【正文】 縮力為正。從點(diǎn) 2 至點(diǎn) 3，速率開始下降。一個(gè)理想線性彈簧在 FD 圖像中產(chǎn)生的剛度 K 是一條傾斜直線。端蓋上面有螺紋可以拆除從而使得拆裝容易。 用來調(diào)節(jié)常通孔的有螺紋的針閥可以旋轉(zhuǎn) 圈。閥片有孔的位置與活塞上可以用來在壓縮行程與復(fù)原行程中開通一條液流通路的孔是一致的。圖 8 顯示了一個(gè) Tanner Gen 2 減振器的三維模型。 圖 7 全過程力 位移特性 FD 圖像使用慣用的力符號(hào)，壓縮時(shí)為正，復(fù)原時(shí)為負(fù)。從點(diǎn) 1 至點(diǎn) 2 減振器速率不斷增大，進(jìn)行的是壓縮行程。壓縮行程中速度是負(fù)的，而復(fù)原行程中，減振器度增大，速度是正的。只有方向復(fù)原行程與壓縮行程是相反的。 第三條流通路徑是在活塞與套筒內(nèi)壁之間密封裝置的泄露。常通孔流通路徑開始于壓縮腔活塞桿的終點(diǎn)處，結(jié)束于復(fù)原腔活塞一面的活塞桿處。由于油液具有很強(qiáng)的不可壓縮性，活塞桿進(jìn)入復(fù)原腔，復(fù)原腔和壓縮腔中油液和活塞桿的體積之和必然增大。減振器中應(yīng)用最多的氣體是氮?dú)?，因?yàn)槠洳慌c油液發(fā)生反應(yīng)。眾所周知，一個(gè)彈簧振子系統(tǒng)在沒有能量耗散時(shí)會(huì)做永久的簡諧振動(dòng)，其中彈簧與振子的勢(shì)能與動(dòng)能分別地相互轉(zhuǎn)化。同時(shí)以 I 腔、 II 腔壓力、蓄能器內(nèi)氣體壓力等中間值輸出，以便與試驗(yàn)測(cè)試值對(duì)比，有利于確定正確的試驗(yàn)數(shù) 據(jù)，對(duì)試驗(yàn)有指導(dǎo)作用。所編制的計(jì)算機(jī)仿真程序和仿真結(jié)果的正確性，還需經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)踐的檢驗(yàn)。一般來說， eR 2300 為層流， eR 2300 則為紊流。為了能對(duì)油氣懸架的性能進(jìn)行描述和評(píng)價(jià)，需要把油氣懸架抽象、簡化成物理模型，然后根據(jù)物理模型， 應(yīng)用 剛體力學(xué)理論．建立油氣懸架的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。這同傳統(tǒng)上假定認(rèn)為的阻尼力與速度呈線性關(guān)系的情況相差較大，為了有針對(duì)性地 進(jìn)行比較，對(duì)公式 (4)、 (6)進(jìn)行線性化，可以確定一個(gè)平均阻尼系數(shù)。 %rr0。Qa=0。 (7)各油氣懸架通過橫向連通或縱向連通，或者縱橫同時(shí)連通可以改善車輛的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)(roll)和俯仰 運(yùn)動(dòng) (Dltoh)。懸架缸內(nèi) 部的節(jié)流孔、單向閥等，代替了通常的減振器元件，構(gòu)成的油氣懸架集彈性元件 (通過渡體支承 )和減振器功能下一體，形成一種獨(dú)特的懸架系統(tǒng)。把輪胎也作為一級(jí)減振元件考慮，又可以把剛性懸架分為有輪胎減振的剛性懸架和無輪胎減振的剛性懸架。 汽車懸架的功用 和組成 懸架 的主要作用有以下幾個(gè)方面： ； ，即控制高度、俯仰運(yùn)動(dòng)及側(cè)傾運(yùn)動(dòng)； ，使路面不平對(duì)車輪的作用力得到過濾和隔阻，不直接傳遞給車身，保持駕駛?cè)藛T的乘坐舒適性； ； 。 典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。缺點(diǎn)：能耗大、所需傳感器多、成本高 。 (5)油氣懸架可以實(shí)行剛性閉鎖 (油液可壓縮性比較?。烧J(rèn)為是剛性懸架 )，可使車輛承受太的載荷并能緩慢移動(dòng)。 Ay = 01A + 02A + tA = Af = 01A + tA = 3. 減振器伸縮范圍的確定 減振器自由狀態(tài)下，承受載荷為 0，活塞桿可拉伸的最大長度 maxL = 減振器承受最大載荷時(shí)，活塞桿被推至限位處，此時(shí)減振器長度 minL = ΔL = maxL minL =128mm== 4. 