【正文】 減振器油液用的是 Tanner Tuned 振動(dòng)油。 用來(lái)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(lái)在壓縮行程與復(fù)原行程中開(kāi)通一條液流通路的孔是一致的。在沒(méi)有任何閥片時(shí)， 6 個(gè)孔在壓縮和復(fù)原行程都允許液流通過(guò)。 圖 9 Tanner Gen 2 鋁質(zhì)活塞 活塞液流孔具有 ，用來(lái)將活塞裝配到活塞桿上的孔直徑是 。端蓋上面有螺紋可以拆除從而使得拆裝容易。圖 8 顯示了一個(gè) Tanner Gen 2 減振器的三維模型。 三、減振器規(guī)格 這項(xiàng)研究中所使用的減振器是 Tanne 賽車(chē)產(chǎn)品中的一個(gè) Tanner 外部可調(diào)減振器 Gen 2。 二、文獻(xiàn)回顧 進(jìn)行文獻(xiàn)回顧有兩個(gè)主要目的：第一個(gè)目的是通過(guò)研究減振器功能的參數(shù)化模型的發(fā)展過(guò)程，對(duì)單獨(dú)的內(nèi)部元件和內(nèi)部液流在過(guò)去如何被參數(shù)化獲得一個(gè)更好的理解。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。 圖 7 全過(guò)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)。因此，這個(gè)力在速度為零時(shí)其值也為零。在點(diǎn) 4，復(fù)原行程的力達(dá)到峰值，位移再次變?yōu)榱?，所以減振器擴(kuò)張至復(fù)原行程的一半。從點(diǎn) 2 至點(diǎn) 3，速率開(kāi)始下降。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。 圖 46 上還有標(biāo)記有 14 的點(diǎn)。也就是說(shuō)，當(dāng)減振器加速和減速時(shí)其產(chǎn)生不同力是不同的。復(fù)原力是負(fù)的，壓縮力為正。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。圖 4 至 6 顯示了基本的 FV圖像與相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)曲線。這種減振器測(cè)力計(jì)是施加一個(gè)按正弦規(guī)律變化的位移。這些都將成為建立減振器工作模型的基礎(chǔ)。只有方向復(fù)原行程與壓縮行程是相反的。復(fù)原行程的壓力關(guān)系是 PrPvPc。前面討論的所有的閥，常通孔和泄露孔仍然存在，只是方向與原來(lái)相反。 復(fù)原行程流通圖 圖 3 所示的是復(fù)原行程工作過(guò)程。 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。不同的壓力引起不同的閥片 變形。活塞孔流通路徑由壓縮閥片或閥片組控制。改變針閥的幾何形狀或尺寸也可以改變常通孔的流量。常通孔流通路徑開(kāi)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。復(fù)原腔中的壓力用 Pr 表示，壓縮腔中的壓力用 Pc 表示。氣體彈簧效果是與活塞速度無(wú)關(guān)的，但與位移十分相關(guān)，并與加速度有微弱的關(guān)聯(lián)。這個(gè)小的壓力改變意味著一個(gè)幾乎相同的壓力施加在壓縮腔力的液壓油液上。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。 減振器有兩個(gè)典型的工作行程：壓縮行程與復(fù)原行程。這個(gè)密封裝置將壓縮腔與復(fù)原腔分隔開(kāi)來(lái)。壓縮腔與復(fù)原腔完全地被油液充滿，在這里應(yīng)用的是典型的是 5W 重的油液。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)。減振器的外罩包含了所有的內(nèi)部元件。相反地，在賽車(chē)中使用的減振器通常有一定程度的可調(diào)節(jié)性。在這篇論文的目的中，單筒的不帶蓄能器的減振器將被用于實(shí)驗(yàn)。眾所周知，一個(gè)彈簧振子系統(tǒng)在沒(méi)有能量耗散時(shí)會(huì)做永久的簡(jiǎn)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。減振器的參數(shù)特性通常由力 速度和力 位移曲線給出。應(yīng)用一個(gè)震動(dòng)測(cè)力計(jì)使模型與真實(shí)的減振器數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)以驗(yàn)證準(zhǔn)確性。 這個(gè)模型考慮到了減振器中每一個(gè)單獨(dú)的流通路徑，并且建立了對(duì)每一個(gè)流通路徑的流通阻力模型。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。 在 modle 1 中，不論是節(jié)流孔還是單向閥，其流量系數(shù)均按 q= 計(jì)算 ， 氣體狀態(tài)方程的指數(shù) r 按絕熱狀態(tài)取為 。軟件編程及運(yùn)行均基于 WINDOWS 環(huán)境。縮短試驗(yàn)過(guò)程時(shí) 間 。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(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)踐的檢驗(yàn)。 