懸架用減振器設(shè)計(jì)指南

懸架用減振器設(shè)計(jì)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(dòng)，改善汽車的行駛平順性，增強(qiáng)車輪和地面的附著力?另外，減振器能夠降低車身部分的動(dòng)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是傳遞力和力矩，同時(shí)兼起導(dǎo)向作用.在汽車的行駛過程當(dāng)中，能夠控制車輪的運(yùn)動(dòng)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(shí)由于不平路面產(chǎn)生的振動(dòng)得到緩沖，減少車身的加速度從而減少有關(guān)零件的動(dòng)負(fù)荷和動(dòng)應(yīng)力。如果只有彈性元件，則汽車在受到一次沖擊后振動(dòng)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(dòng)加劇，甚至發(fā)生共振，反而使車身的動(dòng)負(fù)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(dǎo)向座、閥系、儲油缸筒、工作缸筒、活塞桿構(gòu)成II1一上2II1一上2-IS-T/klK4Mt7-壓端閥百Y冊環(huán)9廿fij貿(mào)10 壞向卑言方塵量13奇瑞現(xiàn)有的減振器總成形式:二、設(shè)計(jì)目的及要求：1、相關(guān)術(shù)語*減振器利用液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)孔壁與油液間的摩擦和液體分子間的摩擦形成對振動(dòng)的阻尼力，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而達(dá)到衰減汽車振動(dòng)，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(yàn)頻率下，作相對簡諧運(yùn)動(dòng)，其阻力（ F）與位移（S）的關(guān)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(yàn)頻率下，作相對簡諧運(yùn)動(dòng)，其阻力（ F）與速度（V）的關(guān)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(guān)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(yùn)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(shí)，氣體作用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(yùn)行時(shí)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(dǎo)致的，在減振器運(yùn)動(dòng)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(yīng)較小；在懸架伸張行程內(nèi)，減振器阻尼應(yīng)較大；當(dāng)車橋（或車輪）與車架（或車身）的相對速度過大時(shí)，減振器阻尼力應(yīng)保持在一定的限度之內(nèi)；三、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：a通過計(jì)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(gè)準(zhǔn)確的最佳匹配值，則是一個(gè)很復(fù)雜的問題，要考慮到汽車使用條件、整車參數(shù)、懸架形式、各件之間的摩擦，減振器的速度特性等因素，在計(jì)算后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)修正。b、 如果減振器示功試驗(yàn)時(shí)阻力相差15%，有經(jīng)驗(yàn)的評分員已可在道路試驗(yàn)時(shí)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(shí)調(diào)整的，所以減振器是不可能同時(shí)滿足各種路況及載重要求的。例如滿足汽車重載要求時(shí)，空載時(shí)就顯得太硬；在瀝青路面行駛時(shí)覺得合適，在壞路行駛時(shí)必然搖晃不停。因此選擇減振器時(shí)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(yīng)選規(guī)則得比滿載壞路行駛時(shí)的最佳值略小一些，在好路上行駛時(shí)只得讓減振器顯得硬一些。相反，小客車減振器阻力應(yīng)選擇得比好路高速行駛時(shí)最佳值略大一些， 而在壞路行駛時(shí)只能讓車身略有搖晃。c、 選擇的阻力是示功試驗(yàn)時(shí)的阻力，而減振器在整車中的實(shí)際工作阻力要大于其510倍。