活塞閥片變形與阻尼力的關(guān)系 圖 3 活塞閥片受力與變形 根據(jù)《羅氏應(yīng)力應(yīng)變公式手冊(cè)》中關(guān)于環(huán)形圓板模型受力及應(yīng)變的關(guān)系，來求本文中活塞閥片在阻尼力作用下的變形： 環(huán)形圓板受力及應(yīng)變模型 環(huán)形圓板的撓度 y 為： 本文中活塞閥片的受力狀況符合外邊自由，內(nèi)邊固定的模型： 其中： 查表可得公式： 運(yùn)用 MATLAB 求撓度 y，假定活塞閥片單位面積受力 q 為 25 /105 mN?? ，程序代碼： %r:被計(jì)算量的徑向位置； r0:該均布載荷的起始位置處的徑向位置； %t:板厚； D:平板常數(shù)； miu:泊松比； E:彈性模量； % y 的閥片的法向撓度； yb=0。 F3(i)=b/4/r(i)*((b/r(i))^2+1)*log(r(i)/b)+(b/r(i))^21。 plot(r(1:n),y) 求的撓度曲線： 最大撓度 ymax 為 ，即 。由于懸架缸同空氣彈簧、鋼質(zhì)螺旋彈簧一樣，只能承受軸向載荷，所以油氣懸架中必須設(shè)置縱向和橫向拉桿或者斜向推拉桿系組成導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來傳遞牽引力和制動(dòng)力等。短孔的平均流量系數(shù) 0 按以下經(jīng)驗(yàn)公式得到 ： ])([ ????ed RdLC 50/ ?? LRd e （ 6） ][ ????ed RdLC 50/ ?? LRd e (7) 式中 L 節(jié)流孔的長度 d 節(jié)流孔的直徑 eR 液體在節(jié)流孔內(nèi)流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)。由于數(shù)學(xué)模型是一組復(fù)雜關(guān)系、相互聯(lián)系的方程，采用數(shù)學(xué)解析方法是難以求得其解。 6. 仿真的輸入、輸出信號(hào) 為了分析的方便性，油氣懸架輸入激勵(lì)信號(hào)采用正弦信號(hào)，其表達(dá)式為 πft2sinπfA2)( ??tv πft)2co s1(A)( ??tx A 正弦信號(hào)的幅值 f 正弦信號(hào)的頻率 t 時(shí)間 根據(jù)車輛典型的信號(hào)頻率變化，選擇仿真輸入信號(hào)的頻率在 ~15Hz，幅值在5mm~50mm 之間進(jìn)行同一頻率、不同幅值和同一幅值、不同頻率的仿真計(jì)算。關(guān)于這些圖形的更詳細(xì)的描述將在這一部分給出。一個(gè)裝配完全 的減振器被分為三個(gè)壓力腔：氣室、復(fù)原腔和壓縮腔。這兩個(gè)行程每一個(gè)都將被單獨(dú)試驗(yàn)。在壓縮行程中， Pc 大于 Pr，這個(gè)壓力差使油液由壓縮腔進(jìn)入復(fù)原腔，并產(chǎn)生阻尼力。壓縮閥片，位于復(fù)原腔，根據(jù)活塞的速度限制液流的流通面積。閥內(nèi)液流通過壓縮閥片上適當(dāng)?shù)目撞⒁饓嚎s腔內(nèi)復(fù)原閥片的變形。 圖 4 顯示了全過程的力 速度曲線，包括壓縮行程和復(fù)原行程。這些是減振器運(yùn)動(dòng)中的關(guān)鍵點(diǎn)。 其它的有時(shí)被用到的表征減振器工作狀態(tài)的圖像是力 位移圖像。它是一個(gè)充氣的單筒構(gòu)造，里面有一個(gè)浮動(dòng)活塞將氣室和油腔分割開來。 Tanner 賽車產(chǎn)品的一套閥片組的一個(gè)單獨(dú)閥片也可以使用。這是一個(gè)很實(shí)際的考慮，因?yàn)槿]活塞是容易辨認(rèn)的。活塞如圖 9 所示。在一個(gè)實(shí)際減振器的 FV 圖像中滯后作用導(dǎo)致減振器產(chǎn)生像彈簧的力。過了點(diǎn) 3，復(fù)原行程立即開始，伴隨著速度的不斷增大。圖 4 中所示的滯后作用是當(dāng)速度增大和速度降低時(shí)的力的差異。這項(xiàng)研究中使用的減振器測(cè)力計(jì)是一個(gè) Roehrig 2VS。 復(fù)原行程的液流是從復(fù)原腔流入壓縮腔?