【正文】 通方式比起來不會過多。 提高速度可以降低復原腔的壓力和增大油液流通速度。常通孔可以被調(diào)節(jié)成 全開以減少阻尼至全閉增大阻尼。這些流量與壓力腔之間的壓力差有關(guān)。模型分析顯示活塞一英寸的位移只引起氣室壓力四到十 磅 /平方英寸 的改變，根據(jù)氣室初始壓力而不同。在賽車的應用上，減振器的活塞桿一般連接在車橋上，而套筒的另一面一般連接在車架上以減少不定質(zhì)量的變化幅度。復原腔是有活塞桿的那一部分體積。這種減振器包含一個在充滿油液的圓筒中運動的活塞總成。 減振器的構(gòu)造有許多類型：雙筒減振器，單筒帶或不帶蓄能器的減振器，甚至中間有一個桿的減振器類型。下面本文將對減振器的組成和功用做一個簡單的介紹。這項關(guān)于單筒充氣減振器研究適合于 學生 型方程式賽車 的應用。仿真結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)的方式輸出。此外，還可減少試驗費、材料費。因此，在壓力范圍變化大，環(huán)境溫度或?qū)嶋H工作溫度變化較大的情況下要考慮實際氣體的狀態(tài)方程。為了簡化，本文統(tǒng)一取流量系數(shù) q 為 0． 62。因此，懸架缸的節(jié)流孔通常屬于短孔。 1. 數(shù)學模型 為了研究油氣懸架的性能，建立描述其本質(zhì)特征的物理模型是理論研究最重要的基礎(chǔ)。 結(jié)構(gòu)參數(shù)對懸架阻尼的影響 結(jié)構(gòu)參數(shù) 參數(shù)變化 復原行程阻尼力 壓縮行程阻尼力 Ⅱ腔截面積 增大 增大 增大 阻尼孔面積 增大 減小 減小 單向閥有效過流面積 增大 不變 減小 運用 MATLAB 對減振器阻尼特性進行仿真， 求的阻尼力隨時間的變化曲線， m 文件：t=0::10 % 仿真信號 v,x % v 為仿真時輸入的速度信號，頻率為 f，振幅為 2π fA % x 為仿真時輸入的位移信號 A=3 f= v=2*pi*f*A*sin(2*pi*f*t) x=A*(1cos(2*pi*f*t)) %以下為參數(shù)取值 % rho 為油液密度 % Cd 為流量系數(shù) % A01 為阻尼孔面積 % A02 為單向閥面積 % A2 為有桿腔 截面積 rho= Cd= A01= A02= A2= Q=A2.*v Az=A01+A02.*(.*sign(v)) DP=rho/2.*Q./(Cd.*Az) Fr=DP.*A2 plot(t,Fr) Frt 曲線： 阻尼力 Fr 隨位移 x 的變化關(guān)系為減振器的阻尼特性，運用 MATLAB 進行仿真， m 文件： t=0::10 % 仿真信號 v,x % v 為仿真時輸入的速度信號，頻率為 f，振幅為 2π fA % x 為仿真時輸入的位移信號 A=3 f= v=2*pi*f*A*sin(2*pi*f*t) x=A*(1cos(2*pi*f*t)) %以下為參數(shù)取值 % rho 為油液密度 % Cd 為流量系數(shù) % A01 為阻尼孔面積 % A02 為單向閥面積 % A2 為有桿腔截面積 rho= Cd= A01= A02= A2= Q=A2.*v Az=A01+A02.*(.*sign(v)) DP=rho/2.*Q./(Cd.*Az) Fr=DP.*A2 plot(x,Fr) Frx 曲線： 的 靜 剛度 特性 根據(jù)油氣懸架物理模型，活塞在任一位置時的力平衡方程為： 1122 APAPF ???? （ 10） 蓄能器中氣體的狀態(tài)方程為： rssr VPVP ??? rrVVsPsP ?? = rrVs VsPs )xΔA( ?? ? 令活塞從靜平衡位置向上移動距離 x，蓄能器內(nèi)氣體體積為： V= Vs+ xΔA ? 活塞質(zhì)量很小，可忽略不記，則 I 腔內(nèi)壓力 1P 與蓄能器內(nèi)氣體壓力 P 相等，即 1P = r rVVsPsP ?? = rrVs VsPs )xΔA( ?? ? （ 11） 從靜平衡位置緩慢地移動活塞，可以看做是等溫過程 ，則 r=1 2P = 1P = rrVs VsPs )xΔA( ?? ? （ 12） 設(shè)懸架支承的懸掛質(zhì)量為 M，靜平衡狀態(tài)蓄能器內(nèi)的氣體壓力為： ΔAMgPs ? （ 13） ΔA = 1A 2A g 重力加速度 將（ 11）、（ 12）、（ 13）帶入（ 10）得： ΔA??PF =rrVs VsPs )xΔA( ?? ? ΔA= xΔA?? ?Vs VsPs ΔA = ? （ 14） 對公式（ 14）求導，則可得油氣懸架剛度 K 值： 2s2s2x)ΔA(V ΔAx)ΔA(V ΔA ?? ?????? ????? sss VMgVPdxdFK=2)( x?N/m 用 MATLAB 畫 Kx 圖像： 第四 章 減振器的 速度 特性與 位移特 性 油氣懸架是以油液傳遞壓力，用惰性氣體 (通常為氮氣，其化學符號為 2N )作為彈性介質(zhì)的一種新型懸架系統(tǒng)。 