【正文】 ............................ 7 摩托車(chē)減震器的動(dòng)力學(xué)模型 ........................... 7 摩托車(chē)減震器示功圖測(cè)試模型 ......................... 7 摩托 車(chē)減震器示功圖 ................................... 8 簡(jiǎn)化測(cè)試模型的示功圖 ............................... 8 實(shí)測(cè)示功圖分析 ..................................... 9 第三章 摩托車(chē)減震器阻尼特性分析 ...................... 11 關(guān)于建模的一些假設(shè) .................................. 11 后筒式液壓減震器阻尼特性數(shù)學(xué)模型的建立 ............... 11 后筒式液壓減震器的工作過(guò)程 ........................ 11 數(shù)學(xué)模型的建立 .................................... 12 幾何模型的建立 ...................................... 13 ABAQUS 有限元進(jìn)行模態(tài)分析 ........................... 14 建立實(shí)體模型 ...................................... 15 定義材料屬性 ...................................... 16 定義接觸屬性 ...................................... 17 定義連接截面的屬性 ................................ 18 選擇輸出變量 ...................................... 20 網(wǎng)格劃分 .......................................... 22 計(jì)算結(jié)果分析 ...................................... 24 第四章 總結(jié)與展望 ................................... 39 致 謝 ............................................. 40 參 考 文 獻(xiàn) ..................................... 41 附錄 A 外文翻譯 原文部分 ............................ 42 附錄 B 外文翻譯 譯文部分 ............................ 46 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下 進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。年產(chǎn)量達(dá)百萬(wàn)輛以上的國(guó)家和地區(qū)有中國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣省、印度、日本、印尼、泰國(guó)、意大利等。世界摩托車(chē)行業(yè)在上世紀(jì) 90 年代經(jīng)歷了 飛速的發(fā) 展，整個(gè)摩托車(chē)行業(yè)獲得了新生。根據(jù) 美國(guó)一家工業(yè)研究所 Freedonia 集團(tuán)公司的最新研究，世界摩托車(chē)需 求正以每年 %的速度增長(zhǎng)，到 2020 年將達(dá)到 5000 萬(wàn)輛，總價(jià)值 840 億美元。從新中國(guó)建立到 70 年代末這一時(shí)期，我國(guó)摩托車(chē)工業(yè)從無(wú)到有，生產(chǎn)發(fā)展緩慢，廠家少，產(chǎn)量小，品種少，水平低，沒(méi)有規(guī)模生產(chǎn)能力。摩托車(chē)產(chǎn)量從 1980 年的 萬(wàn)輛增加到 1991 年的 131 萬(wàn)輛，增長(zhǎng)近 26 倍，到 1991 年全國(guó)摩托車(chē)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá) 70 多 億元。 (三 )高速發(fā)展時(shí)期。從 1993 年到 1999 年我國(guó)摩托車(chē)產(chǎn)量連續(xù)七年占世界之首，成為世界矚目的摩托車(chē)產(chǎn)量第一大國(guó)。同 時(shí)，摩托車(chē)行業(yè)也是我國(guó)目前國(guó)際化特征最為 明顯的行業(yè)之一。 2020 年我國(guó)摩托車(chē)出口量達(dá)到了 344 萬(wàn)輛，僅次于日本，位居世界第二。因此，近年來(lái)，摩托車(chē)行業(yè)已經(jīng)日益受到政府的重視，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策也把摩托車(chē)與汽車(chē)一同列為國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)給予重點(diǎn)關(guān)注和支持。