【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 24） cr — 臨界阻尼系數(shù)。由下式計(jì)算 cmc12P fr g? 12 2 7 4 1 0 .6 9 .8 0 .1 2 0 5? ? ? ?=（ 25） 按圖 2和（ 25）式，懸架臨界阻尼系數(shù)為 /cr N S m? 。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 按計(jì)算式（ 23），懸架質(zhì)量 M 的振幅是阻尼比 ? 和頻率 ? 的 函數(shù)。 減振器是懸架的主要阻尼元件。它與緩沖彈簧并聯(lián)安裝（參見(jiàn)圖 22），按阻尼匹配原則要求的阻尼比為 ~ ? ? （ 26） 對(duì)于越野車(chē)輛或戰(zhàn)車(chē)，懸架結(jié)構(gòu)為獨(dú)立螺旋彈簧懸架，減振器復(fù)原行程阻尼系數(shù) fr 一般為 c( ~ )f??? （ 27） 按式（ 26）式， 此 懸架復(fù)原（伸張）行程的阻尼系數(shù) cc0. 25 12 61 1. 94 /f NS m? ? ??? ? ? ? 現(xiàn)代車(chē)輛大部分均采用雙向作用筒式減振器。一般把復(fù)原和壓縮行程阻尼系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)地作如 下分配： (0. 35 ~ 0. 5)yfrr? （ 28） 按（ 28）式，懸架壓縮行程阻尼系數(shù)為 /yfr r N S m?? 彈簧振子在震動(dòng)平衡點(diǎn)處的懸架質(zhì)量垂直振動(dòng)速度 V ,由下式計(jì)算 002V f n?? （ 29） 式中： 0f — 受迫振動(dòng)的振幅?？砂词剑?23）計(jì)算，懸架振幅為 0 cm? 懸架質(zhì)量垂直振動(dòng)速度 V 為 /V cm s? 懸架垂直振動(dòng)速度 V 下的額定復(fù)原阻力為 ? 額定壓縮阻力為 ? 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 減振器受力分析 對(duì)于非獨(dú)立懸架，如鋼板彈簧懸架、減振器只承受阻尼力，受力狀況 比較簡(jiǎn)單，而對(duì)于獨(dú)立懸架，減振器除承受阻尼力外，還將承受側(cè)向力等，受力狀況比較復(fù)雜， 本次設(shè)計(jì)題目為貨車(chē)減震器設(shè)計(jì)，因選用鋼板彈簧非獨(dú)立懸架，現(xiàn)對(duì) 減振器受力情況作一分析。 在分析減振器及懸架系統(tǒng)受力時(shí)，應(yīng)該考慮以下三種極限工況。 （ 1） 縱向力 xF (牽引力或制動(dòng)力 )最大，側(cè)向力 yF =0，此時(shí)地面對(duì)車(chē)輪的垂直反力 112z mGF ? ?? = （ 210） 式中： 1m 一一負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取 ； 1G 一一 后 軸 滿載 負(fù)荷 (N)= xzFF?? （ 211） 式中， ? —— 路面附著系數(shù)，驅(qū)動(dòng)時(shí)可取 ，制動(dòng)時(shí)極限狀態(tài)可達(dá) 。 xzFF?? =?= （ 2）側(cè)向力 yF 最大，縱向力 xF =0，此工況意味著側(cè)滑發(fā)生。此時(shí)內(nèi)、外輪上的總側(cè)向力 1iG? ，外輪上的垂直反力 0zF 和內(nèi)輪上的垂直反力 zjF 分別為 : 0 1 120 .5z ghFG B ????????? 8202 7 4 1 0 .6 0 .5 11470??? ? ? ?????= （ 212） 0 2 0zj z zF F G F? ? ?（ ）= （ 213） 式中， gh —— 汽車(chē)質(zhì)心高度； 2B —— 輪距； 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 1? —— 側(cè)滑附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 1。 外輪和內(nèi)輪上的側(cè)向力 0 0 1yzFF?? = （ 214） 1yj yjFF?? = （ 215） （ 3） 垂直力 zF 最大，此時(shí)縱向力乓 xF =0，側(cè)向力 yF =0，對(duì)應(yīng)汽車(chē)通過(guò)不平路面。 12z GFK? 22??= （ 216） 式中 :K 一一動(dòng)載荷系數(shù)，對(duì)于轎車(chē)， K 取 ；對(duì)于貨車(chē)， K 取為 ；對(duì)于越野車(chē)， K取為 。 