【文章內容簡介】 出來的，其原理是：迫使液體通過小孔產生阻尼作用。門羅在 1933 年為赫 德制造的汽車裝用了第一個采用原始液壓減震器的汽車。到了二十世紀三十年代末，雙作用減震器在美國生產的汽車上被普遍采用。到了二十世紀六十年代，歐洲采用的杠桿式液壓減震器占了優(yōu)勢，這種減震器與哈德福特的摩擦式減震原理相似，但使用的是液流而不是摩擦緩沖。 （ 5） 麥弗遜支柱式減震器，隨著前輪驅動汽車的出現(xiàn)，二十世紀七十年代江 蘇 科 技 大 學 本 科 畢 業(yè) 論 文 4 以來，制造商開始采用麥弗遜支柱式減震器。這種減震器是由通用公司麥弗遜工程師研制成功的。他把螺旋彈簧、液壓減震器和上懸架臂桿組成一個緊湊的部件。其主要優(yōu)點是體積小，適合前輪驅動的汽車，可在與變速器組成一體的 驅動橋上應用。 （ 6） 充氣式減震器是二十世紀六七十年代發(fā)展起來的一種新型的減震器。充氣式減震器的特殊結構和充氣參數(shù)，可以大大地降低噪音，并有利于保證活塞高速運動時的阻尼特征，同時減震器上的減震支柱實質上屬于雙筒結構，除了可以阻尼減震還能和控制臂一起對車輪進行導向。 減震器在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀 減震器減振最先于國外提出，并逐漸發(fā)展起來，現(xiàn)今已形成了一套完整的研究體系。大量生產各種各類減震器的國家有美國、德國、英國、前蘇聯(lián)、日本和法國等，特別是日本。日本于 1937以后為了在螺旋槳飛機上安裝發(fā)動機架，開始批量生 產防振橡膠，并在 1953年開始引入防振橡膠技術制造飛機儀表盤。日本在1960年減震器的消耗量為 609噸， 1969年消耗的橡 膠材料超過了萬噸，在 9年內增長了 17倍。在這以前國外飛機上早采用了這種 防振橡膠，隨國外飛機和發(fā)動機的進口，開始在日本應用，然后又由其國內制造。德國早在第二次世界大戰(zhàn)前夕，就把天然橡膠制成的減震器用于艦船的動力設備上，并在實戰(zhàn)中獲得卓越成效，同時在 60年代開展了彈性軸承的 研究。在第二次世界大戰(zhàn)以前和戰(zhàn)爭期間積累起來的防振技術，戰(zhàn)后作為民用工業(yè)應用于汽車，鐵路機車車輛土木建筑以及各種機械工業(yè) 之中。早期的如： 1946年對卡車， 1947年對公共汽車的各個部位使用了減震器。 1951年以后在最早的鐵軌機車車輛各個部件上，尤其是轉向架使用了防振橡膠減震器。自從 1955年日本的小轎車生產走上正軌后，防振 橡膠減震器牢固的建立起了自己的地位。 國外減震器的發(fā)展趨勢包括：開展橡膠、金屬減震器新型結構設計及其新功能研究；減震與高阻尼兼顧橡膠減震器的研究與開發(fā)；加大減震器橡膠材料、粘彈性高阻尼材料、與金屬板夾層復合多功能減震支座的研究、開發(fā)和應用的力度；繼續(xù)開展粘彈性高阻尼功能材料的研究和應用工作。 在性能測 試方面， 美國 MTS公司推出一種由計算機控制的數(shù)字電控系統(tǒng)。它能把每次的試驗參數(shù)和實驗結果轉化成數(shù)字信號記錄在計算機磁盤上，下次試驗時直接調用不在需要重新設置，江 蘇 科 技 大 學 本 科 畢 業(yè) 論 文 5 調整試驗參數(shù)，避免了人為誤差，重復精度好，因此測試精度和測試效率較好。 我國減震器的研制和生產起步于 60 年代。