【正文】 .........................................................51 江 蘇 科 技 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 1 第一章 緒論 前言 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的要求也越來(lái)越高，包括有汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性、通過(guò)性等性能的要求。 減震器的特性主要包括示功特性和速度特性，本文研究的是減震器的示功特性測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減震器的示功特性是指減震器阻尼力 位移（ FS）之間的關(guān)系，表示減震器在壓縮和復(fù)原兩個(gè)過(guò)程中阻尼變化的特性，在路面不平或遇到障礙物的時(shí)候，彈簧能夠緩沖振動(dòng)，阻尼則通過(guò)吸收能量衰減振動(dòng)，阻尼對(duì) 減震器的性能起關(guān)鍵作用。減震器太軟，車(chē)身就會(huì)上下跳躍，減震器太硬就會(huì)帶來(lái)太大的阻力，妨礙彈簧正常工作。 III 二、 完成后應(yīng)交的作業(yè)（包括各種說(shuō)明書(shū)、圖紙等） 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份 （ 不少于 ） ； 2. 外文譯文一篇 （ 不少于 5000英文單詞 ）； 3. 控制軟件一份 三、 完成日期及進(jìn)度 自 20xx年 3月 25日起至 20xx年 6月 10日止 進(jìn)度安排： ，查閱資料、調(diào)研，完成開(kāi)題報(bào)告； ，測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)； ，測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)； ，撰寫(xiě)畢業(yè)論文 ，畢業(yè)答辯。 系統(tǒng)要求 系統(tǒng)有 1個(gè)測(cè)試工位，傳感器包括拉壓力傳感 器 1個(gè)，接近開(kāi)關(guān)1個(gè)，另外有啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 1個(gè)，變頻器及電機(jī)各 1臺(tái)。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò) 的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 1次測(cè)試最多包括15次循環(huán)，最終測(cè)試結(jié)果是 15次的平均值，測(cè)試次數(shù)可設(shè)定。 四、同組設(shè)計(jì)者（若無(wú)則留空）： IV 五、主要參考資料（包括書(shū)刊名稱(chēng)、出版年月等） : 1. 周振安 . 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [M]. 地震出版 社 2. 曹巖，王海寧主編 . C++ Builder 應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)實(shí)例與技巧 [M]. 西安：西安交通大學(xué)出版社， 3. 陸衛(wèi)忠 , 劉文亮等編著 . C++ Builder 6程序設(shè)計(jì)教程 [M].北京：科學(xué)出版社， 4. Advantech Co., Ltd. User39。在關(guān)于懸掛系統(tǒng)的改裝過(guò)程中，硬的減震器要與硬的彈簧相搭配，而彈簧的硬度又與車(chē)重息息相關(guān) ，因此較重的車(chē)一般采用較硬的減震器。因此，阻尼力與位移的關(guān)系曲線示功圖是檢測(cè)減震器性能的重要方式。減震器是安裝在車(chē)體和負(fù)重輪之間的一個(gè)阻尼元件，其作用是衰減車(chē)體的振動(dòng)并阻止共振情況下車(chē)體振幅的無(wú)限增大，能減小車(chē)體振動(dòng)的振幅和振動(dòng)次數(shù)，因而能延長(zhǎng)彈性元件的疲勞壽命和提高人乘車(chē)的舒適性。汽車(chē)工業(yè)在我國(guó)已有 50 多年的發(fā)展歷史，而汽車(chē)產(chǎn)業(yè)真正得到快速發(fā)展是從上世紀(jì) 90 年代開(kāi)始的。 20xx 年成為汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的私車(chē)普及年，其標(biāo)志是轎車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量占汽車(chē)市場(chǎng)的比例躍升到 34%的高位，結(jié) 束了轎車(chē)發(fā)展連續(xù)五年徘徊在 30%的局面。