主要尺寸的選擇 活塞桿直徑的確定 對(duì)于 只受垂直力的減振器 (如圖 23 所示 )，活塞桿屬細(xì)長(zhǎng)桿，當(dāng)壓力接近某一臨界時(shí)，桿將產(chǎn)生縱向彎曲，其撓度值將 隨壓縮載荷的增加而急劇增大，以至屈曲破壞。 當(dāng)活塞桿細(xì)長(zhǎng)比 LK ＞ mn 時(shí)，其臨界載荷為 22K n EJp L?? （ 217） 式中 ： Kp —— 活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷 (N)； n—— 末端條件系數(shù) n=1 （ 218） J —— 活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( 4m )； 464dJ ?? ( 4m ) （ 219） d—— 活塞桿直徑； 圖 23 減振器彎曲 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 L—— 減振器最大拉伸長(zhǎng)度時(shí) 上下安裝點(diǎn)距離 L=560mm K—— 活塞桿斷面回轉(zhuǎn)半徑 (m)。 4JdK A?? （ 220） E—— 彈性模量， 3206 10 pEM?? m—— 柔性系數(shù)，中碳鋼取 85 當(dāng)活塞桿細(xì)長(zhǎng)比 LK ＜ mn時(shí)， 其臨界載荷為 21KfcAPaLnK? ??? ???? （ 221） 式中 : fc —— 材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，中碳鋼取 490MPa； a —— 實(shí)驗(yàn)常數(shù)，取 1/5000； A—— 活塞桿截面 面積 ( 2m )。 活塞桿細(xì)長(zhǎng)比 LK ＜ 20 時(shí)，可按純壓縮計(jì)算，在實(shí)際設(shè)計(jì)中要保證活塞桿承受的壓縮力 P＜ KkPn （ 222） 式中 kn —— 安全系數(shù)取 2 4。 經(jīng)計(jì)算，得到活塞桿直徑 D。故活塞桿最細(xì)處應(yīng)大于 。本次設(shè)計(jì)最細(xì)出為活塞桿與活塞連接處，考慮受力情況及便于選取標(biāo)準(zhǔn)件，取活塞桿直徑為 20cm。 活塞桿技術(shù)要求 活塞桿材質(zhì) 選擇 45 鋼，表面鍍 以上的硬鉻 。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 工作缸直徑的確定 確定工作缸直徑主要從以下三方面考慮 （ 1） 工作缸內(nèi)油壓大小 （ 2）閥系直徑方向結(jié)構(gòu)尺寸 （ 3）成本 減振器伸張阻尼力 24P DFP??? (223) 減振器壓縮阻尼力 22()4f DdFP? ??? （ 224） 式中 : D—— 工作缸直徑 (mm)； d—— 活塞桿直徑 (mm)。 P—— 工作腔壓力 (Pa)。 為了獲得一定的阻尼力，系統(tǒng)油壓設(shè)計(jì)得越高，工作缸直徑可越小，有利于降低成本，但易泄漏，密封困難。通常車(chē)輛不發(fā)生懸架擊穿 的極限速度在 左右，設(shè)減振器振動(dòng)速度為 。 cmc12P fg? ? 12 1 2 6 1 1 .9 4 9 .8 0 .1 2 0 5? ? ? ?=（ 225） 1 1 2 6 1 1 .9 4 1 2 6 1 1 .9 4JF v N?? ? ? ? （ 226） ? ?24JF PD? ? （ 227） ? ?4 JDFP?? = 4 1 2 6 1 1 .9 43 .1 4 7 0 0 0 0 0 0 ?? = （ 228） 式中 : ??P —— 許用壓力，允許范圍 5一 7MPa，取 7MPa。 求得工作缸直徑后，就近選用一種常用的規(guī)格如 ? 20， ? 25， ? 30， ? 32， ? 40， 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ? 50， ? 65mm。 故取工作缸 內(nèi)徑 為 ? 50mm 工作缸壁厚一般取 12mm，直徑小取下限，直徑大取上限。 故工作缸壁厚取 2mm 故本次設(shè)計(jì)中 工作缸直徑為 ? 50mm， 壁厚為 2mm； 活塞桿行程為 180mm，減震器 拉伸到最大行程 時(shí)長(zhǎng)度為 560mm。 壓縮到最短行程時(shí)長(zhǎng)度為 380mm。 貯油缸直徑的確定 (1)貯油量的確定 由于活塞桿占有一定的空間，當(dāng)減振器拉長(zhǎng)或縮短時(shí)，工作腔內(nèi)工作液容量將發(fā)生變化，為此，雙筒減振器專門(mén)設(shè)計(jì)了貯油筒 (見(jiàn)圖 24)，貯油筒必須貯存一定容積的工作液。