；钊琢魍窂酵ㄟ^活塞上的固定直徑孔，再通過變形后允許流通的薄閥片組。力等于活塞桿的面 積與 Pg的乘積，這個(gè)力一直作用在活塞桿上。活塞在其外罩上也有一個(gè)密封裝置位于其外徑和內(nèi)徑之間。汽車通常使用不可調(diào)節(jié)的減振器。 這個(gè)模型的目標(biāo)是創(chuàng)建準(zhǔn)確的力 速度和力 位移關(guān)系并用于檢驗(yàn)。該軟件提供豐富的矩陣運(yùn)算、圖形繪制、數(shù)據(jù)處理、圖象處理。實(shí)際氣體的性能同理想氣體存在顯著的偏離。設(shè)油氣懸架 受外部激勵(lì)的輸入信號(hào)為正弦波，其位移用 x表示，速度為 v，它們是時(shí) 間 的 函數(shù) 。這里強(qiáng)調(diào)的是，綜合考慮這些因素 時(shí)，需要特別注意由懸架缸直徑和活塞桿直徑?jīng)Q定的 I 腔截面積 2A 對(duì)油氣懸架阻尼的影響。 L11=1/64*(1+4*(r0/a)^25*(r0/a)^44*(r0/a)^2*(2+(r0/a)^2)*log(a/r0))。 r0=b。 上述特點(diǎn)說明，盡管按照車輛懸架分類方法把油氣懸架歸為被動(dòng)懸架，主要是因?yàn)橛蜌鈶壹芷饻p振作用的工作過程并不需要外部能量輸入。如鋼板彈簧的單位重量儲(chǔ)能為 760～ ，油氣彈簧則可達(dá) (氮?dú)獬錃鈮毫? MPa)。 非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是： (1)采用剛性車軸 (橋 )，制造簡單。懸掛質(zhì)量是由懸架支承的質(zhì)量與懸架本身 質(zhì)量的 l／ 2之和；非懸掛質(zhì)量是由車輪、輪胎、車軸 (橋 )及裝配在它們上面的制動(dòng)器、差速器等的質(zhì)量與懸架本身質(zhì)量的 l／ 2之和。輪胎是車輛的重要元件，通常為橡膠充氣輪胎，支承整車重量，緩和路面的沖擊傳遞，同路面共同作用產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，保持車輛正常的轉(zhuǎn)向行駛等功能。 獨(dú)立 懸架廣泛地用于轎車， 非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架或車身的下面。 油氣懸架之所能在上述軍用特種車輛 (戰(zhàn)車和導(dǎo)彈運(yùn)輸車 )、 工 程機(jī)械 (全地同底盤汽車起重機(jī)、挖掘機(jī)、鏟運(yùn)機(jī) )、賽車和礦用太型自卸車上得到應(yīng)用，主要是由油氣懸 架 的下列特點(diǎn)所決定的： (1)油氣懸架 單位儲(chǔ)能比 大 ， 因 而在重型車輛上采用油氣懸架有利于減輕懸架重量。 (3)維修、維護(hù)比較困難，并需配置一定的專用的設(shè)備 (如充氣設(shè)備等 )。 a=。 C9=b/a*((1+miu)/2*log(a/b)+(1miu)/4*(1(b/a)^2))。 I 腔截面積 2A ，是由懸架缸直徑和活塞軒直徑確定的，這二個(gè)參數(shù)同時(shí)又是決定油氣懸架缸結(jié)構(gòu)的二個(gè)基本參數(shù)，其值不僅要考慮對(duì)阻尼力的 影響，而且還要綜合其它因素統(tǒng)籌考慮。 1 活塞桿 2 缸筒 3 單向閥 4 阻尼孔 5 活塞 6 浮動(dòng)活塞 圖 4 油氣懸架物理模型 2. 圖中符號(hào)含義 P1， A1， V1 I 腔油液壓力、截面積和容積 P2， A2， V2 II 腔油液壓力、截面積和容積 P， A， V 蓄能器氣體壓力、氣體容積 Q1 流經(jīng)單向閥和阻尼孔的流量 A01 阻尼孔面積 A02 單向閥有效過流面積 x， v 懸架缸位移、速度 F 懸架缸活塞桿輸出力，拉力為正，壓力為負(fù) 油氣懸架在外部信號(hào)激勵(lì)下，活塞組件和缸筒之間要產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) ，假設(shè)活塞桿固定不動(dòng)，只是缸筒相對(duì)于活塞運(yùn) 動(dòng)。對(duì)理想氣體，氣體多變指數(shù) r 在等溫過程時(shí) r=l，絕熱過程時(shí)r=。本文所采 用的仿真軟件／ Simulink3． 