【正文】 摘 要本設(shè)計著重以減振器活塞桿的測試為例，介紹了減振器活塞桿橫向疲勞實驗臺的功用及其組成。利用液壓站和液壓缸的組合，實現(xiàn)作用給活塞桿一定條件的脈動循環(huán)穩(wěn)定變應(yīng)力測試其橫向疲勞強度。本說明書在已知測試條件的基礎(chǔ)上，分析如何實現(xiàn)實驗臺所需功能，對減振器活塞桿橫向疲勞實驗臺進行了功能設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。實驗臺由液壓站、液壓缸、臺架、夾具體以及傳感器組成。通過簡單、典型的液壓傳動機構(gòu)以及傳感器的應(yīng)用，使實驗臺能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)減振器活塞桿的疲勞強度進行測試，進而滿足實驗臺要求。關(guān)鍵詞：實驗臺；減振器；疲勞強度；活塞桿AbstractThis thesis focused on the piston rod test of shock absorbers,and introduced the corresponding functions and postition of the piston rod test of shock absotbers a design at acrosswise fatigue testbed for piston rod at shocke the hydraulic pressure station and hydraulic cylinder and winch mechanism,the tests of crosswise fatigue strength of the piston rod of the sample shock absorbers were peformed by inputting harmony excitations.The statement in the known test conditions,based on the given testing conditions,the designs of function and structure of the target testbed were carried out in this testbed consists of the hydraulic pressure station, hydraulic cylinder,the scaffolding,the jig body as well as the force some simple,typical fluid drive mechanism and the sensor application,the purpose of piston rod fatigue strength test for shock absorbers can be obtained in this thesis，and then meet the test requirements.Key words：Testbed。 Shock Absorber。 Fatigue strength。 Piston rod目 錄第一章 緒 論 5 5 5 5第二章 實驗臺的功能設(shè)計 7 7 7第三章 活塞桿振動模型的建立與計算 9 9 10 10 11第四章 液壓缸的設(shè)計 14 14 14 14 14 15 15 16第五章 液壓站的設(shè)計 17 17 17 18第六章 夾具的設(shè)計 19第七章 工藝過程的編制 20 上擋板的工藝過程 20 21 T型槽的工藝過程 21第八章 結(jié)論 23參考文獻 24致謝 25附錄一 程序編程 26應(yīng)力應(yīng)變程序編程 26附錄二 外文資料及翻譯 39第1章 緒 論隨著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對汽車的舒適性和安全性的要求也越來越高，而減振器作為懸架系統(tǒng)的主要部件，其質(zhì)量直接影響到車輛乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性?，F(xiàn)代汽車中廣泛使用的液壓減振器的結(jié)構(gòu)決定了它在不同路況工作過程中，內(nèi)部會產(chǎn)生沖擊振動，進而使減振器活塞除了要承受來自徑向的力，還要承受來自軸向的力，這就要求減振器活塞桿具有一定的耐疲勞強度來提高活塞桿的質(zhì)量，進而提高減振器的壽命。