5. 油氣懸架性能的計(jì)算機(jī)仿真 公式 (1)~(5)建立了描述油氣懸架性能的復(fù)雜非線性數(shù)學(xué)模型。 通過(guò) 對(duì)隨時(shí)間和溫度的油氣懸架系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究和試驗(yàn)研究。需要進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式 (6)和 (7)直接計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)， eR 2300 為層流， eR 2300 則為紊流。液體經(jīng)過(guò)短孔的流量系數(shù) dC 不能套用薄壁小孔的平均流量系數(shù)，而是需要根據(jù)短孔的情況確定。 油氣懸架活塞桿的輸出力方程 ： 1122 APAPF ???? （ 1） 式中： F 油氣懸架活塞桿輸出力 1P I 腔油液壓力 2P II 腔油液壓力 1A I 腔截面積 2A II 腔截面積 根據(jù)節(jié)流小孔理論 ， 流經(jīng)阻尼孔和單向閥的節(jié)流孔流量方程 ： )(}))](2121([CQρ{210201d112 vs ig nvs ig nAAPP ????? （ 2） ρ 油液密度 01A 阻尼孔面積 02A 單向閥有效過(guò)流面積 dC 流量系數(shù) v 缸簡(jiǎn)相對(duì)于活塞的輸入速度 1Q 通過(guò)阻尼孔和單向闊的流量，且 1Q 由下式表示 ： vA?? 21Q （ 3） 蓄能器內(nèi)氣體狀態(tài)方程： rssr VPVP ??? （ 4） 令活塞從靜平衡位置向上移動(dòng)距離 x，蓄能器內(nèi)氣體體積為： V= Vs+ xΔA ? （ 5） 3. 流量系數(shù) dC 的確定 按照?qǐng)D 4 所示的物理模型， II 腔與 III 腔之間的節(jié)流孔通常是直徑為 d 的小孔，如下圖 5 所示： 圖 5 短管型節(jié)流孔 考慮活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性剛度，其壁厚需要一定的厚度；為了工藝簡(jiǎn)單，通常采用直通孔作為節(jié)流孔。把 油氣懸架的阻尼孔簡(jiǎn)化為一固定節(jié)流孔，把鋼球開(kāi)啟、閉合的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為一 單向閥。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(jiǎn)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。它由蓄能器 (蓄能器內(nèi)氣體相當(dāng)了彈簧 )和懸架缸 (相當(dāng)于液壓減振器 )等組成，將傳統(tǒng)懸架的彈簧元件和減振器功能集于一體。 懸架缸直徑和活塞桿直徑這二個(gè)基本參數(shù)確定以后，節(jié)流孔面積和單向閥的有效過(guò)流面積則是油氣懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)中需要著重研究和考慮的二個(gè)重要參數(shù)。二是節(jié)流孔面積，三是單向閥的有效過(guò)流面積。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)。 end n=length(y)。 L14=1/16*(1(r0/a)^44*(r0/a)^2*log(a/r0))。 C6=b/(4*a)*((b/a)^21+2*log(a/b))。 %rr0。 F2(i)=1/4*(1(b/r(i))^2*(1+2*log(r(i)/b)))。 D=E*(t^3)/12/(1miu^2)。 miu=。Qa=0。 01A = 02A = tA = 壓縮時(shí)通過(guò)孔總面積為 Ay ，復(fù)原時(shí) 通過(guò)孔總面積為 Af 。但油氣懸架的結(jié)構(gòu)型式已同主動(dòng) 懸架相似，部分功能也達(dá)到了只有主動(dòng)懸架才能達(dá)到的功能，如車(chē)身高度調(diào)整對(duì)提高車(chē)輛通過(guò)性和改善行駛性能是非常重要的 (其它結(jié)構(gòu)型式的被動(dòng)懸架無(wú)法實(shí)現(xiàn) )，體現(xiàn)了夜 壓技術(shù)在油氣懸架上應(yīng)用的特點(diǎn)。 油氣懸架除了有上述優(yōu)點(diǎn)之外．也存在缺點(diǎn) ： (1)油氣懸架 除 了懸架缸、蓄能器外，需要有液壓泵 及實(shí)現(xiàn)上述功能的控制閥 ， 相應(yīng)的電子、電氣控制器件等，因而成本相對(duì)較高。 (7)各油氣懸架通過(guò)橫向連通或縱向連通，或者縱橫同時(shí)連通可以改善車(chē)輛的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)(roll)和俯仰 運(yùn)動(dòng) (Dltoh)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了改變車(chē)輛的姿態(tài)角 (接近角或離去角 )，改善坡道行駛功能，提高車(chē)輛在橫 坡 種縱坡的穩(wěn)定性。 (2)油氣懸槊具有非線性、變剛度和剛度漸 增 (減 )性的特性，可以實(shí)現(xiàn)平坦路 面 (懸架動(dòng)行程小，剛度小 )行駛平順，劣質(zhì)路面或非公路路面時(shí) (懸架動(dòng)行程大 ， 剛度大 )吸收較多的沖擊 能 量， 能 使車(chē)輛保持一定的行駛速度。