【正文】 18 可調(diào)阻尼孔與活塞桿孔串聯(lián)，故開(kāi)閥前流經(jīng)可調(diào)阻尼孔的流量 apQ 等于活塞桿孔流量 gpQ ，可調(diào)阻尼孔的壓力 app 為活塞縫隙壓力 Hpp 與活塞桿孔壓力之差 gpp ，即 gpap ? (313) gpHpap ppp ?? (314) 又根據(jù)油液連續(xù)性定理，可知 hpHprgsap SVQ ??? (315) 7 7 7 5 2 0smm3 6 2 8 0smm6 2 9 6 5 7 6 6 333 ????apQ 根據(jù)式 (313)和 (315)，可求得活塞桿孔流量 gpQ ，則活塞桿孔的壓力為 4128ggpgetgp d QLp ??? (316) 代入數(shù)據(jù)求得， ?gpp 根據(jù)式 (315)求得可調(diào)阻尼孔的流量 apQ ，根據(jù)式 (314)求得可調(diào)阻尼孔的壓力為 gpp ，則可變阻尼減振器虛擬可調(diào)阻尼孔面積為 apaapap pQA 2??? (317) 式中， a? 為可調(diào)阻尼孔的流量系數(shù)。 由于活塞孔和常通節(jié)流孔串聯(lián)，然后再與活塞縫隙并聯(lián)，故可知活塞孔流量 hpQ 等于常通節(jié)流孔流量 opQ ；活塞縫隙壓力 Hpp 等于活塞孔壓力 hpp 與常通節(jié)流孔壓力 opp 之和，即 ophp ? (36) ophpHp ppp ?? (37) 活塞孔的壓力為 4128hhhphethp dn QLp ??? (38) 式中 hn ——活塞孔個(gè)數(shù)； hd ——活塞孔直徑； heL ——活塞孔等效長(zhǎng)度。 本設(shè)計(jì)中減振器所用的液壓油為 32 號(hào)液壓油，在 C40? 的動(dòng)力粘度為 2 ?? ? 。 代入式 (34)數(shù)據(jù)求得， ?Hpp 。代入式 (33)數(shù)據(jù)求得， ?dpF 。 當(dāng) ? ?1,0 ki VV? 時(shí)，油液流經(jīng)復(fù)原閥常通 節(jié)流孔、活塞孔、活塞縫隙、可調(diào)阻尼節(jié)流孔及活塞桿孔產(chǎn)生復(fù)原節(jié)流阻尼力。 將數(shù)據(jù)代入式 (31)，求得 ?dkc msN? 。 圖 31 可變阻尼閥原理示意圖 復(fù)原行程開(kāi)閥阻尼力 根據(jù)車輛懸架設(shè)計(jì)阻尼比 ? 構(gòu)造減振器速度特性復(fù)原行程的開(kāi)閥阻尼系數(shù)。 第 3 章 可變阻尼部件設(shè)計(jì) 15 第 3章 可變阻尼部件設(shè)計(jì) 汽車基本結(jié)構(gòu)參數(shù) 本次設(shè)計(jì)所選用的轎車單輪簧下質(zhì)量為 1m =35 kg ；簧上質(zhì)量為2m =350 kg ；質(zhì)量比為 mr =10；懸架的剛度比為 kr =9；車身固有頻率sf = Hz ；平安比 ps? =；減振器安裝角為 ?10 ；復(fù)原行程開(kāi)閥速度1kV = sm ；最大開(kāi)閥速度 2kV = sm ；懸架系統(tǒng)優(yōu)化阻尼比為op?=；基于舒適性的最佳阻尼比為 oc? =；基于安全性的最佳阻尼比為os? =。 本章小結(jié) 本章主要分析了一般液壓筒式減振器的結(jié)構(gòu)總成。 每箱上應(yīng)清晰標(biāo)明制造廠廠名，出廠年月產(chǎn)品名稱與型號(hào)規(guī)格，每箱數(shù)量。 其他要求 標(biāo)志：每個(gè)減振器上應(yīng)有制造廠商標(biāo)，并標(biāo)明減振器的型號(hào)、規(guī)格。 阻力：每批交貨抽 3%檢查，但不得少于 3件。 型式與尺寸應(yīng)符合相關(guān)的規(guī)定，每批交貨抽 3%檢查。 用有權(quán)對(duì)收到的減振器進(jìn)行抽查。 減振器外觀 減振器外表 (除連桿外 )漆以 TQ 6按 QC/T 4841999《汽車油漆涂層》的規(guī)定。 示功圖仍應(yīng)保持正常，零件不得損壞。 耐久性 試驗(yàn)規(guī)范：按 QC/T 545規(guī)定。 速度特性 試驗(yàn)規(guī)范：按 QC/T 545的規(guī)定。