便形成对振动的阻尼力。
设计汽车液压时需要根据汽车的主要参数进行计算和分析。
本次设计是以比亚迪S6的参数为依据进行设计。
关键词:汽车液压;减震器;设计;比亚迪S6第一章绪论1.1概述减震器(Absorber) ,减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。
在经过不平路面时,虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动,但弹簧自身还会有往复运动,而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。
减震器太软,车身就会上下跳跃,减震器太硬就会带来太大的阻力,妨碍弹簧正常工作。
[1]液压减振器,第一个实用的液压减振器是1908年由法国人霍迪立设计的。
液压减振器的原理是迫使液流通过小孔产生阻尼作用。
通常的筒式减振器是由一个与汽车底盘固定的带有节流小孔的活塞和一个与悬架或车桥固定的圆柱形贮液筒组成。
门罗在1933年为赫德森制造的汽车装用了第一个采用原始液压减振器的汽车。
到了二十世纪三十年代末,双作用减振器在美国生产的汽车上被普遍采用。
到了二十世纪六十年代,欧洲采用的杠杆式液压减振器占了优势,这种减振器与哈德福特的摩擦式减振原理相似,但使用的是液流而不是摩擦缓冲衬垫。
减震器是汽车悬挂系统中的重要组成部分,以改善汽车行驶的平顺性。
按产生阻尼的材料减震器可以分为液压式和充气式减震器,这两种都是定阻尼减震器,还有一种应用于高档汽车的可调阻尼减震器。
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。
振动阻尼系数
【最新版】
目录
1.阻尼系数的定义和计算方法
2.阻尼系数与振动系统的关系
3.如何测量阻尼系数
4.阻尼系数的影响因素
5.高阻尼系数的优点
正文
一、阻尼系数的定义和计算方法
阻尼系数(damping coefficient)是一种描述振动系统阻尼特性的物理量,通常用字母ζ表示。
阻尼系数可以通过以下公式计算:ζ = c / c0
其中,c 表示振动系统的损耗系数,c0 表示振动系统的无阻尼振动圆频率。
二、阻尼系数与振动系统的关系
阻尼系数与振动系统的固有振动频率、振幅、频率等因素密切相关。
具有高阻尼系数的振动系统,其振幅较小,振动频率受到抑制,使得系统更加稳定。
阻尼系数还可以通过以下公式计算:
ζ = c / (2 * mw)
其中,m 表示振动系统的质量,w 表示振动系统的圆频率。
三、如何测量阻尼系数
测量阻尼系数通常采用自由振动衰减法。
这种方法可以通过测量振动
系统的自由振动衰减率来确定阻尼系数。
自由振动衰减率可以通过以下公式计算:
δ = 1 / (2 * qmax)
其中,qmax 表示共振点放大比。
四、阻尼系数的影响因素
阻尼系数与温度、应力振幅、频率等因素有关。
这些因素会影响阻尼系数的数值,使其难以保持不变。
五、高阻尼系数的优点
具有高阻尼系数的放大器,对于扬声器更像一个短路,在信号终止时能减小其振动。
此外,高阻尼系数的放大器可以减小信号失真,提高音质。
功率放大器的输出阻抗会直接影响扬声器系统的低频 q 值,从而影响系统的低频特性。
汽车减震器是汽车悬挂系统的重要组成部分,它的主要作用是减少车身在行驶过程中的震动和颠簸。
汽车减震器的标准包括:
耐久性:汽车减震器需要能够承受高速行驶和激烈驾驶等各种情况下的反复使用,因此它的耐久性是评价其质量的重要标准之一。
舒适性:汽车减震器的舒适性是影响乘坐舒适度的重要因素,它应该能够有效地减少车身震动和颠簸,为乘客提供舒适的乘坐体验。
刚度:汽车减震器的刚度是指它对车身震动的反应程度,刚度越高,减震效果越好,但也会影响车辆的稳定性和操控性能。
4 阻尼力:汽车减震器的阻尼力是指它对车辆震动的抑制作用,阻尼力越大,减震效果越好。
材质:汽车减震器的材质也是影响其性能的重要因素,常用的材料有橡胶、液压和气压等。
总之,汽车减震器的质量对于车辆的行驶安全和乘坐舒适度有着重要的影响,因此在选择和使用汽车器时需要注意其标准和质量。
减震器选型计算公式