我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量的年增長(zhǎng)幅度令世界矚目。 摩托車(chē)作為一種代步工具， 90%以上的產(chǎn)量分布在亞洲和歐洲十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)， 90年代以來(lái)，部分發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，促進(jìn)了摩托車(chē)生產(chǎn)和需求的持續(xù)增長(zhǎng)，世界摩托車(chē)行業(yè)在上世紀(jì) 90 年代經(jīng)歷了飛速的發(fā)展，整個(gè)摩托車(chē)行業(yè)獲得了新生。 經(jīng)過(guò) 50 多年的發(fā)展，汽車(chē)和摩托車(chē)已成為我國(guó)使用最普遍的交通工具，但在行駛過(guò)程中，由于路面不平等因素，容易激起車(chē)身的振動(dòng)，影響乘坐人員的乘坐舒適性和車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性，減震器是車(chē)輛的關(guān)鍵部位， 是懸架與車(chē)輪連接的柔性環(huán)節(jié)， 減震器性能的好壞決定了汽車(chē)行駛過(guò)程中的平順性、 安全性。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，本課題是運(yùn)用 C++ Builder 軟件對(duì)減震器在壓縮和復(fù)原兩個(gè)行程中阻尼變化的特性進(jìn)行編程，采用計(jì)算機(jī)編程與試驗(yàn)臺(tái)相輔助的方法，對(duì)減震器的外特性、示功特性進(jìn)行檢測(cè)，可以精確地顯示出各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)減震器外特性的影響，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試評(píng)價(jià)自動(dòng)化，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量提高具有重要意義，對(duì)我國(guó)汽車(chē)行業(yè)從大而不強(qiáng)向既大又強(qiáng)的跨越產(chǎn)生積極地影響，也將有利于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品打入 國(guó)際市場(chǎng)。這種減震器在很多汽車(chē)懸架上仍有使用但其減震效果不佳。 （ 3） 空氣彈簧減震器，它不僅兼有彈簧和吸振的作用，而且省去了金屬?gòu)椈?。門(mén)羅在 1933 年為赫 德制造的汽車(chē)裝用了第一個(gè)采用原始液壓減震器的汽車(chē)。這種減震器是由通用公司麥弗遜工程師研制成功的。充氣式減震器的特殊結(jié)構(gòu)和充氣參數(shù)，可以大大地降低噪音，并有利于保證活塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻尼特征，同時(shí)減震器上的減震支柱實(shí)質(zhì)上屬于雙筒結(jié)構(gòu)，除了可以阻尼減震還能和控制臂一起對(duì)車(chē)輪進(jìn)行導(dǎo)向。日本在1960年減震器的消耗量為 609噸， 1969年消耗的橡 膠材料超過(guò)了萬(wàn)噸，在 9年內(nèi)增長(zhǎng)了 17倍。早期的如： 1946年對(duì)卡車(chē)， 1947年對(duì)公共汽車(chē)的各個(gè)部位使用了減震器。 在性能測(cè) 試方面， 美國(guó) MTS公司推出一種由計(jì)算機(jī)控制的數(shù)字電控系統(tǒng)。但由于減震制品工業(yè)起步較晚，與國(guó)外技術(shù)力量相比較為薄弱，基礎(chǔ)條件較差，實(shí)驗(yàn)研究與檢測(cè)手段不是很健 全，開(kāi)發(fā)速度相對(duì)較慢 , 沒(méi)有進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研究，應(yīng)用規(guī)模及技術(shù)水平與國(guó)外相比還有較大差距。隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的高速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)法的實(shí)施，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)對(duì)振動(dòng)和噪音控制技術(shù)提出了越來(lái)越高 的要求。示功特性是減震器的外特性之一，性能良好的減震器應(yīng)具有良好的外特性，要求外特性不僅在試驗(yàn)、生產(chǎn)檢測(cè)時(shí)符合設(shè)計(jì)要求，且在耐久試驗(yàn)、道路試驗(yàn)和實(shí)際使用一定時(shí)間后仍 能保持其良好性能。