但摩托車(chē)在行駛過(guò)程中，由于 路面不平等因素，容易激起車(chē)身的振動(dòng)，影響乘騎人員的乘坐舒適性和車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性。 摩托車(chē)減震器按其安裝位置的不同可分為前減震器和后減震器兩大類(lèi)。后減震器則按阻尼器的構(gòu)造形式可分為單筒減震器和雙筒減震器等，由于雙筒減震器可使減震液在任何時(shí)候都能充滿(mǎn)工作缸，保證了阻尼器的正常工作，因此目前摩托 車(chē)上所用的后減震器主要是雙筒減震器。發(fā)動(dòng)機(jī)排量及摩托車(chē)自身質(zhì)量的加大，也對(duì)摩托車(chē)減震器的設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高。通常采用將結(jié)構(gòu)參數(shù)不同的減震器裝備于欲匹配的摩托車(chē)，由試車(chē)員進(jìn)行實(shí)車(chē)試驗(yàn)評(píng)價(jià)，這種方式往往需對(duì)減震器內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整和多次的開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)，不但設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、資金消耗大，而且較難獲得最優(yōu)的減震器特性。這 種方式減少了減震器樣機(jī)試制及實(shí)車(chē)試驗(yàn)的費(fèi)用并縮短了開(kāi)發(fā)周期，目 前已成為減震器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的主要方式。該過(guò)程的核心問(wèn)題是在設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確預(yù)測(cè)減震器的特性，關(guān)鍵是建立基于減震 器實(shí)際結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)參數(shù)的分析模型，并進(jìn)行減震器內(nèi)部工作特性的數(shù)值模擬和優(yōu)化設(shè)計(jì)。 減 震器 數(shù) 學(xué) 模型的 研 究 現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始，國(guó)外學(xué)者就已經(jīng)開(kāi)展了對(duì)減震器工作特性的模擬 析和研究。他采用簡(jiǎn)化的汽化和液化模型描述工作腔室內(nèi)混入氣體發(fā) 生的物理變化，采用模擬電路實(shí)現(xiàn)減震器特性的仿真。 80 年代末期， Karadayi 和 Masada 認(rèn)為 Lang 的模型雖然能較好地表達(dá)減震器的非線性特性，但過(guò)于復(fù)雜，不宜用于車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和振動(dòng)仿真分析。模型中不考慮減震器的實(shí)際結(jié)構(gòu)和內(nèi)部 工作過(guò)程，元件的力學(xué)特性既可以是線性的也可以是非線性的，其組合系統(tǒng)能夠表達(dá)出減震器的非線性動(dòng)態(tài)特性。 90 年代初期，劍橋大學(xué)的 Besinger 和 Cole 等人將這種建模方法應(yīng) 5 用于重型車(chē)輛懸架減震器的建模，并采用了非線性的彈性和阻尼元件，建立了 7 參數(shù)模型， 該模型雖然含有較 少的參數(shù)，但是能比較準(zhǔn)確地描述減震器的性能，其模型仿真結(jié)果在活塞運(yùn)動(dòng)頻率小于 l? Hz、速度小于 1 m/s 的范圍內(nèi)與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果吻合較好。 重點(diǎn)內(nèi)容為： 學(xué)習(xí) ABAQUS 有限元分析軟件，用 ABAQUS 建立實(shí)體模型， 進(jìn)行模態(tài)分析，得出它的特性曲線，建立后筒式減震器數(shù)學(xué)模型等 。同時(shí)，由于汽車(chē)減震器與摩托車(chē)減震器結(jié)構(gòu)相似， 因此，建立摩托車(chē)減震器阻尼特性的數(shù)學(xué)模型，研究摩托車(chē)減震器的動(dòng)力特性，不僅對(duì)摩托車(chē)減震器行業(yè)，而且對(duì)汽車(chē)減震器行業(yè)都很有意義， .建立的模型和仿真結(jié)果對(duì)汽車(chē)、摩托車(chē)懸架的設(shè)計(jì)都具有指導(dǎo)意義。 ABAQUS 包括一個(gè)豐富的可模擬任意幾何形狀的單元庫(kù)。 作為通用的模擬工具，ABAQUS除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力 /位移）問(wèn)題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問(wèn)題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析及壓電介質(zhì)分析。 