目前，我國機動車減振器的試驗設(shè)備和試驗手段比較落后，試驗規(guī)程和試驗方法也存在一定問題，嚴重的制約了我國減振器行業(yè)的發(fā)展。基于我國現(xiàn)在減振器的發(fā)展情況和測試需要，開發(fā)一種活塞桿橫向疲勞實驗設(shè)備—減振器活塞桿橫向疲勞實驗臺。 題目簡介懸架是車架（或車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力和連接裝置的總稱。一般由彈性元件、減振器和導向機構(gòu)三部分組成。而減振器又是其中最重要的機械部件。它要傳遞路面對車輛的各種作用力，包括牽引力、制動力、側(cè)向力以及這些反力所產(chǎn)生的力矩?；跍p振器復雜的工作情況，利用作用給活塞桿一定條件的脈動循環(huán)穩(wěn)定變應(yīng)力調(diào)試其橫向疲勞強度。 題目主要內(nèi)容通過學習和查閱資料研究減振器的工作原理、了解組成部件尤其是活塞桿的功用、標準、實驗方法以及生產(chǎn)工藝過程并完成實驗臺的功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計。運用所學的機械學知識對其進行可行性分析和校核。并按任務(wù)書要求完成實驗臺結(jié)構(gòu)裝配圖一套，零件圖4張，程序、譯文1篇。 預期達到的目標1）掌握減振器的基本組成，以及減振器的工作原理，弄明白其工作時的受力情況；2）掌握減振器活塞桿的功用，分析活塞桿的受力情況，了解減振器活塞桿的基本實驗方法和實驗原理，以及相應(yīng)的國家標準；3）通過計算分析，逐步實現(xiàn)實驗臺的功能：振幅177。5mm，激勵次數(shù)40萬次以及177。180 kgf，并且設(shè)計專用卡具以滿足各種型號減振器活塞桿的需要；4）設(shè)計方案合理、結(jié)構(gòu)正確，試件裝夾方便，并具有一定的通用性；所完成的資料規(guī)范基本符合國家、行業(yè)和學校有關(guān)標準與規(guī)定，并基本能用于生產(chǎn)實際。第2章 實驗臺的功能設(shè)計 減振器活塞桿受力簡介減振器是懸架中最重要的機械部件。它要傳遞路面對車輛的各種作用力，包括牽引力、制動力、及這些反力所產(chǎn)生的力矩，承受交變應(yīng)力。減振器將交變應(yīng)力作用到減振器活塞桿上。減振器活塞桿的橫向疲勞強度成為其使用壽命及減振性能的一大影響因素。因此世界各減振器廠商都對減振器活塞桿橫向疲勞強度提出了基本要求。減振器活塞桿橫向疲勞實驗臺工作條件1) 激勵頻率：；2) 加載波形：正弦波形；3) 激勵次數(shù)：40萬次；4) 加載載荷：177。1800N。 減振器活塞桿橫向疲勞實驗臺的設(shè)計方案及工作原理減振器活塞桿橫向疲勞實驗臺由實驗臺夾具活塞桿傳力機構(gòu)液壓缸活塞桿液壓傳動機構(gòu)電機7等部件組成。通過液壓工作站和換向閥的組合工作實現(xiàn)液壓缸的往復直線運動，液壓缸通過傳力機構(gòu)把載荷作用給試件，通過改變液壓油的流量實現(xiàn)加載載荷的調(diào)節(jié)。實驗臺工作過程如圖1所示：將活塞桿3一端用夾具2與實驗臺1剛性的連接在一起，隨著液壓缸做往復運動。當液壓缸由中點上行時，傳力機構(gòu)4向上產(chǎn)生推力傳遞給活塞桿3，使其向上彎曲。當液壓缸由中點下行時，拉動傳力機構(gòu)4下行，使活塞桿3向下彎曲。電機7的輸出轉(zhuǎn)速使液壓泵泵油，在通過換向閥的固定時間換向使液壓缸的位移是關(guān)于液壓油流量的時間函數(shù)，是一條近似的正弦曲線。即可實現(xiàn)正弦激勵。不同型號的活塞桿在實驗過程中會產(chǎn)生不同的撓度，為消除其對實驗載荷的影響，通過改變液壓油流量來調(diào)定實驗載荷的大小。第3章 活塞桿振動模型的建立與計算 梁的自由振動偏微分方程活塞桿的振動模型是懸臂梁。以表示梁的橫向位移，以A表示梁單位長度的質(zhì)量，EI為截面抗彎剛度，設(shè)梁上作用有單位長度的分布力。 在梁的任意截面處取一微段，質(zhì)量，在y方向的運動方程為 （31）將其代入（31）式得 （32）利用材料力學中的彎矩與撓度的關(guān)系式則（32）式變?yōu)? （33）此即梁橫向振動的偏微分方程。對于勻質(zhì)等截面梁，當時，（33）式變?yōu)榱?則上式變?yōu)? (34)這是梁的自由振動偏微分方程。 梁做橫向振動時的振型函數(shù)振型與時間無關(guān)，故可設(shè)式（34）的解為 （35）將其代入齊次方程（34）得 （36）上式左端是x的函數(shù)，右端是t的函數(shù)，要使上式對任意x與t都成立，須等式兩端都等于同一個常數(shù)。