分析公式 (4)和 (6)中油氣懸架復原行程和壓縮行程的阻尼力，可以看到，油氣懸架的 阻尼力除了與懸架運動速度的平方相關(guān)外，還同懸架缸的三類結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，一是懸架缸 II腔截面積。 r(i)=r(i1)+。 C5=*(1(b/a)^2)。 while r(i) a, F1(i)=(1+miu*a)/2*b/r(i)*log(r(i)/b)+(1miu)/4*(r(i)/bb/r(i))。 E=220*10^9?？膳e升復合懸架的減振器也承受汽 車載荷，螺旋彈簧承受車輪載荷的 3/4，減振器彈簧承受車輪載荷的 1/4，即M= M=1130/4kg,Mg= , A Δ =A1A2= 2cm = m?? Ps= ? ss VPVP ??? 00 = Vs= PsVoPo? = 3410 m?? （ 3） 減振器工作時承受的載荷時刻在變化，蓄能器內(nèi)氣體的狀態(tài)參數(shù)也在不停的變化， 任意時刻其壓力和體積為 P、 V： V= Vs+ xΔA ? （ x 為位移，向上為正） rr VsPsVP ??? rrVVsPsP ?? = rrVs VsPs )xΔA( ?? ? 2. 活塞尺寸確定 復原 面 壓縮 面 圖 2 活塞面 壓縮行程液流通過三個大圓孔，其面積之和為 Ay=3π 2R = ?? = 2cm 復原行程液流通過六個小圓孔，其面積之和為 Af=6π 2r = ?? = 2cm 壓縮面有 6 片薄閥片，每篇厚度為 ，總厚度為 復原面有 9 片薄閥片，每篇厚度為 ，總厚度為 . 用 CATIA 三維繪圖軟件繪制活塞零件圖： 壓縮面 復原面 活 塞 阻尼孔面積為 01A ，單向閥面積為 02A ，可調(diào)孔面積為 tA 。只需少數(shù)幾種缸徑，匹配不同的充油量和充 氣壓力，即可滿足 不同車輛懸架系統(tǒng)變剛度特性之需要。這對改善車輛的通過性能 和行駛性能 十分 重要。 Best 在 1979 年進行了油氣懸架的工程應用和分析 并注冊了商標“ Hydragas” (油氣 )。 、 被動懸架和半主動懸架 被動懸架一懸架剛度和阻尼不可調(diào)，在特定工況下能獲得最佳行駛平順性和操縱穩(wěn)定性 。 2. 獨立懸架和非獨立懸 架 彈性懸架 (通常直接稱之為懸架 )按照結(jié)構(gòu)特點可以分為獨立懸架和非獨立懸架。目前進行較為廣泛研究的主動懸架是將彈簧裝置和減振器合二為一的 。 懸架系統(tǒng)是指由路面、輪胎、非懸掛質(zhì)量、懸架、懸掛質(zhì)量組成的一個整體。因此，先進的懸架就是在車輛乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性相矛盾的方面尋找折中 ；在車輛乘坐舒適性、車輛安全性和生產(chǎn)經(jīng)濟性等之間尋求最合適的折中。例如常用的縱置鋼板彈簧，既有彈簧裝置的功能，又兼?zhèn)淞藢驒C構(gòu)的功能，所以 常用的縱置鋼板彈簧懸架結(jié)構(gòu)不再單獨裝設(shè)導向機構(gòu)元件。彈性懸架也可分為有輪胎減振的彈性懸架和無輪胎減振的彈性懸架。 非獨立懸架廣泛用作貨車、載重車輛的前、后懸架。七十年代末， Moulton Development Ltd 的 和 A (4)車身可以 實現(xiàn) 懸架缸的同時或單獨高度調(diào)節(jié)，選到上、 下 升降． 前 、后升 降和左、右升降的目的。 (9)便于懸架系統(tǒng)系列化設(shè)計。此時蓄能器內(nèi)氣體的壓力 和體積分別為 Po 和 Vo： Po=8 個大氣壓，即 ? Pa. Vo= hr ?? 