【正文】 等試驗(yàn)和符合相關(guān)技術(shù)要求的較為可靠的液壓缸系統(tǒng)。近幾年，在我國汽車工業(yè)也迎來了井噴式的快速發(fā)展期。 4月，乘用車共銷售 ，環(huán)比下降 %，同比增長 %。 14月，乘用車銷售 萬輛，同比增長 %。 減振器是車輛懸掛系統(tǒng)中主要的阻尼元件，它能緩和車輛的振動(dòng)，提高乘坐舒適性，降低車體給各部分的動(dòng)應(yīng)力，提高整車壽命和安全性。因此，設(shè)計(jì)生產(chǎn)高質(zhì)量的減振器是提高車輛技術(shù)性能的重要內(nèi)容。液壓激振試驗(yàn)臺(tái)就是其中最重要的一種。通過彈性扭桿測力和振幅，并依靠人工處理數(shù)據(jù)。取而代之就是液壓式激振試驗(yàn)臺(tái)。而減振器關(guān)系到汽車的舒適、安全性能，不斷出現(xiàn)技術(shù)更新，這就要求減振器的檢測 —— 激振試驗(yàn)臺(tái)不斷技術(shù)革新，采用其他更為先進(jìn)的激振測試技術(shù)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置，測試新型產(chǎn)品的性能 ，檢驗(yàn)以及修正設(shè)計(jì)結(jié)果。本論文就以此為背景進(jìn)行激振器用液壓缸的設(shè)計(jì)。 電液激振臺(tái)一般由作動(dòng)器、伺服閥、液壓源、作動(dòng)器控制裝置和油源控制及測量儀表等五部分組成。 電液式激振器 在激振大型 設(shè)備 時(shí)，為得到較大的響應(yīng)， 此時(shí)則 需要很大的激振力，這時(shí)可采用電液式激振器。 1頂桿 2伺服閥 3活塞 圖 11 電液式激振器 信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)經(jīng)過放大后，經(jīng)由電動(dòng)激振器，操縱閥和功率閥所組成的電液伺服閥 2，控制油路使活塞 3作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并以頂桿 1去激勵(lì)被激對(duì)象。用力傳感器測量交變激勵(lì)力 p1和靜壓力 p。但由于油液的可壓縮性和調(diào)2 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 整流動(dòng)壓力油的摩擦，使電液式激 振器的高頻特性變差，一般只適用于較低的頻率范圍，通常為零點(diǎn)幾 赫茲 到數(shù) 百 赫茲 ，其波形也比電動(dòng)式激振器差。 電液式激振器的優(yōu)點(diǎn) 與電動(dòng)式激振、電液激振和電磁激振相比，液壓激振不但可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)頻和調(diào)幅，而且使傳動(dòng)系統(tǒng)大大簡化，操作簡便、省力且成本也較低。激振器液壓缸為雙出桿差動(dòng)液壓缸，活塞桿的一端連結(jié)在彈性元件上，另一端則作為輸出振動(dòng)元件。因此，調(diào)整這種激振器的輸出振幅和振動(dòng)頻率，即可滿足多種工作點(diǎn)的振動(dòng)機(jī)械的要求，做到一機(jī)多能。采用激波器控制差動(dòng)液壓缸活塞的位移 (振幅 )是通過激波器以全流量供液狀態(tài)下產(chǎn)生的，因此，節(jié)流損失極少，工作效率高。 表 22 不同激振臺(tái)常用的工作頻率范圍 類型 可能的工作頻率范圍 機(jī)械式 1~300Hz 電 動(dòng)式 5~10， 000Hz 電磁式 20~2020Hz 壓電式 20~50， 000Hz 磁致伸縮式 可達(dá)幾十千赫茲 類型 主要原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 主要性能特點(diǎn) 機(jī)械式 利用凸輪、曲柄連桿、偏心質(zhì)量等方式推動(dòng)臺(tái)面；或改變支撐臺(tái)面彈簧剛度使工作臺(tái)面在不同頻率下共振 適用于正弦振動(dòng)試驗(yàn)，價(jià)格低廉，工作可靠，但缺少甚低頻，波形失真大 電動(dòng)式 由恒定磁場和僅次于磁場中能有一定交變電流的線圈相互作用產(chǎn)生交變激振力 激振力大，波形好，但缺少甚低頻，價(jià)格高，有漏磁 電磁式 由電磁鐵和磁性材料相作用產(chǎn)生激振力 結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，但缺少甚低頻，波形差，激振力 不易控制，可用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸類激振，振動(dòng)試驗(yàn)中較少使用 壓電式 由壓電元件的壓電效應(yīng)產(chǎn)生激振動(dòng)力 可達(dá)高工作頻率，同樣缺少甚低頻，且激振力小 磁致伸縮式 由磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生激振力 用于超聲波激振 電液式 使用電流伺服閥作為電控信號(hào)產(chǎn)生周期性正弦振動(dòng)或隨機(jī)振動(dòng) 有甚低頻，適用于正弦、隨機(jī)等振動(dòng)，激振力大 4 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電液式 甚低頻 ~500Hz 從表 21和表 22中可以看出僅電液式有甚低頻，推力大，并且可以產(chǎn)生各種形式的激振力。電液激振臺(tái)可獲得大位移量的振動(dòng)，低頻時(shí)最大振幅可達(dá) ；頻率可以很低，接近零頻，激振力最大可達(dá) 107N；并且臺(tái)面無磁場干擾（很適于基于磁流變技術(shù)的懸掛系統(tǒng)）；特別適于大負(fù)荷、大激振力、頻寬適中的場合，尤其是適于車輛 懸掛系統(tǒng)真實(shí)工況的模擬，所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以電液式激振器為主題，進(jìn)行液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算。作動(dòng)器由液壓缸、臺(tái)面和位移傳感器等組成；伺服閥是將微小電信號(hào)轉(zhuǎn)換為大功率液壓作動(dòng)的核心部件；液壓源通常由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液壓泵、溢流閥、過濾器、蓄能器及其它液壓閥等組成，向作動(dòng)器提供流體動(dòng)力；控制裝置根據(jù)臺(tái)面位移傳感器的反饋信號(hào)及信號(hào)源計(jì)算對(duì)伺服閥的控制電流。 