隨著我國四個現(xiàn)代化建設步伐的加快 ,各行業(yè)對減震制品的需求與日俱增，而研制開發(fā)減震器的部門與單位也相應增多，目前已基本形成一個科研、開發(fā)、生產體系。但由于減震制品工業(yè)起步較晚，與國外技術力量相比較為薄弱，基礎條件較差，實驗研究與檢測手段不是很健 全，開發(fā)速度相對較慢 , 沒有進行過系統(tǒng)的開發(fā)和研究，應用規(guī)模及技術水平與國外相比還有較大差距。目前，相關減震材料的技術研究已取得階段性成果，但要將這些成果轉換成產品，繼而大規(guī)模推向市場尚需一定的時間。我國生產的減震器除了部分橡膠 —— 金屬減震器和 XL系列高彈性聯(lián)軸節(jié)已實現(xiàn)標準化外，大多數(shù)產品仍處于“非標準化”狀態(tài)。為了滿足社會發(fā)展的需要，應該在橡膠裝備、工藝技術、材料和結構幾個方面努力，加快我國減震器的發(fā)展步伐。隨著我國現(xiàn)代工業(yè)建設的高速發(fā)展和環(huán)境保護法的實施，國民經濟各部門對振動和噪音控制技術提出了越來越高 的要求。 在減震器的性能測試方面，我國減震器的測試試驗臺雖然較以前取得了較大進步，但與國際水平差距尚遠。大多采用的是傳統(tǒng)的測試方式，準確度和精度的測試很大程度上依賴于硬件測試。 課題研究的主要內容和方法 本課題主要研究的內容是減震器的示功特性，示功特性是指減震器阻尼力 位移（ FS）之間的關系，它表示減震器在壓縮和復原兩個行程中阻尼變化的特性。示功特性是減震器的外特性之一，性能良好的減震器應具有良好的外特性，要求外特性不僅在試驗、生產檢測時符合設計要求，且在耐久試驗、道路試驗和實際使用一定時間后仍 能保持其良好性能。外特性能夠保持其相對穩(wěn)定性，是評價減震器性能優(yōu)劣的一個重要指標。 主要方法是： （ 1）學習 C++ Builder 軟件，運用 C++ Builder 軟件對檢測減震器在壓縮和復原兩個行程中阻尼變化的特性的系統(tǒng)進行編程；（ 2）結合試驗臺，運用研華 PCI1711L 及 PCI1761 板卡進行數(shù)據采集和控制；（ 3）將采集到的數(shù)據以示功圖的形式表現(xiàn)出來；（ 4）對示功曲線圖進行分析，得到減震器的相關參數(shù)；（ 5）通過示功曲線圖的形狀，得出減震器的整體工作性能；（ 6）判斷該減震器是否合格，如果該減震器為合格產品 ，曲線應該飽滿，沒有畸變和突變。 江 蘇 科 技 大 學 本 科 畢 業(yè) 論 文 6 第二章 減震器的類型和工作原理 減震器的定義 減震器 (Absorber) ，減震器主要用來抑制彈簧吸震后反彈時的振蕩及來自路面的沖擊。在經過不平路面時，雖然吸震彈簧可以過濾路面的震動，但彈簧自身 還會有往復運動，而減震器就是用來抑制這種彈簧跳躍的。減震器太軟，車身就會上下跳躍，減震器太硬就會帶來太大的阻力，妨礙彈簧正常工作。在關于 懸掛系統(tǒng) 的改裝過程中，硬的減 震器要與硬的彈簧相搭配，而彈簧的硬度又與車重息息相關，因此較重的車一般采用較硬的減震器。與引震 曲軸 相接的裝置，用來抗衡曲軸的扭轉震動 (即曲軸受 汽缸 點火的沖擊力而扭動的現(xiàn)象 )。 圖 21 摩托車減震器 圖 22 汽車減震器 減震器的用途 為加速車架與車身振動的衰減，以改善汽車的行駛平順性（舒適性），在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內部裝有減震器。