【正文】 這種油液的屬性是未知的，所以典型的 5W 油將被用在模型上，其密度和粘度最為重要。這是一個(gè)很實(shí)際的考慮，因?yàn)槿]活塞是容易辨認(rèn)的。標(biāo)記 0 圈的位置等效于一個(gè)全閉的常通孔。另外也可以利用不同厚度或不同材質(zhì)的閥片來得到想要的阻尼特性。例如，如果兩孔閥片被用在活塞壓縮面而三孔閥片被用在活塞復(fù)原面，只要沒有公用孔，復(fù)原行程中將會存在兩個(gè)單獨(dú)的液流通路而壓縮行程中將會存在三條單獨(dú)的液流通路。這些閥片擁有與鋼幾乎相同的彈性模量和泊松比，但是它們的質(zhì)量要輕得多。 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。 根據(jù)所需的減振器水平不同，可用的活塞的孔徑從 英寸（軟減振器）到 英寸（硬減振器）。位于圓筒的外徑上的溝槽是用來裝配活塞與圓筒之間橡膠密封裝置的。活塞如圖 9 所示。 活塞和閥片的設(shè)計(jì)用來控制活塞孔液流，允許這部分制造時(shí)成本比其他賽車低得多。減振器外罩和端蓋是由鋁制成，而鍍鉻的桿是由拋光的鋼制成。 圖 8 Tanner Gen 2 減振器 減振器伸張到最長時(shí)距球型支座的中心是 英尺。 Tanner Gen 2 質(zhì)量輕，價(jià)格相對便宜，并且可以通過內(nèi)部調(diào)節(jié)取得理想的阻尼力。它是一個(gè)充氣的單筒構(gòu)造，里面有一個(gè)浮動活塞將氣室和油腔分割開來。所有這些概念將會在引用文獻(xiàn)中被找到。 文獻(xiàn)回顧第二個(gè)目標(biāo)是對發(fā)生在 FV 圖像中的滯后作用獲得一個(gè)深刻的理解。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。在 FV 圖像中是一個(gè)橢圓（見附錄 A）。 為了獲得進(jìn)一步理解，可以用一個(gè)假想的理想彈簧，理想阻尼器，正弦運(yùn)動來解釋滯后性。在壓縮行程和復(fù)原行程中力都不是關(guān)于 y 軸對稱的。這個(gè)曲線是減振器參數(shù)化后所有的機(jī)械設(shè)備被用來測量和測繪力 位移曲線的結(jié)果。 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。 所有的圖形通常排除了氣體彈簧力。循環(huán)而后從點(diǎn) 4 回到點(diǎn) 1，隨著活塞速率的降低，復(fù)原行程繼續(xù)進(jìn)行。過了點(diǎn) 3，復(fù)原行程立即開始，伴隨著速度的不斷增大。點(diǎn) 3 標(biāo)志著壓縮行程的結(jié)束。此時(shí)位移為零，這意味著全行程的一半已被壓入減振器。在點(diǎn) 2，達(dá)到最大負(fù)向速度。減振器充分延伸，并且開始速度為零。這些是減振器運(yùn)動中的關(guān)鍵點(diǎn)。這種現(xiàn)象的原因?qū)谖墨I(xiàn)回顧部分給出解釋。滯后作用這個(gè)詞語通常用來指這種效果，在本文中將會一直使用這個(gè)概念表示在FV 圖像上力的差異。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。有一段速度接近于零的區(qū)域，那里的情況并不真實(shí)。 習(xí)慣上使用的力是減振器產(chǎn)生的力。在一些實(shí)例中，速度方向的定義可能是相反的。對力和速度給出常規(guī)的注釋是重要的。 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。 圖 4 全過程力 速度特性 圖 5 與 FV 圖相應(yīng)的減振器活塞位移 時(shí)間關(guān)系 圖 6 與 FV 圖相應(yīng)的減振器活塞速度 時(shí)間關(guān)系 使減振器工作過程參數(shù) 化的最初方法是輸出力 速度關(guān)系。位移的振幅和頻率是給定的。這項(xiàng)研究中使用的減振器測力計(jì)是一個(gè) Roehrig 2VS。 既然在任何汽車或賽車中的減振器活塞速度一直處于不斷變化的狀態(tài)，這 就很難定義和解釋減振器的工作情況。方程還與壓力，閥片變形，油液流量等因素有關(guān)。 通過測試復(fù)原行程與壓縮行程，可以看到減振器的物理工作過程是復(fù)雜的。 泄露流量與前所述具有同樣的重要性并且通過活塞和外套筒間相同的軸對稱的缺口。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。 活塞孔流通路徑在概念上與壓縮行程一致，只不過具體的流通孔是不同的。 常通孔現(xiàn)在開始于活塞桿上空的入口處，結(jié)束于活塞桿在壓縮腔的終點(diǎn)處。 復(fù)原行程的液流是從復(fù)原腔流入壓縮腔。在復(fù)原行程中，活塞桿在充滿油液的套筒中被撤回，從而引起油液從復(fù)原腔流入壓縮腔。這種活塞套筒密封裝置應(yīng)該定期更換以使泄露流通量與其它流通方式比起來不會過多。泄露流通至少在重要性上不如前兩種流通路徑，但是很難將其完全消除。 Pv 被定義為在活塞孔通道內(nèi)部的壓力。