减震器选型计算公式可以根据需求来确定,以下是一种常见的计算公式:
1. 根据负载重量:首先需要确定需要减震的负载重量(W),可以根据设备或机械的重量来确定。
2. 根据加速度:其次需要确定设备或机械在运动过程中的最大加速度(a),可以根据设备或机械的运动情况来确定。
3. 根据减震器的合理工作行程:根据经验或减震器的特性,确定减震器合理的工作行程(S)。
根据上述参数,可以使用以下计算公式来选择适合的减震器:
1. 标称荷载能力:C = W / g
其中,C为减震器的标称荷载能力,W为负载重量,g为重力
加速度(一般取9.81 m/s^2)。
2. 阻尼系数:D = (W * a) / (S * g)
其中,D为减震器的阻尼系数,W为负载重量,a为最大加速度,S为减震器的工作行程,g为重力加速度。
3. 辅助计算:根据实际情况,还需要考虑其他因素如弹性系数、冲击频率等,以综合计算出最适合的减震器。
需要注意的是,以上计算公式仅为一种常见的减震器选型计算公式,实际选型还需根据具体情况进行进一步分析和综合考虑。
欧阳育创编 2021.02.04 欧阳育创编 2021.02.04毕业论文(设计)题目:轿车减震器的设计(英文): Shock Absorber Design of car院别:专业:姓名:学号:指导教师:日期:轿车减震器的设计摘要本文设计出适用于中国一般城市道路使用的双作用筒式减振器。
首先,根据轿车的质量算出减振器的阻尼系数,确定缸体结构参数,然后建立流体力学模型,先选定一条理想的减振器标准阻尼特性曲线,然后利用逼近理想阻尼特性曲线的方法,进行各阀、系的设计计算;在此基础上,设计出整个减震器,并对主要部件的强度进行了校核。
关键词:双作用筒式减振器;流体力学模型;理想特性曲线;强度校核Shock Absorber Design of carAbstractThe double use of drum shock absorber which applicable to the general city road conditions in China is designed in the paper. First of all, the damping coefficient of the shock absorber is calculated according to the quality of car. The parameters of the cylinder structure are determined. And then a hydrodynamic model is set up. The valve and the Department are calculated and the designed by using the way of approach to the damping characteristics of the ideal standard shock absorber curve. After that a set of the double use of drum shock absorber is designed. The strength of the main parts of the shock absorber is checked.Key words: Double use of shock absorber; hydrodynamic model; characteristics of the ideal curve; strength checking目录1. 绪论11.1本课题设计的目的及意义11.2减振器国内外是发展状况11.3设计的主要研究内容32. 减震器阻尼值计算和机械结构设计32.1相对阻尼系数和阻尼系数的确定32.1.1悬架弹性特性的选择32.1.2相对阻尼系数的选择42.1.3减振器阻尼系数的确定62.2最大卸荷力的确定62.3缸筒的设计计算72.4活塞杆的设计计算72.5导向座宽度和活塞宽度的设计计算82.6 小结83. 减震器其他部件的设计83.1固定连接的结构形式83.2 减震器油封设计93.3 O型橡胶密封圈103.4 锥形弹簧103.5弹簧片和减振器油的选择113.5.1弹簧片的选择113.5.2减振器油的选择113.6小结124.