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝有重大變動(dòng)，影響到減振器的性能。試件不少于 3件。 復(fù)原阻力和壓縮阻力應(yīng)符合圖表規(guī)定，復(fù)原阻力和壓縮阻力的允差值應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。 示功圖應(yīng) 豐滿、圓滑，不得有空程、畸形等。 每個(gè)減振器必須作示功試驗(yàn)，并根據(jù)記錄的示功圖檢驗(yàn)。 減振器活塞行程 S 也可根據(jù)工作缸直徑 D 由《 QCT 4911999 汽車筒式減振器尺寸系列及技術(shù)條件》查得。 表 23 工作缸與活塞桿關(guān)系表 (mm ) 活塞桿 工作缸 18 20 22 25 25 A — — — 27 A A — — 30 — A — — 32 — — A — 36 — — A A 由此確定活塞桿直徑為 20mm 。 表 21 標(biāo)準(zhǔn)工作缸直徑表 (mm ) 工作缸直徑 D 20 30 40 (45) 50 65 表 22 工作缸直徑與力關(guān)系表 工作缸直徑 D /mm 復(fù)原阻力 /N 壓縮阻力 /N 20 2001200 不大于 600 30 10002800 不大于 1000 40 16004500 4001800 (45) 25005500 6002021 50 40007000 7002800 65 500010000 10003600 額定阻力的允差值，按下式計(jì)算： 復(fù)原阻力的允差值為 ? ?N40%14 ?? fP 壓縮阻力的允差值為 ? ?N40%16 ?? vP ， fP 、 vP 為額定復(fù)原阻力和額定燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 壓縮阻力。1S 、 2S 選擇不當(dāng)必然使減振器工作不正常，因而產(chǎn)生拉脫壓毀、撞壞或安裝支架斷裂等現(xiàn)象。 1S 應(yīng)略大于懸架系統(tǒng)滿載上行程 (假設(shè)緩沖塊脫落 )。減振器儲(chǔ)油缸直徑 ? ?DDc ~? ，工作缸與儲(chǔ)油缸壁厚一般取 ～ 。一般為 3～ 4； maxF ——減振器最大拉伸阻力 (N )； ?——減振器桿直徑與工作缸之比，雙筒減振器為 ～ ，單筒減振器為 ～ 。 工作缸徑的確定 可根據(jù)減振器最大拉伸阻力和最大允許壓力近似求出工作缸徑。 選擇減振器阻尼力系數(shù) ? 時(shí)，應(yīng)考慮懸架導(dǎo)向桿的杠桿比和減振器的安裝角 度的影響，減震器阻尼力系數(shù) ? 應(yīng)為： ????22cos2 im? (23) 式中 i ——杠桿比 ( ani? )； ? ——減振 器軸線與垂直線的夾角； ? ——簧上質(zhì)量固有頻率。一般相對(duì)阻尼系數(shù) ? 值在 ～ 范圍內(nèi)，對(duì)于無(wú)阻尼的彈性元件去上限，彈性元件和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中存在阻尼時(shí)取下限。 當(dāng)相對(duì)阻尼系數(shù) ??1 時(shí)，產(chǎn)生非周期域運(yùn)動(dòng)， ? 很大時(shí)雖然能在共振區(qū)很快衰減振動(dòng)，但在非共振區(qū)內(nèi)激振增大。 減振器的設(shè)計(jì)流程 圖 22 減振器設(shè)計(jì)流程 減振器內(nèi) 油液經(jīng)過(guò)節(jié)流閥產(chǎn)生的阻尼力為節(jié)流閥兩側(cè)壓力差與承壓面積的乘積，壓力 P 為： QaCQP d ?? ?? 22 22 (21) 式中 ρ ——油液密度 ( 3mmkg ?? )； Q——通過(guò)閥的流量 ( 13 smm ?? )； a——節(jié)流孔面積 ( 2mm )； dC ——流量系數(shù)； ?——節(jié)流孔形狀和油液粘度有關(guān)的系數(shù)。 減振器總成一般由：防塵罩、工作缸筒、活塞桿、油封、導(dǎo)向座、閥系、儲(chǔ)油缸筒、吊環(huán)等構(gòu)成 (圖 21)。但汽車是在連續(xù)不平的路面上行駛的，由于連續(xù)不平產(chǎn)生的連續(xù)沖擊必然使汽車振動(dòng)加劇，甚至發(fā)生共振，反而使車身的動(dòng)負(fù)荷增加。 