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。 提高速度可以降低復(fù)原腔的壓力和增大油液流通速度。為了簡化，在圖2 中至顯示了一個(gè)閥片，壓縮閥中的液流通過復(fù)原閥片中的一個(gè)孔?；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。常通孔在低速減振中起首要作用因?yàn)檫@個(gè)孔常開，與活塞速度無關(guān)。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。常通孔的尺寸是可以通過圖 2 所示的活塞桿中的可動針閥調(diào)節(jié)的。 第一條流通路徑是常通孔。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。這些流量與壓力腔之間的壓力差有關(guān)。在壓縮行程中氣體彈簧力是不斷增大的。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。氣室中的壓力用 Pg 表示。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。為了適應(yīng)這種 體積增大，浮動活塞在氣室中壓縮氮?dú)?，氣體壓縮的體積與活塞桿進(jìn)入的體積相同。 圖 2 壓縮行程流通圖 在壓縮行程中，液體有壓縮腔流入復(fù)原腔。這兩個(gè)行程每一個(gè)都將被單獨(dú)試驗(yàn)。在賽車的應(yīng)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。 圖 1 所示的球型支座是用來將減振器安裝在車體上?；钊谄渫庹稚弦灿幸粋€(gè)密封裝置位于其外徑和內(nèi)徑之間。 活塞與活塞桿相連，活塞桿通過一個(gè)用來保持油液的密封裝置。復(fù)原腔是有活塞桿的那一部分體積。它對溫度相對地不敏感并且不含水蒸氣。這個(gè)浮動活塞將氣室中的氣體與液 體分隔開來，在壓縮腔與復(fù)原腔室中，典型的液體是油液。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。這種減振器包含一個(gè)在充滿油液的圓筒中運(yùn)動的活塞總成。既然這項(xiàng)研究的焦點(diǎn)是幫助賽車懸架設(shè)計(jì)，這種單筒減振器具有可調(diào)性。汽車通常使用不可調(diào)節(jié)的減振器。 不同類型的減振器的另一個(gè)主要區(qū)別時(shí)其外部適應(yīng)性的特征。 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(gè)桿的減振器類型。在這篇論文的目的中，減振器的術(shù)語將會被使用。這其實(shí)是一個(gè)誤稱，因?yàn)闇p振器實(shí)際上并不能緩和沖擊，這是懸架彈簧的作用。關(guān)于這些圖形的更詳細(xì)的描述將在這一部分給出。下面本文將對減振器的組成和功用做一個(gè)簡單的介紹。通過一個(gè)有效的模型，組件包括常通孔、活塞孔、壓縮和復(fù)原閥片是不同的以獲得減振器阻尼力效果的了解。 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)。閥片組的撓度由一個(gè)力平衡方程計(jì)算出并且與流通阻力相關(guān)。這項(xiàng)關(guān)于單筒充氣減振器研究適合于 學(xué)生 型方程式賽車 的應(yīng)用。 7. MATLAB 程序 （ 1） .輸出力 F 與時(shí)間的關(guān)系 t=0::10 % 仿真信號 v,x % v 為仿真時(shí)輸入的速度信號，頻率為 f，振幅為 2π fA % x 為仿真時(shí)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 % r 為氣體多變指數(shù) % Cd 為流量系數(shù) % A1 為無桿腔截面積 % A2 為有桿腔截面積 % A01 為阻尼孔面積 % A02 為單向閥面積 % Vs 為靜平衡時(shí)氣室體積 % Ps 為靜平衡時(shí)氣室壓強(qiáng) rho= r= Cd= A1= A2= A01= A02= Vs=80 Ps=4 %以下為參數(shù)方程 S=A1A2 V=Vs+S.*x % V 為減振器工作時(shí)氣室的體積 P=Ps.*(Vs.^r)./(V.^r) % P 為減振器工作時(shí)氣室的壓強(qiáng) P1=P % P1 為減振器工作時(shí)無桿腔的壓強(qiáng) Q1=A2.*v % Q1 為通過阻尼孔和單向閥的油液流量 J=A01+A02.*(.*sign(v)) % J 為活塞通過孔的總面積 P2=P1+.*rho.*Q1.*sign(v)/Cd.*J % P1 為減振器工作時(shí)有桿腔的壓強(qiáng) F=P2.*A2P1.*A1 % F 活塞桿輸出力，拉力為正，壓力位負(fù) plot(t,F) Ft 曲線： （ 2） .用 plot(v,F)語句的到輸出力 F 與速度 v 的關(guān)系，即減振器速度特性： （ 3） .