0 版本包含有控制系統(tǒng)工具箱 (Control SystemsToolbox)、優(yōu)化工具箱 (Optimization Toolbox)、信號(hào)處理工具箱 (Signs]Processing Toolbox)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱(Neural Network Toolbox)等。這些方程產(chǎn)生一個(gè)可以用牛頓的迭代方法求解的非線性方程組。有的減振器裝配后仍可以被調(diào)節(jié)。桿密封裝置同時(shí)阻止灰塵和其他污染物進(jìn)入復(fù)原腔 影響內(nèi)部油液的流動(dòng)。 氣室中的壓力顯示出一個(gè)氣體彈簧效果。 第二條流通路徑是活塞孔流通路徑。壓縮腔和復(fù)原腔中油液和活塞桿的體積之和因?yàn)榛钊麠U的撤出而減小，氣室中的氣體擴(kuò)張。為了評(píng)估減振器的工作狀況，在減振器測(cè)力計(jì)上測(cè)試成為一種規(guī)范。這是由于減振器的滯后效果造成的。這時(shí)的位移達(dá)到負(fù)的最大值，這意味著減振器被充分壓縮，速度降至零。一個(gè)理想的線性阻尼器在 FV 圖像中會(huì)產(chǎn)生一條傾斜的剛度直線，在FD 圖像中是一個(gè)橢圓?；钊怯蓹C(jī)械鋁制成的，并且具有 6 個(gè)液流孔。調(diào)節(jié)器旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)越大，常通孔開度越大。如圖 10 所示 . 圖 10 Tanner Racing G2 的一套碳纖維閥片組 Tanner 賽車上的一套閥片組包含碳纖維閥片。 Tanner Gen 2 的最初用途是四分之一微型車競(jìng)賽中，但是它的尺寸，價(jià)格和可用的阻尼力范圍使其也可以應(yīng)用在 學(xué)生 型方程式賽車 中。圖 7 顯示了典型的 FD曲線。點(diǎn) 1 是循環(huán)的開始。這有時(shí)候被稱作連續(xù)的速度輸出特性（ CVP）。如前所述，復(fù)原速度的增大將會(huì)導(dǎo)致閥片變形和液流面積的增大。速度增大，閥片變形增大，從而液流流通面積增大。流通路徑和各腔壓力在圖 2 中顯示并在下面解釋。圖 2 所示的是壓縮行程模型。氣室與壓縮腔通過一個(gè)浮動(dòng)活塞分開。 有許多類型的汽車懸架減振器，其作用通常是用來緩和沖擊。 用油氣懸架的位移特性和速度特性曲線圖，即油氣懸架 活塞 桿輸出力與相對(duì)應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)的位移及速度之問的關(guān)系曲線圖表示油氣懸架的性能 。依據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型，借助于現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)，編制計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行仿真 ， 求得其數(shù)字解是目前常用的方法之一。 液體在 節(jié)流孔內(nèi)的流動(dòng)分為層流和紊流。油氣懸架的功能同傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架 (由彈簧和減振器組成 )所起的基本功能是一樣的，但是由于油氣懸架 引入 了液壓傳動(dòng)及其控制技術(shù)，形成了區(qū)別于傳統(tǒng)被動(dòng)懸架的新特點(diǎn)，如采用油氣懸架的車輛可以實(shí)現(xiàn)車身的高度調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)剛性懸架功能等等。 第三章 減振器的阻尼特性與剛度 特 性 （ 1） 設(shè)活塞上下運(yùn)動(dòng)的速度為 tV ，則 II 腔流入 I 腔的油液流量： tVAQ ?? 2 （ 1） Q II 腔 流入 I 腔的油液流量 2A II 腔截面積 tV 活塞運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度 復(fù)原行程中單向閥關(guān)閉，油液