汽車懸架系統(tǒng)中彈性元件的作用是使車輛在行駛時(shí)由于不平路面產(chǎn)生的振動(dòng)得到緩沖，減少車身的加速度從而減少有關(guān)零件的動(dòng)負(fù)荷和動(dòng)應(yīng)力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是傳遞力和力矩，同時(shí)兼起導(dǎo)向作用。另外，減振器能夠降低車身部分的動(dòng)載荷，延長(zhǎng)汽車的使用壽命。本章的最后，展望了汽車懸架的未來(lái)發(fā)展方向以及可變阻尼懸架的重要意義。其最主要的問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)電源以及降低減振器內(nèi)液體紊流產(chǎn)生的噪聲十分困難。在磁流變液的通路上施加磁場(chǎng)，按結(jié)構(gòu)可分為單出桿活塞結(jié)構(gòu)和雙出桿活塞結(jié)構(gòu)。 磁流變減振器具有電流變減振器同樣的特點(diǎn)，響應(yīng)比電流變減振器要慢，主要是磁流變液體的磁化和退磁需要時(shí)間。如德國(guó)的商業(yè)電流變液與電流變減振器及美國(guó)的相關(guān)產(chǎn)品等。 要使電流變減振器響應(yīng)迅速、工作可靠，必須解決以下幾個(gè)問(wèn)題：設(shè)計(jì)一個(gè)體積小、重量輕，能任意調(diào)節(jié)的高壓電源；為保證電流變液體的正常工作溫度必須設(shè)計(jì)一個(gè)散熱系統(tǒng)；充裝電流變液體時(shí)，要保證無(wú)污染；性能優(yōu)良的電流變液體；高壓電源的絕緣與封裝。由于電流變減振器的阻尼可隨電場(chǎng)強(qiáng)度的改變而連續(xù)變化，這無(wú)疑是一個(gè)較好的選擇。這類減振器的主要問(wèn)題是節(jié)流閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。有級(jí)可調(diào)減振器通過(guò)減振器頂部的電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)位置使減振器的阻尼在軟 /中 /硬三檔之間變化，有級(jí)可調(diào)減振器的結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，但在適應(yīng)汽車行駛工況和道路條件的變化方面有一定的局限性，有級(jí)可調(diào)減振器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是發(fā)展先進(jìn)的閥技術(shù)，增加阻尼變化的檔數(shù)縮短切換時(shí)間從而使復(fù)雜的控制策略應(yīng)用成為可能，以進(jìn)一步提高懸架的控制品質(zhì)。目前，半主動(dòng)懸架研究主要集中在調(diào)節(jié)減振器的阻尼系數(shù)方面，即將阻尼可調(diào)減振器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)傳感器檢測(cè)到汽車行駛狀況和道路條件的變化以及車身的加速度，由 ECU 根據(jù)控制策略發(fā)出脈沖控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)減振器阻尼系數(shù)的有級(jí)可調(diào)和無(wú)級(jí)可調(diào)。 半主動(dòng)懸架系統(tǒng)除了少 量的開(kāi)啟電液閥的能量以外，幾乎不需要外加能源，研究表明，只要恰當(dāng)選擇控制邏輯，半主動(dòng)阻尼器可以達(dá)到像主動(dòng)減振器一樣的減振效果。半主動(dòng)懸架通過(guò)改變減振器的阻尼特性適應(yīng)不同的路面和行駛狀況的需要，改善乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。 現(xiàn)代汽車正朝著安全、智能化和清 潔化的方向發(fā)展，懸架系統(tǒng)智能化解決了傳統(tǒng)被動(dòng)懸架存在的舒適性和穩(wěn)定性不能兼顧的問(wèn)題并能適應(yīng)變化的行駛工況和任意道路激勵(lì)，代表了懸架系統(tǒng)發(fā)展的方向。 