用 plot(x,F)語句的到輸出力 F 與速度 v 的關(guān)系，即減振器位移特性： 第七章 外文翻譯 汽車減振器參數(shù)化模型的發(fā)展和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 作者 KIRK SHAWN RHOADES 摘 要 這篇論文描述了 汽車減振器的一個(gè)參數(shù)化模型的實(shí)現(xiàn)過程。 用懸架的位移特性和速度特性曲線表示懸架性能是車輛動力學(xué)研究懸架的一般表示方法，其結(jié)果便于與其它結(jié)構(gòu)型式的懸架性能進(jìn)行比較。 6. 仿真的輸入、輸出信號 為了分析的方便性，油氣懸架輸入激勵(lì)信號采用正弦信號，其表達(dá)式為 πft2sinπfA2)( ??tv πft)2co s1(A)( ??tx A 正弦信號的幅值 f 正弦信號的頻率 t 時(shí)間 根據(jù)車輛典型的信號頻率變化，選擇仿真輸入信號的頻率 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。仿真結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)的方式輸出。 本研究依據(jù)油氣懸架的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用 MATLAB／ SIMULINK 平臺自行編制了專用仿真軟件 modle 1。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。 MATLAB 是由美國 The MATH WORKS Inc．開發(fā)的被稱為第四代計(jì)算機(jī)語言的數(shù)學(xué)軟件，具有數(shù)值計(jì)算功能、符號計(jì)算功能、數(shù)據(jù)可視化功能等。此外，還可減少試驗(yàn)費(fèi)、材料費(fèi)。經(jīng)過驗(yàn)證和實(shí)踐考核的模型 具有理論指導(dǎo)意義，可以將它推廣或應(yīng)用到其它類型結(jié)構(gòu)的油氣懸架的研究中去。仿真的目的在于，根據(jù)物理模型建立的數(shù)學(xué)模型，求解有關(guān)變量，揭示油氣懸架的動力學(xué)特性，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的期望 性能的驗(yàn)算。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。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(shí)際氣體的狀態(tài)方程。氣體壓力變化范圍為 20MPa~40Mpa,溫度變化范圍為 20K~520K。實(shí)際氣體的性能同理想氣體存在顯著的偏離。 圖 6 短孔型節(jié)流孔的流量系數(shù) 4. 蓄能器及其氣體多變指數(shù)的確定 1 殼體 2 提升閥 3 皮囊 4 充氣閥 圖 7 液 — 氣皮囊式蓄能器結(jié)構(gòu)圖 在快速加載時(shí)，把蓄能器內(nèi)氣體變化看成一個(gè)絕熱過程；而在緩慢加載時(shí)，把蓄能器內(nèi)氣體變化看成一個(gè)等溫過程。為了簡化，本文統(tǒng)一取流量系數(shù) q 為 0． 62。液體在節(jié)流孔內(nèi)流動的雷諾數(shù) eR ，可由下式確定： μρvd?eR 式中 ρ 油液密度 v 流經(jīng)阻尼孔油液流速 μ 油液動力粘度 根據(jù)公式 (6)和 (7)，可以用曲線表示出流量系數(shù) dC 和 LRd e/? 的關(guān)系，如圖 6 所示，雖然圖上表示的流量系數(shù)仍然是近似的，但對于設(shè)計(jì)目的來說已經(jīng)足夠。對于圓管內(nèi) 的液體流動，可根據(jù)流體的雷諾數(shù)來判斷。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)流動時(shí)的雷諾數(shù)。因此，懸架缸的節(jié)流孔通常屬于短孔。根據(jù)流體力學(xué)，液體通過節(jié)流孔的型式是按照節(jié)流孔的長細(xì)比 (L／ d)來劃。設(shè)油氣懸架 受外部激勵(lì)的輸入信號為正弦波，其位移用 x表示，速度為 v，它們是時(shí) 間 的 函數(shù) 。下圖是根據(jù) 簡化后的油氣懸架物理模型。 1. 數(shù)學(xué)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)。油氣懸架的特性本質(zhì)上是非線性的，根據(jù)不同的目的，建立油氣懸架的復(fù)雜非線性數(shù)學(xué)模型或者 線性化為線性數(shù)學(xué)模型，才能用于油氣懸架的 性能分析 及參數(shù)設(shè)計(jì)。 油氣懸架的性能對車輛的行駛平順性、車輪動載荷及懸架動行程等動力學(xué)性能有直接的影響。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