四、設(shè)計(jì)流程:1、正向設(shè)計(jì)：2、逆向設(shè)計(jì):五、計(jì)算和驗(yàn)證:5.1、 正向設(shè)計(jì)：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：PQ2L脖「 N/顧2.,'-油液密度，kg/mm；式中：Q—通過閥的流量，mm/s;2a—節(jié)流孔面積，mm；Cd-流量系數(shù)；「一節(jié)流孔形狀和油液粘度有關(guān)的系數(shù)；5.1.2、振器相對阻尼系數(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：?一相對阻尼系數(shù)；一減振器阻尼系數(shù)（阻尼特性的導(dǎo)數(shù)）；K一懸架剛度，N/mm；M-簧上質(zhì)量，kg；當(dāng)相對阻尼系數(shù)’-1時(shí)，產(chǎn)生非周期域運(yùn)動(dòng)，，艮大時(shí)雖然能在共振區(qū)很快衰減振動(dòng)，但在非共振區(qū)內(nèi)激振增大。當(dāng)-1時(shí)，產(chǎn)生周期運(yùn)動(dòng)，丫艮小時(shí)振動(dòng)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)中存在阻尼時(shí)取下限。為迅速衰減汽車振動(dòng)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8:2?6:4的比例分配。選擇減振器阻尼力系數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮懸架導(dǎo)向桿的杠桿比和減振器的安裝角度的影響，下圖所示廠\以減振茬安罷位號圖減震器阻尼力系數(shù)應(yīng)為:cos2aNs/mmn式中：i一杠桿比， '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(shí)主要考慮一下兩點(diǎn)：在工作速度范圍內(nèi)油液壓力適當(dāng)，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：哲云 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。mia人D"p(1一丸2mm式中：D一作缸徑，mm；2p—工作缸允許最大壓力，一般為3?4N/mm；Fmax—減振器最大拉伸阻力，N；一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J(rèn)B1459標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)工作缸徑。減振器儲油缸直徑 1.35~1.57D,工作缸與儲油缸壁厚一般取 1.5?2.0mm。5.1.4、減振器行程的選擇r1欷 J—1LnirrLmfix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：S仁L-LminL為汽車滿載時(shí)減振器兩吊耳處中心距。 S1應(yīng)略大于懸架系統(tǒng)滿載上行程（假設(shè)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只要略大于彈簧的靜撓度。S1、S2選擇不當(dāng)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(shè)計(jì)（逆向設(shè)計(jì)）5.2.1輸入項(xiàng)：基準(zhǔn)車與開發(fā)車的車輛狀態(tài)量：a、DesignLoad時(shí)的前輪SprungWeigh（單側(cè)輪）Wfb、DesignLoad時(shí)的后輪SprungWeigh（單側(cè)輪）Wrc、 前輪端的SpringRate（單側(cè)輪）Kfd、后輪端的SpringRate（單側(cè)輪）Kre、 前S/ABS的LeverRatio--rff、 后S/ABS的LeverRatio--rr522、檢測基準(zhǔn)車前后S/ABS的單件零件阻尼力特性：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(shí)的阻尼力特性。5.2.3、計(jì)算出基準(zhǔn)車以及新開發(fā)車的前后輪臨界阻尼力系數(shù) Ccf、Ccr:[WCc=2:: ::KW:DesignLoad時(shí)的單側(cè)輪的SprungWeighK:輪端的SpringRate524、計(jì)算基準(zhǔn)車前后輪端的阻尼力系數(shù) Cf、Cr:單個(gè)零件阻尼力r2

單個(gè)零件速度525、計(jì)算HA車輪端的阻尼力系數(shù)比C/CC由于設(shè)計(jì)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：CH13 CCH13526、計(jì)算新開發(fā)車的S/ABS單個(gè)零件的阻尼力特性：單個(gè)減振器速度=輪端速度xr綜上得：H13車S/ABS單個(gè)零件的阻尼力二一單個(gè)零件速度

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：S-F/v陰力一速躺性六、主要試驗(yàn)項(xiàng)目和萬法：6.1阻力特性試驗(yàn)試驗(yàn)零件總數(shù)量：》2支。a、程序或標(biāo)準(zhǔn)：、減振器要垂直放在試驗(yàn)臺上；、試驗(yàn)溫度是20±2°C,試驗(yàn)前試件在恒溫箱中保存至少6h以上;、試驗(yàn)的開始位置在減振器行程的中點(diǎn)；、試驗(yàn)行程100mm,試驗(yàn)行程中點(diǎn)與減震器的行程中點(diǎn)一致；(5)、速度分別為：0.05、0.10、0.30、0.60、1.00m/s。b、 接受標(biāo)準(zhǔn)：0.05m/s速度時(shí)的特性僅做參考，其余速度下的壓縮和伸張力要滿足設(shè)計(jì)要求(阻尼值按圖紙要求或等匹配完成后確定)。c、 目標(biāo)要求：在各種速度下的壓縮和伸張力滿足設(shè)計(jì)要求(阻尼值見批量生產(chǎn)圖紙) 。6.2、 示功試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：》2支a程序或標(biāo)準(zhǔn)：、減振器要垂直放在試驗(yàn)臺上；、試驗(yàn)溫度是20±2°C,試驗(yàn)前試件在恒溫箱中保存至少6h以上、試驗(yàn)的開始位置在減振器行程的中點(diǎn)；、試驗(yàn)行程100mm,試驗(yàn)行程中點(diǎn)與減震器的行程中點(diǎn)一致；、速度分別為：0.05、0.10、0.30、0.60、1.00m/s；、做示功圖。