懸架用減振器設計指南

1、懸架用減振器設計指南、功用、結(jié)構(gòu)：1、功用 減振器是產(chǎn)生阻尼力的主要元件 ,其作用是迅速衰減汽車的振動 , 改善汽 車的行駛平順性 ,增強車輪和地面的附著力 .另外, 減振器能夠降低車身部分 的動載荷 ,延長汽車的使用壽命 . 目前在汽車上廣泛使用的減振器主要是筒式 液力減振器 , 其結(jié)構(gòu)可分為雙筒式 , 單筒充氣式和雙筒充氣式三種 . 導向機構(gòu) 的作用是傳遞力和力矩 ,同時兼起導向作用 . 在汽車的行駛過程當中 , 能夠控 制車輪的運動軌跡。汽車懸架系統(tǒng)中彈性元件的作用是使車輛在行駛時由于不平路面產(chǎn)生的 振動得到緩沖，減少車身的加速度從而減少有關零件的動負荷和動應力。如 果只有彈性元件，則汽

2、車在受到一次沖擊后振動會持續(xù)下去。但汽車是在連 續(xù)不平的路面上行駛的， 由于連續(xù)不平產(chǎn)生的連續(xù)沖擊必然使汽車振動加劇， 甚至發(fā)生共振，反而使車身的動負荷增加。所以懸架中的阻尼必須與彈性元 件特性相匹配。2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義 減振器總成一般由：防塵罩、油封、導向座、閥系、儲油缸筒、工作缸筒、 活塞桿構(gòu)成 奇瑞現(xiàn)有的減振器總成形式：二、設計目的及要求：1、相關術語*減振器利用液體在流經(jīng)阻尼孔時孔壁與油液間的摩擦和液體分子間的摩擦形成對 振動的阻尼力 , 將振動能量轉(zhuǎn)化為熱能 , 進而達到衰減汽車振動 , 改善汽車行駛平 順性，提高汽車的操縱性和穩(wěn)定性的一種裝置。*阻尼特性減振器在規(guī)定的行程和試驗頻率下

3、，作相對簡諧運動，其阻力（ F）與位移 （ S）的關系為阻尼特性。在多種速度下所構(gòu)成的曲線（ F-S）稱示功圖。 *速度特性減振器在規(guī)定的行程和試驗頻率下，作相對簡諧運動，其阻力（ F）與速度 （ V）的關系為速度特性。在多種速度下所構(gòu)成的曲線（ F-V）稱速度特性圖。 *溫度特性減振器在規(guī)定速度下，并在多種溫度的條件下，所測得的阻力（ F）隨溫度 （t ）的變化關系為溫度特性。其所構(gòu)成的曲線（ F-t ）稱溫度特性圖。* 耐久特性減振器在規(guī)定的工況下， 在規(guī)定的運轉(zhuǎn)次數(shù)后， 其特性的變化稱為耐久特性。* 氣體反彈力對于充氣減振器， 活塞桿從最大極限長度位置下壓到減振器行程中心時， 氣 體作用

4、于活塞桿上的力為氣體反彈力。摩擦力減振器以 0.005m/s 的速度運行時存在的阻力，定義為摩擦力。*空程由于減振器油里面有較大的汽泡導致的， 在減振器運動中出現(xiàn)的阻尼力偏小 或沒有阻尼力的某段行程。*減振器行程減振器最大長度與最小長度之差稱為減振器行程。2、系統(tǒng)要求在懸架壓縮行程內(nèi)，減振器阻尼應較??；在懸架伸張行程內(nèi)，減振器阻尼應較大； 當車橋（或車輪）與車架（或車身）的相對速度過大時，減振器阻尼力應保持在一定的限度之內(nèi)；三、設計注意事項：a、通過計算只能得到減振器的大致阻力范圍。 如何使減振器與彈性元件得到 一個準確的最佳匹配值， 則是一個很復雜的問題， 要考慮到汽車使用條件、 整車 參數(shù)