2? =***10= cm3 = ?? m3 （ 2） 減振器安裝到車橋和車架之間，汽車靜止時，減振器承受靜載荷，此時蓄能器內(nèi)氣體壓力和體積分別為 Ps 和 Vs： Ps= A ΔMg ， M 為懸掛質(zhì)量， 以吉利遠景 標準型為例，汽車整備質(zhì)量為 1130kg，平均每個車輪承受汽車重力的 1/4,即 。 b=。 r(i)=b。 C3=b/(4*a)*(((b/a)^2+1)*log(a/b)+(b/a)^21)。 i=i+1。 yC ／ fC ， eqC 則分別稱為復原行程和壓縮行程的雙向阻尼比和等效平均線性阻尼系數(shù)。油氣懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)對阻尼的影響可用 下 表表示。建立符合懸架系統(tǒng)實際，便于分析、計算的數(shù)學模型一直是國內(nèi)外車輛動力學研究的主要方法和重要課題，也是油氣懸架系統(tǒng)動力學研究 。節(jié)流孔長細比 L／ d0． 5，稱為薄壁節(jié)流小孔；長細比 L／ d4，稱為細長節(jié)流小孔；介于薄壁節(jié)流小孔和細長節(jié)流小孔之間的節(jié)流孔稱為短孔 （ L／ d4)。流量系數(shù) dC 的取值范圍一般在 0． 60— 0． 816 之間。研究結(jié)果表明，蓄能器內(nèi)氣體 的壓縮量最大可達到 20％。仿真不受試驗條件限制，可以進行試驗中不易實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)驗證。在 MATLAB 環(huán)境下，用戶只需輸入待仿真油氣 懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸、信號的頻率、位移或速度的幅值。研究的目標是創(chuàng)造一個可以準確地預測阻尼力的減振器模型來作為 學生 型方程式賽車 團隊的 一個設(shè)計工具。 一、 減振器功能特性 要理解減振器的工作過程第一步是要弄清楚減振器的各個組成部件是如何相互作用產(chǎn)生阻尼力的。減振器的功能就是消除系統(tǒng)動能并將其轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 圖 1 單筒減振器的組成 圖 1 顯示了單筒減振器的主要組成元件，外部可調(diào)減振器。 壓縮腔是位于浮動活塞與連桿活塞之間的那一部分體積。在未對減振器施加彎曲應力時，它們允許一定的裝配誤差。單筒減振器同時具有壓縮氣室以保持一個提升的油液壓力的優(yōu)點，這可以幫助阻止油液空穴的形成。 壓縮行程中總的流量是三個流通路徑的綜合。針閥可以通過圖 1 所示的常通孔調(diào)節(jié)器旋入或旋出。復原閥中的孔取消了在活塞中開一個流通路徑的必要，并且這是一個允許閥流通的簡單的方式，降低了活塞制造的復雜性。長時間的使用會使密封裝置退化，增大泄露流通量，并且降低減振器的阻尼力。所有的由常通孔引起的低速阻尼屬性都可以有壓縮行程移植到復原行程。減振器具有不同的位移，速度和加速度。位移的一階導數(shù)和二階導數(shù)分別是速度和加速度。習慣上使用的是 Roehrig 測試測力計，在這篇報告中將會始終使用到它。然而，這種效果并不是傳統(tǒng)的科學文獻中定義的滯后性。這通常對應于壓 縮行程中力的峰值。在點 1，減振器回到完全張開狀態(tài)，速度減為零。在 FV 圖像中同樣的滯后作用是產(chǎn)生這種不對稱性的原因。理解產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因和如何使之最小化在減振器設(shè)計中具有起決定作用的重要性。減振器行程大約是 3 英尺。這種活塞設(shè)計比起Ohlins 和 brand 牌的減振器復雜性要小很多，并且這種簡單的設(shè)計生產(chǎn)起來要便宜許多。閥片的排列可以為 Tanner Gen 2 減振器創(chuàng)造無窮的可能。 英語原文 DEVELOPMENT AND EXPERIMENTAL VERIFICATION OF A PARAMETRIC MODEL OF AN AUTOMOTIVE DAMPER A Thesis by KIRK SHAWN RHOADES ABSTRACT This thesis describes the implementation of a parametric model of an automotive damper. The goal of this research was to