在經(jīng)過(guò)不平路面時(shí)，雖然吸震彈簧可以過(guò)濾路面的震動(dòng)，但彈簧自身 還會(huì)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而減震器就是用來(lái)抑制這種彈簧跳躍的。 圖 21 摩托車(chē)減震器 圖 22 汽車(chē)減震器 減震器的用途 為加速車(chē)架與車(chē)身振動(dòng)的衰減，以改善汽車(chē)的行駛平順性（舒適性），在大多數(shù)汽車(chē)的懸架系統(tǒng)內(nèi)部裝有減震器。如果你開(kāi)過(guò)減振器已壞掉的車(chē)，你就可以體會(huì)汽車(chē)通過(guò)每一坑洞、起江 蘇 科 技 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 7 伏后余波蕩漾的彈跳，而減振器正是用來(lái)抑制這種彈跳的。阻尼就是在具有粘性的油通過(guò)節(jié)流孔時(shí)產(chǎn)生的，節(jié)流孔越小，油的黏度越大，阻尼力越大。 懸架中用的最多的減震器是內(nèi)部充有液體的液壓式減震器，汽車(chē)車(chē)身和車(chē)輪振動(dòng)時(shí)減震器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和粘性液體的摩擦形成了驅(qū)動(dòng)阻尼，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，并散發(fā)到周?chē)目諝庵腥ィ_(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的。 （ 1）液壓式減震器 車(chē)輛懸架系統(tǒng)中廣泛采用液壓減震器，其原理是：當(dāng)車(chē)架與車(chē)橋做往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，活塞在減震器的缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，減震器殼體內(nèi)的油液反復(fù)地 從 一個(gè) 內(nèi)腔通過(guò)一些窄小的孔隙流入另一 個(gè) 內(nèi)腔。在浮動(dòng)活 塞上裝有大斷面的 O 型密封圈，它把油和氣完全分開(kāi)。 江 蘇 科 技 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 9 圖 25 充氣式減震器 圖 26 雙筒、單筒充氣式減震器 充氣式減震器的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 采用浮動(dòng)活塞而減少了一套閥的系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，重量減輕。 充氣式減震器的缺點(diǎn)：油封要求高，充氣工藝復(fù)雜，不易維修，當(dāng)缸筒受外界較大沖擊而變化時(shí)則不能工作。所以雙筒減震器中要有四個(gè)閥，即除了上面提到的活塞上的兩個(gè)節(jié)流閥外，還有裝在內(nèi)外筒之間的完成交換作用的流通閥和補(bǔ)償閥。 按減震器油缸工作位置分，有倒置式減震器 (油缸位置在上方，活塞桿在下方 )和正置式減震器 (油缸位置在下方，活塞桿在上方 )。為衰減振動(dòng)， 車(chē)輛懸架 系統(tǒng)中采用的減震器大部分是液壓減震器，其工作原理是：當(dāng) 車(chē)架 (或車(chē)身 )和 車(chē)橋 間振動(dòng)而出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減震器內(nèi)的活塞上下移動(dòng)，減震器內(nèi)腔的油液便反復(fù)地從一個(gè)腔經(jīng)過(guò)不同的孔隙流入另一個(gè)腔內(nèi)。因 此， 要調(diào)節(jié)彈性元件和減震器 這一 矛盾 ： (1)在壓縮行程中 (車(chē)橋和車(chē)架相互靠近 )，減震器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，減小沖擊。 在汽車(chē)懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減震器，且在壓縮和復(fù)原行程中均能起減震作用的是雙向作用式減震器。特別是在車(chē)輛進(jìn)彎和出彎時(shí)，車(chē)身重量轉(zhuǎn)移的速度會(huì)影響操控的平衡性，這種影響會(huì)持續(xù)到重量轉(zhuǎn)移完成，而車(chē)身重量轉(zhuǎn)移的速度是由減震器所控制的 ，改變減震器在壓縮和復(fù)原行程中的軟硬度可改變車(chē)身重量轉(zhuǎn)移速度。對(duì)于減震器改進(jìn)與措施大致分為以下幾點(diǎn)： (1)加快改造重視技術(shù)。