5、、懸架形式、各件之間的摩擦，減振器的速度特性等因素，在計算后，進行 實驗修正。b、如果減振器示功試驗時阻力相差 15，有經(jīng)驗的評分員已可在道路試驗 時感覺出來。一般人員也能分辨出阻力相差 30。由于目前一般整車中的減振 器阻力是不能在行駛時調(diào)整的， 所以減振器是不可能同時滿足各種路況及載重要 求的。例如滿足汽車重載要求時， 空載時就顯得太硬； 在瀝青路面行駛時覺得合 適，在壞路行駛時必然搖晃不停。 因此選擇減振器時只能采用折衷辦法， 滿足一 種主要的工況而略為 “照顧 ”一下其它工況。 例如：吉普車減振器阻力應選規(guī)則得 比滿載壞路行駛時的最佳值略小一些，在好路上行駛時只得讓減振器顯得硬一 些。

6、相反， 小客車減振器阻力應選擇得比好路高速行駛時最佳值略大一些， 而在 壞路行駛時只能讓車身略有搖晃。c、選擇的阻力是示功試驗時的阻力， 而減振器在整車中的實際工作阻力要大 于其 510 倍。四、設計流程：1、正向設計：2、逆向設計：五、計算和驗證：5.1、正向設計：5.1.1 、減振器阻尼力特性的確定 油液經(jīng)過節(jié)流閥產(chǎn)生的阻尼力為節(jié)流閥兩側(cè)壓力差與承壓面積的乘積， 壓力P為：Q2P 2 2 Q 22 Cd aN / mm 2式中：油液密度， kg/ mm3；Q 通過閥的流量， mm3 / s ；2a 節(jié)流孔面積， mm2 ；C d 流量系數(shù)；節(jié)流孔形狀和油液粘度有關的系數(shù)；5.1.2 、振器

7、相對阻尼系數(shù)的確定減振器裝車后的基本參數(shù)，一般用相對阻尼系數(shù)表示，相對阻尼系數(shù) 為：2 KM式中：相對阻尼系數(shù)；減振器阻尼系數(shù) （阻尼特性的導數(shù) ） ；K 懸架剛度， N / mm；M - 簧上質(zhì)量， kg ；當相對阻尼系數(shù)1 時，產(chǎn)生非周期域運動， 很大時雖然能在共振區(qū)很快衰減振動，但在非共振區(qū)內(nèi)激振增大。當1 時，產(chǎn)生周期運動， 很小時振動衰減很慢，共振振幅過大。一般相對阻尼系數(shù)值在 0.3 0.5 范圍內(nèi)，對于無阻尼的彈性元件去上限，彈性元件和懸架導向機構(gòu)中存在阻尼時取下限。為迅速衰減汽車振動又不把大的路面沖擊傳遞到車身上，一般把減振器拉 伸和壓縮阻力按 8：26：4 的比例分配。選擇減

8、振器阻尼力系數(shù) 時，應考慮懸架導向桿的杠桿比和減振器的安裝 角度的影響，下圖所示減震器阻尼力系數(shù) 應為：2mcos2N s/mmn i 式中： i 杠桿比， a減振器軸線與垂直線的夾角； 簧上質(zhì)量固有頻率。5.1.3 、減振器主要尺寸的確定 選擇減振器尺寸時主要考慮一下兩點：在工作速度范圍內(nèi)油液壓力適當， 能夠得到穩(wěn)定的阻力值，容易保證油封的可靠性；減振器具有足夠的散熱面積， 防止因溫度過高引起阻力衰減或減振器早期失效。作缸徑的確定： 可根據(jù)減振器最大拉伸阻力和最大允許壓力近似求出工作缸徑。式中：D 作缸徑， mm ；2p 工作缸允許最大壓力，一般為 34N /mm2；F max 減振器最大拉

9、伸阻力， N ;2p14Fmaxmm減振器桿直徑與工作缸之比，雙筒減振器為 0.4 0.5 ，單筒減振器為 0.3 0.35 。求出缸徑后，參照 JB1459標準，選擇合適的標準工作缸徑減振器儲油缸直徑Dc1.35 1.57 D ，工作缸與儲油缸壁厚一般取1.52.0 mm 。5.1.4 、減振器行程的選擇減振器總行程 S 由上行程 S1，下行程 S2兩部分組成，即：S= S1+ S2a、上行程： S1=L-LminL 為汽車滿載時減振器兩吊耳處中心距。 S1 應略大于懸架系統(tǒng)滿載上行程 （假設緩沖塊脫落）。b、下行程： S2 Lmax-L由于減振器可承受一部分反跳拉力，所以 S2 只要略大于