汽車的減震器也稱為“懸掛”，是由彈簧和減震器共同組成的。減震器并不是用來支持車身的重量，而是用來抑制彈簧吸震后反彈時的振蕩和吸收路面沖擊的能量。彈簧起緩和沖擊的作用，將“大能量一次沖擊”變?yōu)椤靶∧芰慷啻螞_擊”，而減震器就是逐步將“小能量多次沖擊”慢慢減少。如果你開過減振器已壞掉的車，你就可以體會汽車通過每一坑洞、起江 蘇 科 技 大 學 本 科 畢 業(yè) 論 文 7 伏后余波蕩漾的彈跳，而減振器正是用來抑制這種彈跳的。沒有減振器將無法控制彈簧的反彈，汽車遇到崎嶇的路面時將會產生嚴重的彈跳，過彎時也會因為彈簧上下的振蕩而造成輪胎抓地力和循跡性的喪失。 減震器的結構與分類 減震器的結構是帶有活塞的活塞桿插入筒內，在筒中充滿油?；钊嫌泄?jié)流孔，使得被活塞分隔出來的兩部分空間中的油可以互相補充。阻尼就是在具有粘性的油通過節(jié)流孔時產生的，節(jié)流孔越小，油的黏度越大，阻尼力越大。如果節(jié)流孔大小不變，當減震器工作速度快時，阻尼過大會影響對沖擊的吸收。因此，在節(jié)流孔的出口處設置一個圓盤狀的板簧閥門，當壓力變大時，閥門被頂開，節(jié)流孔開度變大 ，阻尼變小。由于活塞是雙向運動的，所以在活塞的兩側都裝有板簧閥門，分別叫做壓縮閥和伸張閥。 懸架中用的最多的減震器是內部充有液體的液壓式減震器，汽車車身和車輪振動時減震器內的液體在流經阻尼孔時的摩擦和粘性液體的摩擦形成了驅動阻尼，將振動能量轉化為熱能，并散發(fā)到周圍的空氣中去，達到迅速衰減振動的目的。如果能量的消耗只是在壓縮行程或者伸張行程中進行，則把這種減震器稱為單向作用減震器，反之稱為雙向作用減震器。后者因為減振作用比前者好，所以得到廣泛的應用。 從減震器產生阻尼的材料分，主要有液壓和充氣兩種 。 （ 1）液壓式減震器 車輛懸架系統(tǒng)中廣泛采用液壓減震器，其原理是：當車架與車橋做往復相對運動，活塞在減震器的缸筒內往復移動時，減震器殼體內的油液反復地 從 一個 內腔通過一些窄小的孔隙流入另一 個 內腔。此時，液體與內壁的摩擦 以 及液體分子之間 的內摩擦 則 形成 了 對振動的阻尼力。江 蘇 科 技 大 學 本 科 畢 業(yè) 論 文 8 圖 23 液壓式減震器 圖 24 液壓式減震器結構 （ 2） 充氣式 減震器 充氣式減震器是 60 年代以來才發(fā)展起來的一種新型減震器。其結構特點是：在缸筒的下部裝有一個浮動活塞，在浮動活塞與缸筒一端形成的一個密閉氣室中充有高壓氮氣。在浮動活 塞上裝有大斷面的 O 型密封圈，它把油和氣完全分開。工作活塞上裝有隨其運動速度大小變化而導致通道截面積大小變化的壓縮閥和伸張閥。當車輪上下跳動時，減震器的工作活塞在油液中做往復運動，使工作活塞的上腔和下腔之間產生油壓差，壓力油便推開壓縮閥和伸張閥而來回流動。由于閥對壓力油產生較大的阻尼力，故使得振動衰減。 江 蘇 科 技 大 學 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： （ 1） 采用浮動活塞而減少了一套閥的系統(tǒng)，使結構簡化，重量減輕。 （ 2） 由于減震 器里充有高壓氮氣，能減少車輪受突然沖擊時的驅動，并可消除噪聲。 （ 3） 由于充氣式減震器的工作缸和活塞直徑都大于相同條件的雙向作用筒式減震器，因而其阻尼更大，工作可靠性更強。 （ 4） 充氣式減震器內部的高壓氣體和油液被浮動活塞隔開，消除了油的乳化現(xiàn)象。 充氣式減震器的缺點：油封要求高，充氣工藝復雜，不易維修，當缸筒受外界較大沖擊而變化時則不能工作。 