减震器阀系设计124.1减震器各阀系流体力学模型的建立124.1.1伸张行程流体力学模型的建立124.1.2压缩行程流体力学模型的建立144.2 各阀系模型的建立164.2.1伸张阀模型的建立164.2.2.流通阀模型的建立174.2.3压缩阀模型的建立184.2.4补偿阀的力学模型194.3减震器阻尼阀阀片的挠曲变形模型204.4阀系的设计224.4.1阻尼阀的开启程度对减震器特性的影响224.4.2减震器的理想特性曲线的确定224.4.3阀系各结构参数的确定244.5小结295.活塞杆的强度校核305.1强度校核305.2稳定性的校核306.全文总结及展望31参考文献33致谢34附录351. 绪论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。
摩擦阻尼器阻尼系数
【原创实用版】
目录
1.摩擦阻尼器的概念
2.阻尼系数的定义和计算方法
3.摩擦阻尼器和阻尼系数在实际应用中的例子
4.总结
正文
摩擦阻尼器是一种用于减震的装置,可以通过摩擦力来消耗振动能量,从而使振动减小或停止。
阻尼系数是描述摩擦阻尼器阻尼效果的一个重要参数,它反映了阻尼器对振动能量的消散能力。
阻尼系数的计算方法通常是通过公式 F-CV 来表示,其中 F 表示阻尼力,v 表示振子的运动速度(矢量),c 是表征阻尼大小的常数,称为
阻尼系数,国际单位制单位为牛顿·秒/米。
另外,弹性力(k 为弹簧的
劲度系数,x 为振子偏离平衡位置的位移):F3-KX。
摩擦阻尼器和阻尼系数在实际应用中非常广泛。
例如,汽车的风阻就采用了阻尼系数的计算方法,通过减小风阻,可以提高汽车的行驶效率和降低油耗。
另外,阻尼器也广泛应用于建筑、机械等领域,通过调整阻尼系数,可以有效地控制振动,提高系统的稳定性和安全性。
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设计这类减震器时,压缩、复原行程的阻尼力Fc、Fr应依据悬架系统所需的阻尼特性曲线确定。
因此,设计工作变为基于以上表达式的逆次求解。
因此,可以将设计研发重点分为两个方面,其一是确定D和d;其二为确定阀的参数以获得适宜的压力差△P。
设计阶段,可参阅现有的产品初步选定D和d,在设计过程中再作一定调整相比照拟容易一些。
然而节流阀的设计较为繁琐,因为它对油液特性、温度的变化等较为敏感,需要在初步设计根底上进展一定量的试验来确定。
1、设计参数分析假设由减震器上、下部的输入导致缸筒与连杆间的相对运动速度为V=X1-X2,那么通过节流阀的流量为Qc=V·Ar依据流体力学理论,油液流过小圆孔时所产生的压降△P为△P=〔Kiu+Kou+Kc〕þV2∕2 〔3〕式中K△为流体流过节流孔时的沿程损失系数;Kout、Kiu分别为节流孔出、入口的压力损失系数,紊流状态下Kout、Kin的影响很小,可忽略不计;þ为油液密度,Q为流速,与流量Qc和节流断面积A之间的关系为V=Qc∕A。
紊流状态下,沿程压力损失系数Kc与雷诺数N,水力半径R和流通管道长度L之间的关系为;0.316 LKc=———·—— (4)N0.25 4R式中N=4RV∕r,r为油液的运动粘度。
由此得到:0.0279L·þ Ar△Pc=——————〔——〕7∕4·r1∕4·V7∕4 (5) R5∕4 A或:0.0279L·þ△Pc= —————·r1∕4·Qc7∕4〔6〕R3∕4·A7∕4式〔6〕可用于初始设计阶段,主要是依据所选择油液的特性,在已经确定的D和d根底上初选节流阀的L和A,预算出△P,使其满足悬架系统阻尼特性曲线的要求;而式〔5〕可用于调整设计参数,与式〔1〕一起调整D和d的大致范围,以及节流阀的有关参数。
2、阀体参数的选择分析对双作用筒式减震器而言,提供阻尼力的大小取决于工作时相对速度V,当减震器工作在低速工作段时,阻尼力主要由单个阀的节流产生;当V值处在中高速段时,同时有两组(或以上)的阀起节流作用。
为了降低汽车传动系的振动,通常在传动系中串联一个弹性阻尼装置,它就是装在离合器从动盘上的扭转减振器。