10、彈簧的靜撓度。S1、 S2 選擇不當必然使減振器工作不正常，因而產(chǎn)生拉脫壓毀、撞壞或安 裝支架斷裂等現(xiàn)象。5.2 、有參考車的設計（逆向設計）5.2.1輸入項： 基準車與開發(fā)車的車輛狀態(tài)量：a、Design Load時的前輪 Sprung Weigh（單側(cè)輪） Wfb、Design Load 時的后輪 Sprung Weigh（單側(cè)輪） Wrc、前輪端的 Spring Rate（單側(cè)輪） Kfd、后輪端的 Spring Rate（單側(cè)輪） Kre、前 S/ABS 的 Lever Ratio- rff、后 S/ABS 的 Lever Ratio- rr5.2.2、檢測基準車前后 S/ABS 的單

11、件零件阻尼力特性： 按 0.05、0.1、0.3、0.6、1.0m/s 五組速度測減振器拉伸、壓縮時的阻尼力特性。5.2.3、計算出基準車以及新開發(fā)車的前后輪臨界阻尼力系數(shù)Ccf、Ccr ：WCc 2 Kc 9.8W :Design Load 時的單側(cè)輪的 Sprung WeighK : 輪端的 Spring Rate5.2.4、計算基準車前后輪端的阻尼力系數(shù) Cf、Cr ：C單個零件阻尼力單個零件速度5.2.5、計算 HA 車輪端的阻尼力系數(shù)比 C/CC 由于設計思想為 H13 前后輪輪端的阻尼力特性和參考車 HA 車相同，因此， 兩車的 C/CC一致，則得出 H13 車輪端阻尼力系數(shù)為：C

12、H 13CCACCH13CCACH 135.2.6、計算新開發(fā)車的 S/ABS 單個零件的阻尼力特性： 單個減振器速度輪端速度× r 綜上得：H13車S/ ABS單個零件的阻尼力CH13 單個零件速度2 r這樣我們就得到一組阻尼力速度特性值，可以大致做出阻力速度特性曲線：六、主要試驗項目和方法：6.1 阻力特性試驗 試驗零件總數(shù)量： 2 支。a、程序或標準：(1) 、減振器要垂直放在試驗臺上；(2) 、試驗溫度是 20 ± 2 °C,試驗前試件在恒溫箱中保存至少 6h 以上；(3) 、試驗的開始位置在減振器行程的中點；(4) 、試驗行程 100mm，試驗行程中點與

13、減震器的行程中點一致；(5) 、速度分別為： 0.05、0.10、0.30、 0.60、1.00m/s。b、接受標準：0.05m/s 速度時的特性僅做參考， 其余速度下的壓縮和伸張力要滿足設計要求 (阻尼值按圖紙要求或等匹配完成后確定) 。c、目標要求： 在各種速度下的壓縮和伸張力滿足設計要求(阻尼值見批量生產(chǎn)圖紙) 。6.2、示功試驗試驗樣件數(shù)量： 2 支a、程序或標準：(1) 、減振器要垂直放在試驗臺上；(2) 、試驗溫度是 20 ± 2 ° C，試驗前試件在恒溫箱中保存至少 6h 以上(3) 、試驗的開始位置在減振器行程的中點；(4) 、試驗行程 100mm，試驗行程

14、中點與減震器的行程中點一致；(5) 、速度分別為： 0.05、0.10、0.30、 0.60、1.00m/s；(6) 、做示功圖。b、接受標準：(1) 、示功圖應豐滿，圓滑，不得有空程，畸形等，阻力隨速度的變化曲線應該是連續(xù)無畸變的；(2) 、示功試驗中，不得有漏油現(xiàn)象，不得有明顯的噪聲。c、目標要求：(1) 、示功圖應豐滿，圓滑，不得有空程，畸形等，阻力隨速度的變化曲線應該是連續(xù)無畸變的；(2) 、示功試驗中，不得有漏油現(xiàn)象，不得有明顯的噪聲。6.3、耐久性試驗試驗樣件數(shù)量： 2 支a、程序或標準：(1) 、雙動耐久性試驗臺；(2) 、強制風冷或水冷，溫度為 6080°C；(3)