貯存的工作液越多，越有利于油液散熱，但需貯油空間增大，相應(yīng)的成本增加。一般地，當(dāng)減振器活塞桿處于拉伸位置時(shí)，貯油筒內(nèi) 液面高度不低于工作缸長(zhǎng)度的 1/3，活塞桿處于壓縮極限位置時(shí)，液面高度不高于工作缸長(zhǎng)度的 2/3 且 4C DVS??? （ 229） 2 33 . 1 4 2 02 . 8 1 8 0 1 5 8 2 5 6 1 5 8 . 2 64CV m m m l?? ? ? ? 取 180CV ml? 式中 CV 一一活塞桿處于拉伸極限時(shí)貯油筒內(nèi)油量 d—— 活塞桿直徑 (mm) s—— 減振器行程 (mm)。 (2)貯 油 空間的確定 工作缸與貯油筒之間的環(huán)形空 間稱之為貯油空間，減圖 24 儲(chǔ)油筒 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 振器裝配時(shí)，一般處于壓縮極限位置，此時(shí)貯油筒內(nèi)氣壓等于常壓，當(dāng)活塞桿拉伸時(shí)，貯袖筒內(nèi)油液將補(bǔ)充到工作腔內(nèi)活塞桿體積所占的空間。因此貯油筒內(nèi)壓力將下降，這非常不利于底閥補(bǔ)油充分。貯油簡(jiǎn)空間越大，所存空氣越多，壓力變化越小，越有利于底閥補(bǔ)償油液，但其體積大，整車(chē)布置困難，成本也增加，一般地 4C DVS??? (230) 式中： CV —— 貯油空間； 39。2 39。39。2 39。()4c DDVL? ??? 39。39。2 39。39。24 1( ) 3CV D LD? ?? mm? 取直徑為 ? 70mm 39。2D —— 貯油筒內(nèi)徑； 39。2D —— 工作缸外徑； 39。L —— 貯油筒貯油長(zhǎng)度，可近似取工作缸長(zhǎng)度。 油量變化量為 22 33 . 1 4 2 0 1 8 0 5 6 5 2 0 5 6 . 2 ( )44d S m m m L? ?? ? ? ? ? 貯 油 空間 39。 2 1 2 3( ) 3 . 1 4 ( 7 0 5 4 ) 2 5 0 3 8 9 3 6 0 3 8 9 . 6 ( )44DD L m m m L? ? ? ?? ? ? ? ? 經(jīng)驗(yàn)算滿足 活塞桿處于壓縮極限位置時(shí)，液面高度不高于工作缸長(zhǎng)度的 2/3。 本次設(shè)計(jì)減震器尺寸參數(shù)如下： 活塞桿直徑 20d mm?? 工作缸外徑 39。 54D mm?? 貯油筒內(nèi)徑 70D mm?? 行程 S=180mm 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 工作缸長(zhǎng)度 250L mm? 貯油缸壁厚取 3mm 注油量為 180ml 減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 活塞閥系設(shè)計(jì) 裝于活塞桿下端的伸張閥和流通閥合稱活塞閥系，由該閥系的伸張閥產(chǎn)生伸張時(shí)的阻尼力。壓縮時(shí)下腔的油液經(jīng)流通閥充入上腔。圖 25是 本次設(shè)計(jì) 的雙筒減振器上采用的伸張閥系。 1活塞； 2螺母； 3活塞桿； 4 圓柱彈簧； 5伸張閥； 6流通孔； 7伸張閥彈簧； 8流通孔； 9流通閥； 10流通閥限位環(huán) 圖 25 活塞閥系 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 活塞 1 通過(guò)螺母 3固定在活塞桿 2 的下端。伸張閥是用螺旋彈簧 4壓緊閥盤(pán)5，通過(guò)螺母 2可 調(diào)整壓緊力。在活塞 1 的 頂端和 閥盤(pán) 5接觸處 存在縫隙 4s 。它的面積形了固定油道 (亦稱旁通閥 )。當(dāng)活塞上移時(shí)，油液通過(guò)固定油道以及當(dāng)閥盤(pán)被頂開(kāi)伸張閥中流出，伸張時(shí)的阻尼力大小 : （ 1） 當(dāng)活塞低速時(shí)，阻尼力由固定通道決定。它包括環(huán)縫 4s 的長(zhǎng)度和面積大小，活塞桿與導(dǎo)向座襯套之間的環(huán)縫 1s , 4s 環(huán)縫接近小孔， 其壓力差按下 式計(jì)算 : 22242QP A???? （ 231） 4A —— 環(huán)縫截面積； ? —— 流量系數(shù)取 。 1S 環(huán)縫接近細(xì)長(zhǎng)孔，其壓力差按下式計(jì)算： 41QLP A??? （ 232） 4A —— 導(dǎo)向座襯套與活塞桿之間環(huán)縫截面積； ? —— 工作液動(dòng)力粘度指數(shù)； L—— 導(dǎo)向座襯