其弹性元件用来降低传动系前端的扭转刚度,从而降低传动系扭转系统的某阶(通常为三阶)固有频率,改变系统的固有振型,使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振,其阻尼元件用来消耗扭振能量,从而可有效降低传动系的共振载荷、非共振载荷及噪声。
本文介绍了扭转减振器的原理、工作过程及设计过程。
并对其进行了简单的解释、分析。
关键词:离合器;扭转减振器;扭转弹簧;从动盘AbstractIn order to reduce the vibration of vehicle transmission system, usually in the transmission lines in series a damping device, it is installed in the clutch driven plate on the reverse shock absorber. The elastic element used to reduce the torsional stiffness of the front driveline, thereby reducing the powertrain system, a reverse order (usually third-order) the natural frequency, changing the system's inherent vibration mode, so that the engine torque by as much as possible to avoid the main harmonic resonance caused by the amount of incentives, the torsional vibration damping device is used to consume energy, which can effectively reduce the transmission system of the resonance load, non-resonant load and noise. This article describes the principle of reversing the shock absorber, work process and the design process. And gain a simple explanation and analysis.Key words: Clutch ;Torsional absorber;Torsion spring ; Driven plate1概述 (3)2扭转减振器的结构类型 (4)3扭转减振器的组成及功用 (5)4扭转减振器的基本尺寸选择 (6)5设计计算 (7)T (7)5.1.扭转减振器的极限转矩jk (8)5.2.扭转角刚度ϕT (9)5.3.阻尼摩擦转矩μT (9)5.4.预紧转矩nR (10)5.5.减振弹簧的位置半径Z (10)5.6.减振弹簧个数jF (10)5.7.减振弹簧总压力∑ϕ (11)5.8.极限转角j6.结论 (12)7参考文献 .......................................................................................... 错误!未定义书签。
汽车阻尼减震器的设计作者:彭诚来源:《卷宗》2016年第06期摘要:随着汽车行业的发展,汽车行驶过程中产生的振动已经成为制约汽车发展的重大障碍。
汽车行驶过程中产生的振动严重将降低汽车的舒适性、稳定性安全性降低人们乘坐汽车时的享受,汽车零部件的使用寿命也会大大缩短。
因此,在人们对汽车舒适和安全性要求越来越高的情况下,汽车减震器的重要性也愈加凸显,到目前为止,国内外对汽车减震器已经进行了大量的研究,而且研制出许多新产品、新工艺和新材料。
虽然各种新型汽车减震器层出不穷,但是由于液压阻尼减震器具有经济、实用、结构简单等特点,仍然拥有大量市场需求。
本文介绍了汽车液压阻尼减震器的发展现状即工作原理,并通过分析计算,简述了汽车阻尼减震器的设计方法与关键技术。