減震器按其結構，則分為單筒和雙筒兩種。可以進一步分為： 壓減震器； ； 。 （ 1） 雙筒式 江 蘇 科 技 大 學 本 科 畢 業(yè) 論 文 10 圖 27 雙筒式減震器結構圖 減震器有內外兩個筒，活塞在內筒中運動，由于活塞桿的 進 入與抽出，內筒中油的體積隨之增大與收縮，因此要通過與外筒進行交換來維持內筒中油的平衡。所以雙筒減震器中要有四個閥，即除了上面提到的活塞上的兩個節(jié)流閥外，還有裝在內外筒之間的完成交換作用的流通閥和補償閥。 （ 2） 單筒式 與雙筒式相比，單筒式減震器結構簡單，減少了一套 閥門系統(tǒng) 。它在缸筒的下部裝有一個浮動活塞， 在浮動活塞的下面形成一個密閉的氣室，充有高壓氮氣，由于活塞桿進出油液而造成的液面高度變化主要通過浮動活塞的浮動來自動適應之。 圖 28 單筒式減震器 江 蘇 科 技 大 學 本 科 畢 業(yè) 論 文 11 按減震器安裝位置分，有前減震器和后減震器。 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 )。 按減震器的工作介質分，有彈簧式減震器、彈簧 空氣阻尼式減震器、液壓阻尼式減震器、油 氣組合式前叉減震器和充氮氣式減震器。 按減震器的衰減力方向分，有單向作用 減震器和雙向作用減震器。 減震器的工作原理 懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產生振動，為了改善車輛行駛平穩(wěn)性和舒適性，在懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減震器。為衰減振動， 車輛懸架 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 車架 (或車身 )和 車橋 間振動而出現(xiàn)相對運動時，減震器內的活塞上下移動，減震器內腔的油液便反復地從一個腔經過不同的孔隙流入另一個腔內。此時 孔壁 與油液間的摩擦和油液分子間的內摩擦對振動形成阻尼力，使振動產生的能量轉化為油液 熱能 ，再由減震器吸收并散發(fā)到大氣中。在油液通 道截面等因素不變時，阻尼力隨車架與車橋 (或 車輪 )之間相對運動速度的增大（或減?。┒龃螅ɑ驕p?。遗c油液的粘度有關。 減震器與彈性元件承擔著 減小 沖擊和減震的任務， 如果 阻尼力過大， 則可能使懸架彈性變 差 ，甚至 可能導致 減震器 的 連接件損壞。因 此， 要調節(jié)彈性元件和減震器 這一 矛盾 ： (1)在壓縮行程中 (車橋和車架相互靠近 )，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。在這一過程中，彈性元件起主要作 用。 (2)在復原行程中 (車橋和車架相互遠離 )，減震器阻尼力較大，迅速減震。 (3)當車橋 (或車輪 )與車架間的 相對速度 過大時，要求減震器能自動加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內，以避免承受過大的沖擊載荷。 在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減震器，且在壓縮和復原行程中均能起減震作用的是雙向作用式減震器。除此之外，還有采用新式減震器的，如充氣式減震器和阻力可調式減震器。 減震 器的發(fā)展趨勢 正在成為