15、、振動方式：上下兩端同時沿垂直方向振動；(4) 、上端振動頻率： 1Hz；(5) 、下端振動頻率： 12Hz；(6) 、試驗次數(shù)： 100 萬次(上端)；(7) 、記錄速度為 0.3m/s 時的阻力變化；(8) 、試驗時，應模擬實車受力，在活塞桿導向座處施加適當?shù)膫?cè)向力。b、接受標準：耐久試驗后阻力變化最大為± 15，漏油不應干擾減振器運行。c、目標要求：耐久試驗后阻力變化最大為± 15；在試驗開始和結(jié)束時稱重， 測量漏油量， 質(zhì)量損失 10%；6.4、高低溫試驗試驗樣件數(shù)量： 2 支驗證減振器的高低溫特性，做出溫度特性 P-t 曲線并計算熱衰減率。a、程序或標準：(1)

16、、每種溫度條件下的試件都要放到恒溫箱當中在該溫度下至少存放6h 以上；(2) 、測量基準溫度為 -30± 3和 80± 3，試驗溫度依次為：20、-30 、 80、 20；溫差均為± 3。(3) 、各溫度下的測量方法類似于在環(huán)境溫度下進行測量。正式試驗前，應先 做 2 次預行程， 預行程要求與試驗行程相同， 根據(jù)不同的試驗設備， 選用活塞運 行速度 V=(0.3 0.6 )m/s。b、接受標準：減振器在試驗全過程中不得損壞，相對于20± 3時，減振器性能的變化量(%)(拉伸和壓縮)：在-20±3時，阻尼力增加 200%；在+80± 3

17、時， 阻尼力損失 30%，且第一次 20°C 測試的阻尼力與最后一次 20°C 的測試的 阻尼力相差不得大于 60N。( 0.30/0.60m/s)。c、目標要求：減振器在試驗全過程中不得損壞。試驗前后，在 20下的測量結(jié)果，各速度 下減振器性能的變化量應小 60N 或 7%；在-30 ±3時，阻尼力增加 200%； 在 80± 3 時，阻尼力損失 25%。6.5、漆層性能試驗 試驗樣件數(shù)量： 2 支驗證減振器漆層的耐腐蝕性能。a、程序或標準：(1)、鹽霧試驗 :油漆層表面切割劃線(長 50mm，寬 0.5mm)； 對于承受側(cè)向力的麥弗遜式懸架所使用的減

18、振器總成本體耐鹽霧試驗要求 480h；不承受側(cè)向力滑柱式減振器鹽霧試驗要求 360h； 彈簧與減振器分開安裝類型的減振器試驗要求 240h；b、接受標準：試驗后漆層無起泡、無母體金屬腐蝕，劃線周圍腐蝕寬r 2.5mm。c、目標要求：(1)、鹽霧試驗：試驗后漆層無起泡，無母體金屬腐蝕，劃線周圍腐蝕單邊寬 r2.5mm(2)、試驗后在室內(nèi)放置 30 分鐘漆層無起泡，母體無金屬腐蝕6.6、摩擦力試驗檢測總成相對運動件之間的摩擦力值。試驗樣件數(shù)量： 2 支a、程序或標準： 減振器垂直向上安裝，試驗開始位置在減振器行程的中點，在試驗以前要進 行減振器磨合試驗，(1)、溫度：試件在 20°C 恒溫箱放置 6h 以上；(2)、振幅： ± 5mm；(3) 、頻率： 0.05HZ；(4) 、激振位置：外筒底部；激振形式：正弦波；激振方向：垂直向上；施加 激振時，保證減振器活塞運行速度為 0.005m/s。(5) 、在活塞桿導向座中間外殼上施加側(cè)向力， 前減振器按順序 0300600 900N(± 0.5%N)施加；后減振器按順序 05010015