关键词:减震器;阻尼;舒适度随着汽车行业的高速发展,汽车对于减震器设计的要求也越来越高,虽然在科技高度发达的现在,各种新型汽车减震器如雨后春笋一般涌现出来,但主流产品仍然以汽车液压阻尼减震方式为主。
但是液压阻尼减震器由于其固有特性,其具备有各种各样的缺点制约着它的发展。
为了改进和推广液压减震器发展技术,研究和普及汽车阻尼减震器技术与设计十分必要,本文将主要针对汽车液压减震器的设计进行分析和总结,以便于推广其相关技术。
1 汽车液压阻尼减震器简述1.1 汽车阻尼减震器发展历史最早的汽车减震系统以弹簧作为主要结构,弹簧减震器的减震性能稳定可靠,但是弹簧减震器的缺点是吸收振动能量较差,且容易产生共振。
其后,研究人员在弹簧减震器中加入橡胶缓冲块,使减震器具备吸收振动能量的功能。
但是弹簧和橡胶联合制成的减震器只有单向作用。
第一个使用的液压减震器出现于20世纪10年代,其原理为油液流经橡胶制成的中空节流通道产生的阻尼可以让振动衰减。
30年代,摇臂式减震器出现并得到广泛引用。
具有稳定可靠,且能够在工作压力较高的环境下稳定工作。
缺点为活塞磨损和温度变化会影响减震效果、结构复杂、体积大。
阻尼力计算公式阻尼力是物理学中一个比较复杂但又十分有趣的概念。
在我们的日常生活中,阻尼力的现象无处不在,比如汽车减震器、秋千的摆动逐渐停止等等。
先来说说什么是阻尼力。
阻尼力呀,简单来说就是阻止物体运动的一种力。
它就像一个调皮的小捣蛋,总是想让运动的物体慢下来或者停下来。
阻尼力的计算公式通常为:$F = -cv$ ,这里的 $F$ 就是阻尼力,$c$ 叫做阻尼系数,而 $v$ 呢则是物体运动的速度。
为了让大家更好地理解阻尼力计算公式,我给大家讲讲我曾经观察过的一个有趣的现象。
有一次我去公园散步,看到一个小朋友在玩秋千。
一开始,小朋友被爸爸用力地推了一把,秋千荡得很高,速度也很快。
但是随着时间的推移,秋千摆动的幅度越来越小,速度也越来越慢,最后慢慢地停了下来。
这其实就是阻尼力在起作用。
秋千在空气中摆动的时候,会受到空气的阻力,这就是一种阻尼力。
空气的阻力会随着秋千摆动的速度而变化。
刚开始的时候,秋千的速度快,阻尼力相对较小,所以秋千能荡得很高。
但是随着速度逐渐减慢,阻尼力也变得越来越大,最终让秋千停了下来。
再比如说,我们骑自行车的时候,如果不一直蹬踏板,车子会慢慢减速直到停下。
这里面除了地面的摩擦力,还有空气的阻力,它们共同构成了阻尼力,让自行车的速度逐渐降低。
在机械系统中,阻尼力的存在对于保证系统的稳定性和安全性非常重要。
就像汽车的减震器,如果没有减震器提供的阻尼力,汽车在行驶过程中遇到颠簸时,车身就会不停地上下跳动,那可就太危险啦!阻尼系数 $c$ 在阻尼力的计算中起着关键的作用。
不同的材料和环境,阻尼系数是不一样的。
比如在液体中运动的物体,阻尼系数通常比在空气中运动的物体要大。
当我们研究振动系统的时候,阻尼力的影响就更加明显了。
如果阻尼力很小,系统的振动会持续很长时间;而如果阻尼力很大,振动可能很快就会消失。
想象一下,一个大钟在敲响之后,如果没有阻尼力,它可能会一直响个不停。
但正是因为有了阻尼力,钟声才会逐渐减弱,最终消失。
减震器设计论文目录摘要 (3)第一章序言 (4)1.1减振器的分类 (4)1.2筒式液阻减振器简介 (5)第二章减振器设计方案的确定 (5)2.1减振器设计参数依据 (5)2.2汽车振动系统对减振器特性的要求 (5)2.3方案的确定 (6)第三章设计计算 (7)3.1载荷的确定 (7)3.2减振器阻力与各腔压力的关系 (7)3.3主要性能参数的确定 (8)减振器的性能 (8)相对阻尼系数Ψ (8)减振器阻尼系数δ的确定 (9)最大卸荷力F s的确定 (9)筒式减振器工作缸直径D的确定 (9)第四章阀体选用 (10)第五章减振器的数学模型 (10)5.1拉伸(复原行程)工况下的数学模型 (10)开阀前 (10)开阀后 (12)5.2压缩(压缩行程)工况下的数学模型 (12)5.3 减振器的外特性模拟计算 (15)第六章减振器的行程与布置 (16)6.1减振器的行程选取 (16)6.2减振器行程匹配 (17)6.3减振器的行程校核 (18)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)摘要本文旨在以一实例阐述筒式液阻减振器设计流程。