因此，企業(yè)一方面要實(shí)現(xiàn)減震器產(chǎn)品的系列化，另一方面可以向工藝相近的液壓、氣壓、緩沖擊產(chǎn)品等方向延伸。 (4)推行產(chǎn)品技術(shù)的尺度化。 江 蘇 科 技 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 13 第三章 硬件設(shè)計(jì) 減震器示功特性的計(jì)算 機(jī)測(cè)試系統(tǒng) 圖 31 是減震器示功特性計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)組成框圖。該試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)振幅和頻率均可調(diào)整。 K M 1變 頻 器M 2U 2 V 2W 2K M 2K M 3F RL 1 3L 2 3L 3 3T 變 壓 器 接 入L 1L 2 L 3L 1 1 L 2 1L 3 1QK ML 1 2 L 2 2L 3 2RSTU VWU 1V 1 W 1M 1 圖 32 電機(jī)控制柜主電路圖 江 蘇 科 技 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 15 L 2 1L 3 1F U 1F U 22T0 110 2F U 3F U 4電 源 指 示1 H L W H3S B 急 停 止 按 鈕5K M停 止 S B 2 S Q 1電 機(jī) 指 示2 H L G NK M 1K M 1停 止起 升K M 3下 降K M 41 S Q2 S QK M 3K M 2K M 2K M 3F R67891 0 1 11 21 31 4 1 543 4S 電 源輸 入 A C 2 2 0 V 輸 出 D C 2 4 V+1 6 1 71 8J LJ Y Q電 源 + 電 源 信 號(hào) 1 信 號(hào) 2K M 11 9S Q 12 0S B 1K Q L7 5 WL 1 L 2 L 3電 源 進(jìn) 線U 1 V 1 W 1電 機(jī)U 2V 2 W 2升 降 電 機(jī)38 9 1 3升 降 按 鈕 S B 11 6 1 7 1 8接 近 開(kāi)關(guān) J L91 0起 升 限位 1 S Q1 3 1 4下 降 限位 2 S Q1 6 1 7壓 力 傳感 器J Y Q6 7啟 動(dòng)電 機(jī)3 45 71 6 1 71 9 2 0至 電 腦 柜 圖 33 電機(jī)控制柜控制電路圖 T變壓器； FU熔斷器； FR熱繼電器； KM接觸器； 其整個(gè)的控制過(guò)程如下： 主電路：組合開(kāi)關(guān) Q 將三相電源引入，結(jié)合圖 33 的控制電路圖可知，整個(gè)電路中由 FU FU FU3 和 FU4 這四個(gè)熔斷器對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)，防止控制電路因過(guò)載或短路而損壞；熱繼電器 FR 是對(duì)升降電機(jī) M2 起到過(guò)載保護(hù)作用，KM KM2 和 KM3 為 M1 和 M2 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)用接觸器。按下行程開(kāi)關(guān) SQ1，接觸器 KM1 通電，接觸器 KM1 的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合形成自鎖，主電路中的常開(kāi)輔助觸點(diǎn) KM1 閉合，主電機(jī)（調(diào)速電機(jī)）開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電機(jī)指示因通電而發(fā)出光亮。 整個(gè)控制過(guò)程中，在減震器的活塞桿的上升和下降階段時(shí)，采用了互鎖這一操作，保證了接觸器 KM2 和接觸器 KM3 不能同時(shí)通電，保護(hù)電路不使其短路。其中，比較重要的元器件為：變頻器、變壓器、熔斷器、熱繼電器、接觸器、壓力傳感器、接近開(kāi)關(guān)。 圖 34 acs800 變頻器 圖 35 acs800 變頻器接線圖 本系 統(tǒng)所選用的變頻器型號(hào)為： ACS800，其性能指標(biāo)如下： ① 相位、電壓、頻率：三相、 380V、 50/60Hz ②過(guò)載電流：不大于額定電流的 倍 ③額定頻率： 50/60Hz ④最高輸出頻率： 500Hz (2)變壓器，其工作原理：當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯 (或磁芯 )中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓 (或電流 )，變壓器由 鐵芯 (或磁芯 )和線江 蘇 科 技 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 18 圈組