b、 接受標(biāo)準(zhǔn)：、示功圖應(yīng)豐滿，圓滑，不得有空程，畸形等， 阻力隨速度的變化曲線應(yīng)該是連續(xù)無畸變的；、示功試驗(yàn)中，不得有漏油現(xiàn)象，不得有明顯的噪聲。c、 目標(biāo)要求：、示功圖應(yīng)豐滿，圓滑，不得有空程，畸形等， 阻力隨速度的變化曲線應(yīng)該是連續(xù)無畸變的；、示功試驗(yàn)中，不得有漏油現(xiàn)象，不得有明顯的噪聲。6.3、 耐久性試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：》2支a程序或標(biāo)準(zhǔn)：、雙動(dòng)耐久性試驗(yàn)臺；、強(qiáng)制風(fēng)冷或水冷，溫度為60-80°C；、振動(dòng)方式：上下兩端同時(shí)沿垂直方向振動(dòng)；、上端振動(dòng)頻率：1Hz；、下端振動(dòng)頻率：12Hz；、試驗(yàn)次數(shù)：100萬次(上端)；、記錄速度為0.3m/s時(shí)的阻力變化；、試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)模擬實(shí)車受力，在活塞桿導(dǎo)向座處施加適當(dāng)?shù)膫?cè)向力。b、接受標(biāo)準(zhǔn)：耐久試驗(yàn)后阻力變化最大為土15%,漏油不應(yīng)干擾減振器運(yùn)行c、目標(biāo)要求：耐久試驗(yàn)后阻力變化最大為土15%；在試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)稱重，測量漏油量，質(zhì)量損失w10%6.4、周低溫試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：》2支驗(yàn)證減振器的高低溫特性，做出溫度特性P-t曲線并計(jì)算熱衰減率。a程序或標(biāo)準(zhǔn)：(1)、每種溫度條件下的試件都要放到恒溫箱當(dāng)中在該溫度下至少存放 6h以上；、測量基準(zhǔn)溫度為-30C±3C和80C土3C,試驗(yàn)溫度依次為：20C、-30C、80C、20T；溫差均為土3C。、各溫度下的測量方法類似于在環(huán)境溫度下進(jìn)行測量。正式試驗(yàn)前，應(yīng)先做2次預(yù)行程，預(yù)行程要求與試驗(yàn)行程相同，根據(jù)不同的試驗(yàn)設(shè)備，選用活塞運(yùn)行速度V=(0.30.6)m/s。b、 接受標(biāo)準(zhǔn)：減振器在試驗(yàn)全過程中不得損壞，相對于20C土3C時(shí)，減振器性能的變化量(%)(拉伸和壓縮)：在-20C土3C時(shí)，阻尼力增加V200%;在+80C土3C時(shí)，阻尼力損失V30%，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(biāo)要求：減振器在試驗(yàn)全過程中不得損壞。試驗(yàn)前后，在20r下的測量結(jié)果，各速度下減振器性能的變化量應(yīng)小60N或7%在-30r±3C時(shí)，阻尼力增加V200%在80C土3C時(shí)，阻尼力損失V25%6?5、漆層性能試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：》2支驗(yàn)證減振器漆層的耐腐蝕性能。a程序或標(biāo)準(zhǔn)：⑴、鹽霧試驗(yàn)：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振器總成本體耐鹽霧試驗(yàn)要求480h;不承受側(cè)向力滑柱式減振器鹽霧試驗(yàn)要求360h;彈簧與減振器分開安裝類型的減振器試驗(yàn)要求240h;b、 接受標(biāo)準(zhǔn)：試驗(yàn)后漆層無起泡、無母體金屬腐蝕，劃線周圍腐蝕寬 rV2.5mmc、 目標(biāo)要求：(1)、鹽霧試驗(yàn)：試驗(yàn)后漆層無起泡，無母體金屬腐蝕，劃線周圍腐蝕單邊寬r<2.5mm(2)、試驗(yàn)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(yàn)檢測總成相對運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力值。試驗(yàn)樣件數(shù)量：》2支a程序或標(biāo)準(zhǔn)：減振器垂直向上安裝，試驗(yàn)開始位置在減振器行程的中點(diǎn)，在試驗(yàn)以前要進(jìn)行減振器磨合試驗(yàn)，、溫度：試件在20°C恒溫箱放置6h以上；、振幅：土5mm；、頻率：0.05HZ;、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(shí)，保證減振器活塞運(yùn)行速度為0.005m/&、在活塞桿導(dǎo)向座中間外殼上施加側(cè)向力，前減振器按順序0?300?600?900N(±0.5%N)施加；后減振器按順序0?50?100?150N(±0.5%N)施加。b、 接受標(biāo)準(zhǔn)：施加側(cè)向力為0時(shí)摩擦力小于50N，施加側(cè)向力為最大時(shí)摩擦力小于100Nc、 目標(biāo)要求：施加側(cè)向力為0時(shí)摩擦力小于50N，施加側(cè)向力為最大時(shí)摩擦力小于100N。6.7、 噪聲試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：》2支a程序或標(biāo)準(zhǔn)：減振器垂直向上安裝，試驗(yàn)開始位置在減振器行程的中點(diǎn)，距減振器本體100mm處設(shè)置噪音傳感器。減振器試驗(yàn)環(huán)境噪音小于 20dB。⑴、活塞行程：土25mm±1%