令此常數(shù)為，則從（36）得兩個常微分方程 （37） （38）式中式（37）的通解為 （39）其中和為積分常數(shù)。式（38）的通解為 （310）上式即梁做橫向振動時的振型函數(shù)將（39）式和（310）式代入（35）式得（34）式的通解+六個待定常數(shù),,p由一個邊界條件和兩個初始條件來決定。 邊界條件邊界條件大體可分為兩類：撓度和轉(zhuǎn)角的限制條件，稱為幾何邊界條件；彎矩和剪力的限制條件，稱為力邊界條件。固定端（位移為0，轉(zhuǎn)角為0）x=0時，；自由端（彎矩為0，剪力為0）x=l時。 梁懸臂橫彎時的固有頻率和振型結(jié)合邊界條件，由振型函數(shù)確定梁的固有頻率和振型時，用到的各階導數(shù)，即 （311）將懸臂梁的邊界條件代入（310）和（311）得 （312）B具有非零解的條件是上式展開并整理上式展開并整理得頻率方程 以為橫坐標,作出和的曲線如圖31，兩曲線的交點的橫坐標就是頻率方程的根，如表31所示．當時， 因故固有頻率，i=1,2……。圖31求梁彎曲振動的固有頻率的作圖法表31 前六階的值因故固有頻率,i=1，2……。將（35）、（36）式代入式（310）可得各階振型方程以一階主振型為例，繪出主振型。時，取不為0的值時，不影響振型，取=1繪出一階主振型。用同樣方法可繪出其它各階主振型。下面計算固有頻率：已知碳鋼彈性模量E=196～216GPa，40Cr號鋼一般取E=206GPa；密度,直徑為d的圓形桿，其靜矩為I=。不同懸臂長度、不用直徑的桿一階固有頻率見表32。表32 不同懸臂長度、不同直徑的桿一階固有頻率懸臂長度L（mm）直徑d（mm）固有圓頻率pl（s1）固有頻率fl（Hz）1501601617018200202552225525所以，1800N、可按靜態(tài)力做近似計算。第4章 液壓缸的設(shè)計 基本參數(shù)的確定已知液壓缸振幅5mm，因此液壓缸活塞運行速度v=；根據(jù)GB/T 2348—2001標準，初取液壓缸內(nèi)徑D=50mm,活塞桿外徑d=28mm，因此液壓缸工作腔有效面積；由外負載F=1800N得，因此液壓缸工作腔壓力；流量根據(jù)工作壓力與流量選定撫順天寶重工液壓制造有限公司BGB系列拉桿油缸：BGB（W）ILBB507100AB如圖41圖41 LB型軸向腳架式液壓缸 強度校核對于液壓缸的鋼筒壁厚、活塞桿直徑d和缸蓋固定螺釘?shù)闹睆?，在高壓系統(tǒng)中，必須進行強度校核。在中、低壓液壓系統(tǒng)中，鋼筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不要校核。 活塞桿直徑d的校核活塞桿直徑d的校核按式（41）mm （41）式中F—活塞桿上的作用力1800N。—活塞桿材料的許用應(yīng)力，=，為材料抗拉強度=600。d取25mm，因此滿足要求。 缸蓋固定螺栓的校核缸蓋固定螺栓的校核按式（42）mm （42）式中F—液壓缸負載1800Nk—螺紋擰緊系數(shù)，k=～；z—固定螺栓個數(shù)；—螺栓材料許用應(yīng)力，為材料屈服點=355。取20mm，因此滿足要求。 穩(wěn)定性校核活塞桿受軸向壓縮負載時，其值F超過某一臨界值,就會失去穩(wěn)定?；钊麠U穩(wěn)定性按式（43）進行校核。 （43）式中 —安全系數(shù)，一般去=24。當活塞桿的細長比，且=20~120,則= (44)式中l(wèi)—安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，l=200mm；—活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，；—柔性系數(shù)，=85；—由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)。=4。 拉桿計算液壓缸的缸筒和兩端缸蓋是用四根或更多根拉桿組成一體的。拉桿端部有螺紋，用螺帽固緊到給拉桿造成一定的應(yīng)力，以使缸蓋和鋼筒不會再工作壓力下松開，產(chǎn)生泄漏。拉桿計算的目的就是要針對某一規(guī)定的分離壓力值估出拉桿的預加載荷量。令為預加在拉桿上的拉力，則拉桿的變形量為 （45）式中—拉桿的剛度， ； 、—拉桿的受力總截面面積和長度；—拉桿材料的彈性模量在拉桿預加力的作用下，缸筒亦要壓縮變形，其變形量為 （46）式中—缸筒的剛度， ； 、—缸筒筒壁的截面積和