為此需要模擬減振器的實(shí)車工況，為減振器試驗(yàn)提供各種激振。試驗(yàn)臺(tái)采用如下測控方案：采用微機(jī)作為主測控機(jī)，通過數(shù)據(jù)采集卡對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行測控。檢測的位移信號(hào)和力信號(hào)通過適當(dāng)調(diào)理分別進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡的兩路 A／ D中，然后計(jì)算機(jī)通過數(shù) 據(jù)處理得到要求的減振器特性曲線。 試驗(yàn)臺(tái)方案設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)臺(tái)采用伺服閥控制液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直接形成激振波形。 5 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 21 測試系統(tǒng)原理圖 試驗(yàn)臺(tái)主機(jī)結(jié)構(gòu) 試驗(yàn)臺(tái)主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 22所示： 圖 22 減振器測試臺(tái)示意圖 1 — 底架 2 — 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 3 — 夾緊塊 4 — 上活動(dòng)臺(tái) 5 — 立柱 6 — 上固定臺(tái) 7 — 調(diào)節(jié)絲桿 8 — 力傳感器（ YZ101C/2T） 9 — 減振器 10 — 下活動(dòng)臺(tái) 11 — 下固定臺(tái) 12 — 伺服缸 13 — 位移傳感器（ ICF300EM） 6 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 液壓缸的種類選擇 表 23 常見液壓缸類型及種類 分類 名稱 圖形 說明 活 塞 式 液 壓 缸 單 桿 單作用 活塞單向作用，依靠彈簧使 活塞復(fù)位 雙作用 活塞雙向作用，左、右移動(dòng)速度不等，差動(dòng)連接時(shí)，可提高運(yùn)動(dòng)速度 雙桿 + 活塞左、右運(yùn)動(dòng)速度相等 柱 塞 式 液 壓 缸 單柱塞 柱塞單向作用，依靠外力使柱塞運(yùn)動(dòng) 雙柱塞 雙柱塞雙向作用 擺 動(dòng) 式 液 壓 單葉片 輸出轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)角度小于 ?30 7 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 缸 分類 名稱 圖形 說明 擺 動(dòng) 式 液 壓 缸 雙葉片 輸出轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)角度小于 ?150 其 他 液 壓 缸 增力液壓缸 當(dāng)液壓缸直徑受到限制而長度不受限制時(shí)，可獲得大的推力 增壓液壓缸 由兩種不同 直徑的液壓缸組成，可提高 B 腔中的液壓力 伸縮式液壓缸 由兩層或多層液壓組成組成，可增加活塞行程 多位液壓缸 活塞 A 有三個(gè)確定的位置 齒條液壓缸 活塞齒條帶動(dòng)小齒輪，使它產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 8 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 根據(jù) 主要內(nèi)容與基本要求： 1 最大激振力 23kN 2 激振頻率范圍 ~18Hz 3 行程范圍 +/100mm 4 最大速度 1m/s 5 可實(shí)現(xiàn)正弦、隨機(jī)振動(dòng)等試驗(yàn) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，因?yàn)樾谐谭秶?+/100mm，而 柱塞式液壓缸是一種單作用式液壓缸，靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重 ，無法滿足設(shè)計(jì)要求，其余幾種同樣無法滿足設(shè)計(jì)要求或結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，故選定用液壓缸為活塞式液壓缸。主要根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度和行程等因素來確定上述幾項(xiàng) 參數(shù)。液壓缸的工作壓力按負(fù)載確定。設(shè)計(jì)時(shí)，液壓缸的工作壓力可按負(fù)載大小及液壓設(shè)備類型參考表 3表 32來確定。 缸筒設(shè)計(jì) 液壓缸行程 L選為 250mm，因設(shè)計(jì)要求是 200mm?；钊畲笏俣葹?1m/s。 缸筒結(jié)構(gòu)、材料選擇及性能要求 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該液壓缸的激振頻率范圍為 ~18HZ，需要承受較大的沖擊負(fù)荷，屬10 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 于中型缸。 一般要求材料有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的焊 接性能。 要求： 1有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力及長期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形。 3缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊接上法蘭或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。 ? —— 缸筒壁厚（ mm） ,35 號(hào)鋼的強(qiáng)度極限 b? =540MPa，對(duì)于液壓激振器而言，屬于高壓工況，故取 n =5，對(duì)應(yīng)的 [? ]= 5/540 =108MPa。缸筒外徑 1D =83mm 驗(yàn)算： 對(duì)最終采用的缸筒壁厚應(yīng)進(jìn)行以下的驗(yàn)算 額定壓力 PN應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全 ? ?21D DDP