先在筒式液阻减振器选取两种制造工艺相对成熟结构方案――单筒充气式液力减振器与双筒式液力减振器,进行对比。
发现单筒充气式液力减振器相比之下有许多有点,但唯一不足之处在于安装尺寸不合要求,所以采用双筒式液力减振器。
减振器设计计算的主要目的在于确定工作缸直径,其他尺寸的确定依赖于一些经验值。
本文各项参数的选取和算法主要参照汽车设计手册,进行对减振器设计计算。
然后根据前人的减振器数学建模成果,用MATLAB进行外特行计算,并绘制出F-V曲线。
再根据曲线修改阀体尺寸及性能参数,再绘制曲线,直到满足设计要求为止。
最后进行行程布置和校核计算,由于此项计算对悬架参数的选取依赖性很大,而本人没有找到合适的悬架参数,因此计算的结果意义不大,但这为以后的工作提供了一些资料。
关键词:减振器;数学模型;外特行计算AbstractThe aim of this thesis is to explain the progress of design of the shock absorber. First, chose tow types of shock absorber which technics of product of is more mature——one solid bowl charged absorber and tow solid bowls absorber. Then compare one with the other one. Though the former have much advantage, it’s size of assemblage is longer than the request of the design. So I chose the latter. According to the theory of automotive design, I chose the frameof the shock absorber and it’s part, then calculate the most important parameter which was used to design. I make the F-V curves of the absorber with the mathematics model. At last I complete the calculation of the stroke by which the shock absorber works.Key words: shock absorber; mathematics model; outer performance calculation第一章序言1.1减振器的分类减振器的作用是缓和汽车的振动,提高汽车的行驶平顺性,保护货物,降低车身各部分的动应力,延长车身等部件的寿命。
汽车设计中减震器相对阻尼系数的确定
摘 要:本文嘗试以汽车的电磁涡流减震器作为研究对象,分析减震器相对阻力系数,初
步确认了减震器相对阻尼系数的计算公式,并探讨了汽车设计中,需要减震器阻尼系数确定
需要因素,确认了基本的减震器设计原则。
关键词:汽车设计;减震器;阻尼系数
DOI:10.16640/jki.37-1222/t.2017.12.216
汽车工业是现代制造业的支柱性产业,汽车工业发展水平反映了一个国家的制造业发展水
平。减震器是汽车必不可少的装备。当前汽车的减震器类型繁多,主要包括液压减震器、充
气式减震器、电/磁流变液减震器、电磁涡流减震器等,不同减震器各有优劣。阻力系数是
反映减震器减震性能的重要指标,本次研究试以汽车的电磁涡流减震器作为研究对象,分析
减震器相对阻力系数计算方法,确定汽车设计中减震器设计的基本原则。
1 电磁涡流减震器阻尼系数
1.1 电磁涡流减震器
涡流减震器的涡流阻尼影响因素较多,涉及到电磁饱和、传热理论、退磁效应、集肤效应等,
计算过程比较复杂,最终影响计算精度以及效率。近年来有限元仿真技术飞速发展,为阻力