對(duì)油氣液體內(nèi)連式懸架進(jìn)行了性能、重量、成本和安裝方面的詳細(xì)研究分析．為油氣懸集研究的 發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。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(guò)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)。 主動(dòng)懸架一以作動(dòng)器 (液壓元件 )代替彈簧和阻尼元件，作動(dòng)器接收控制指令、產(chǎn)生保證良好行駛性能的懸架力。 (2)保養(yǎng)維修方便。 獨(dú)立懸架（ Individual wheel suspension）是車(chē)輪通過(guò)各自獨(dú)立的懸架與車(chē)架（或車(chē)身）相連。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(wú)輪胎減振的剛性懸架。本文研究的油氣懸架也是這種結(jié)構(gòu)形式。 懸架是連接車(chē)架和車(chē)軸 (橋 )之間的所有元件的總成，通常意義上是由彈簧裝置、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等三部分元件組成。路面是車(chē)輛行駛的道路或越野地面。 汽車(chē)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(chē)輪的作用力得到過(guò)濾和隔阻，不直接傳遞給車(chē)身，保持駕駛?cè)藛T的乘坐舒適性； ； 。 懸架在上述作用中實(shí)現(xiàn)的車(chē)輛乘坐舒適性、操作性能、最小輪胎對(duì)道路垂直作用力等性能指標(biāo)要求往往是相互矛盾的，改變舒適性指標(biāo)，則可能影響操縱穩(wěn)定性與行駛安全性。根據(jù)道路縱斷面平度測(cè)量數(shù)據(jù)的表示方法和路面分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB70386《車(chē)輛振動(dòng)輸入路面平度表示方法》把路面按照功率譜密度分為 A B C D E F G H 八級(jí)。雖然在車(chē)輛的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上，組成懸架的各元件未必都以獨(dú)立的形式出現(xiàn)，但所體現(xiàn)的功能是各環(huán)節(jié)需要實(shí)現(xiàn)的。 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。半剛性懸 架是對(duì)整車(chē)而言的，可能是前橋采用剛性懸架，后橋采用彈性懸架或者前橋采用彈性懸架，后橋采用剛性懸架。 獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是： (1)車(chē)輛非懸掛質(zhì)量減小，乘座舒適性得到 改善； （ 2）在懸架彈性元件一定的變形范圍 內(nèi)，兩側(cè)車(chē)輪可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，互不影響， 有助于消除前輪擺振的不良現(xiàn)象 ； （ 3）在結(jié)構(gòu)上便于實(shí)現(xiàn) 車(chē)輛重心降低，提高車(chē)輛行駛穩(wěn)定性； 獨(dú)立懸架也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高；保養(yǎng) 、維修困難， 輪胎磨損較大等 缺陷。 非獨(dú)立懸架存在非懸掛質(zhì) 量大，左右車(chē)輪相互影響，車(chē) (軸 )橋會(huì)傾斜等缺陷。缺點(diǎn)：能耗大、所需傳感器多、成本高 。 油氣懸架的技術(shù)始于六十年代后期 Karnopp 發(fā)明的油氣減振器。 油氣懸架的結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)發(fā)展 成單氣室油氣分離式、取氣宣油氣分離式和油氣混臺(tái)式等多種商品化型式一油氣懸架的結(jié)構(gòu)最先應(yīng)用在德國(guó)和日本的重型車(chē)輛上 虬后逐步推廣應(yīng)用到軍用特種車(chē)輛、工程機(jī)械等車(chē)輛上。 (3)油、氣具有良好的吸振性能。 (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(chē)輛承受太的載荷并能緩慢移動(dòng)。 （ 8） 有利于改善駕乘 人 員的舒適性，防止或減輕車(chē)載儀器儀表的振動(dòng)破壞。 (2)油、氣的密封和控制闊的閉鎖控制密封性要求高，因而加工精度要求高， 裝配 要求高。 第二章 減振器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 圖 1 減振器 結(jié)構(gòu)圖 1. 蓄能器 內(nèi)氣體狀態(tài)參數(shù)的確定 （ 1） 減振器未安裝到車(chē)體上時(shí)，不承受 任何載荷的狀態(tài)，稱為自由狀態(tài)。 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(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)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；