無(wú)級(jí)半主動(dòng)微處理器從速度、位移、加速度等傳感器處接受到信號(hào)，計(jì)算機(jī)出系統(tǒng)相適應(yīng)的阻尼值，并發(fā)出控制指令給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)閥桿調(diào)節(jié)閥門(mén)，使其改變節(jié)流孔的通道節(jié)面積，從而改變系統(tǒng)的阻尼。該減振器應(yīng)用于 OPEL SENTOR 和 OPELGA 轎車上。也就是說(shuō)，可以根據(jù)路面條件 (好路或壞路 )和汽車的行駛狀態(tài) (轉(zhuǎn)彎或制動(dòng) )等來(lái)調(diào)節(jié)懸架的阻尼級(jí)，使懸架適應(yīng)外界環(huán)境的變化，從而可以較大幅度地提高汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。 半主動(dòng)懸架按阻尼級(jí)有可以分成有級(jí)式和無(wú)級(jí)式兩種。 半主動(dòng)懸架不考慮改變懸架的剛度，而只考慮改變懸架的阻尼，因此它是由無(wú)動(dòng)力源且只有可控的阻尼元件組成的。它通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)四部分組成。 全主動(dòng)懸架就是根據(jù)汽車的運(yùn)動(dòng)和路面狀況，適時(shí)地調(diào)節(jié)懸架的 剛度和阻尼，使其處于最佳減振狀態(tài)。 如果懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼特性能根據(jù)汽車的行駛條件 (車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和路面狀況等 )進(jìn)行動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使懸架系統(tǒng)始終處于最佳減振狀態(tài)，則稱為主動(dòng)懸架。這種懸架構(gòu)造簡(jiǎn)單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。麥弗遜式是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)可以燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。燭式采用車輪沿主銷軸方向移動(dòng)的懸架形式，形狀似燭形而得名。 第 1 章 緒論 3 圖 11 懸架結(jié)構(gòu)圖 汽車懸架可以分為非獨(dú)立懸架 (圖 12a)與獨(dú)立懸架 (圖 12b)兩大類。它的作用是彈性地連接車橋和車架 (或車身 )，緩和行駛中車輛受到的沖擊力，保證貨物的完好和人員的舒適，衰減由于彈性系統(tǒng)引進(jìn)的振動(dòng)，使汽車在行駛中保持穩(wěn)定的姿勢(shì)，改善操縱穩(wěn)定性，同時(shí)懸架系統(tǒng)承擔(dān)著傳遞垂直反力 (支撐力 )、縱向反力 (驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力 )和側(cè)向反力以及這些力所造成的力矩作用到車架 (或承載式車身 )上，以保證汽車的平順行駛。采用新型電控技術(shù)，研究和開(kāi)發(fā)一系列控制有效、能耗低、造價(jià)合理的汽車懸架系統(tǒng)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。由于懸架系統(tǒng)是很復(fù)雜的非線性動(dòng)力系統(tǒng)，因此基于模型的線性反饋控制是不適用的。另外，可變減振器阻尼的懸架系統(tǒng)又有質(zhì)量輕、所占空間較少的優(yōu)點(diǎn)。在電子控制的懸架系統(tǒng)中，最常用的就是變阻尼懸架系統(tǒng)。 可變阻尼懸架的研究意義 如今，汽車懸架系統(tǒng)已進(jìn)入到電子控制的新時(shí)代。福特公司和日產(chǎn)公司首先將其應(yīng)用于轎車，取得了不錯(cuò)燕山大學(xué)本科生