计算创造了条件。本文讨论的电磁涡流减震器,有三个条件:①忽略温度的小幅度变化对材
料电导率、相对磁导率的影响;②计算导体框架的涡流效应,不考虑其他部件;③不考虑温
度对材料物理性能的影响。电磁涡流减震器整体成圆柱形,上段是电子轴,下段为定子导体,
后者由永磁体、铁极构成。在进行电磁涡流减震器的设计过程中,需要考虑如何高效的利用
永磁体产生的磁场,使用相同的材料、体积结构产生更大的涡流阻力,同时考虑汽车的减震
需求,确电磁涡流减震器最低阻尼力。根据磁路优化理论,采用筒式的定子导体,相较于矩
形结构,能减少的电磁磁漏效应,更好的产生涡流,从而快速消耗测量运动过程中产生的振
动能量。永磁体的充磁方向不会显著影响磁场的利用,目前主要采用轴向以及径向两类,根
据有限元分析,轴向充磁永磁体磁感应强度峰值为2.0242T,周围气隙磁感应强度峰值0.5t
最左右,而采用经向冲磁,则为1.72345T、0.4T,显然轴向冲磁效果更理想。确定结构以
及冲磁的基本结构后,需要设计合适的尺寸。
1.2 阻尼力计算
用于电磁涡流减震器阻尼系数计算的理论主要包括有限差分法、有限元法、矩量法、边界元
素法、格林函数法等。有限差分法适用于手机辐射、不同建筑结构室内电磁干扰研究、微带
线问题研究,不适合尺寸较大、细薄结构的媒质,有限元法适合复杂媒质、边界条件、复杂
边界形状的定解问题,具有较高的设计进精度,每个环节都可进行标准法,计算程序分组,
方程组元数很多,计算时间长。用于电磁涡流减震器磁通密度计算,主要包括磁偶极子方法,
计算方法简单,轴向磁通密度计算公式为
其中K(k)、E(k)分别为第一类全椭圆积分和第二类全椭圆积分,Rm、m分别为圆柱体
永磁体的半径与厚度,在实际处理工程与科学问题时,绝大多数的微积分都无法得到准确的
解析解。运动的永磁体是一个沿着轴向(z)和径向(r)都变化的磁场,导体外套涡流以及
涡流阻尼力产生机制主要包括导体在恒定磁场相对运动、导体处在变化的磁场中,根据法拉
第的电磁感应定律,前者为感生电动势,后者可根据洛伦磁力法则定义为动生电动势,总的
电动势是两者之和,E=Etransk+Emotional=-,相对速度是永磁体和导体外筒之间的相对
运动速度。考虑到相对速度是竖向方向,则永磁体的竖直分量和相对运动速度是垂直的,故
此方向上的磁场不会影响导体外筒中的涡流,永磁体径向分量才产生涡流,则动生电动势作
用产生的涡流阻尼力为F=,其中为导体外筒的体积,rin是导体外筒的内半径,rout为内
半径。据此可计算电磁涡流的减震器,永磁体的竖直方向上的涡流阻尼力表达式,推导出电
磁涡流减震器的等效阻力系数C=,同时需要考虑到集肤效应,但因推导的公式方式比较复
杂,需要采用软件辅助编程求解。
2 减震器设计匹配
在获得相对阻力系数后,需要根据需求,设计减震器。以车辆悬架减震器为例,基于舒适性
的车辆悬架的最佳阻尼比,需要考虑车身垂直加速度平方根,从而计算最佳阻尼比。从安全
性的角度来看,需要考虑车轮动载荷的频响,使减震器能够满足车轮动载荷要求。而对于半
主动的悬架系统而言,需要综合考虑安全性与舒适性,基于不同形式路况、车速,选择合适
的阻尼系数。需要建立系统的运动方程,也就是前文提到的减震器阻尼系数方程,而后充分
考虑时间、路面参数,考虑车轮在路面上受到的激励,考虑汽车的速度,计算路面输出模型,
建立非线性的阻尼子系统,计算平顺性。在确认最佳的阻尼系数后,确认导体外筒、内半径、
外半径指标,完成整个设计过程。需注意的是,绝大多数情况下,三项指标都不能准确的被
计算出来,需要考虑制作工艺难度、成本、安装、整体构件等因素,选择合适的设计。
3 小结
减震器的相对阻尼系数计算与其技术特点有关,近年来电/磁流变液减震器、电磁涡流减震
器等高技术含量的减震器开始取代传统的液压减震器,成为汽车减震器的未来主流发展方
向。但当前,减震器的相对阻尼计算仍有许多基础问题未能得到解决,计算量比较大。在进
行汽车设计时,需要利用有限元算法等先进的算法,确认减震器的阻尼系数计算方程,而后
根据汽车减震需求,确定阻尼系数,才通过方程进行减震器构件的设计。
参考文献:
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