第二章 摩托車(chē)減震器示功特性分析 液壓減震器的機(jī)構(gòu)及工作原理 圖 21為 125 型摩托車(chē)前輪液壓減震器結(jié)構(gòu)原理圖?；钊麠U通過(guò)螺釘與外筒固連 ,桿上開(kāi)有兩個(gè)阻尼小 孔。同時(shí) A 腔容積增大 ,形成局部真空 ,通過(guò)兩阻尼孔吸油 ,產(chǎn)生壓縮阻力 。阻尼力將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能 , 減小車(chē)輪振動(dòng)傳給車(chē)身的振幅和能量 ,提高行駛的平穩(wěn)性和舒適性。機(jī)械部分由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng) ,通過(guò)皮帶降速將運(yùn)動(dòng)傳給曲柄滑塊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)臺(tái)采用框架結(jié)構(gòu) ,力傳感器裝在上部 ,試驗(yàn)時(shí)與減震器的活塞桿相連 ,用來(lái)檢測(cè)阻力的大小。單片機(jī)測(cè)試儀接受計(jì)算機(jī)的指令對(duì)力傳感器和編碼器的輸出進(jìn)行采樣 ,將力和速度值 在數(shù)碼管上顯示 ,并通過(guò) RS232 串口將采集的數(shù)據(jù)送給計(jì)算機(jī) ,由計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算和處理在屏幕上繪出示功圖和速度特性圖 ,并通過(guò)打印機(jī)打印出檢測(cè)報(bào)告。 MJ 的動(dòng)力學(xué)模型可簡(jiǎn)化為一個(gè)單自由度的二階受迫振動(dòng) ,即 : .. . si nom X c X kX F t?? ? ? （ 21） 圖 23 路況簡(jiǎn)化圖 其中 m為質(zhì)量，單位 kg, c為阻尼系數(shù)， k為彈性系數(shù)。規(guī)定測(cè)試時(shí)不裝緩沖彈 簧， 即上式中的 k=0， 得 ： .. . sinom X c X X F t?? ? ? （ 22） 上式中 的 m 為隨減震器一起移動(dòng)的質(zhì)量 ,在示功圖測(cè)試中 ,由于傳感器固定在橫梁上 ,滑塊和減震器外筒運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力未作用在測(cè)試的力傳感器上。因此可忽略慣性力的影響 ,這時(shí)有 : . sinoc X F t?? （ 23） 即示功圖的測(cè)試模型簡(jiǎn)化成了純阻尼模型 , 如圖 3c) 所示。 摩托車(chē)減震器 示功圖 簡(jiǎn)化測(cè)試模型的示功圖 由 (24)式描述的線性阻尼模型的示功圖 如圖 24 所示。示功圖曲線所包容的面積即為阻尼吸收的能量。從示功圖 中 ,不僅可以反映減震器壓縮阻力、復(fù)原阻力的大小和 Pf / Py的比值 ,更重要的是通過(guò)示功圖曲線的形狀 ,描繪出了減震器的整體工作性能。 Pf=5Py=5 S=5 圖 24線性阻尼模型的 示功圖 9 實(shí)測(cè)示功圖分析 圖 25幾種有問(wèn)題的 示功圖 根據(jù)汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,具體復(fù)原阻力和壓縮阻力應(yīng)符合圖樣要求值 , 偏差為177。 30 %(前減震器 ) 。實(shí)際 MJ 阻尼表現(xiàn)為非線性特性 ,其與減震器的速度、加速度 ,以及溫度、油液粘度及油液在減震器內(nèi)的流動(dòng)特性有關(guān) ,加之慣性、摩擦力等因素的影響產(chǎn)生遲滯誤差。又由于減震器的內(nèi)腔容積是變化的 ,油氣共存。因此實(shí)際模型還應(yīng)包括空氣阻力和摩擦力的影響。 圖 25(a)表示復(fù)原阻尼力過(guò)小，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是復(fù)原節(jié)流孔過(guò)大 ； 阻尼器內(nèi)泄漏嚴(yán)重 ； 流通閥關(guān)閉不嚴(yán) ； 復(fù)原閥開(kāi)啟過(guò)早或關(guān)閉不嚴(yán) ； 試驗(yàn)速度偏低以及油液偏稀所致。 圖 25(c)是無(wú)液壓阻尼，僅有機(jī)械摩擦，這類(lèi)缺陷通常出現(xiàn)在前阻尼器上，其阻力實(shí)際上是油封和內(nèi)外套筒間的摩擦而非液壓阻尼。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是阻尼器內(nèi)油液過(guò)少 ； 阻尼孔過(guò)大 ； 油封過(guò)緊 ； 或套筒配合、導(dǎo)向不良。出現(xiàn)這類(lèi)現(xiàn)象的直接原因是受壓腔未被油液充滿(mǎn)，需待該腔中的空氣被排除后，液壓阻力才能建立起來(lái)，這類(lèi)缺陷可能因底閥座、補(bǔ)償閥、壓縮閥過(guò)大的泄漏引起 (如閥片翹曲、閥座不平、密封面間墊入細(xì)屑等 )； 也可能因活塞上流通閥片關(guān)閉不暢引起。產(chǎn)生這類(lèi)缺陷的原因可能是壓縮初期補(bǔ)償閥關(guān)閉不嚴(yán) ；也可能是復(fù)原行程時(shí)補(bǔ)償閥開(kāi)啟不良所致。 圖 25(f)壓縮終端處的阻力陡增，對(duì)前阻尼器來(lái)說(shuō)，這是正常現(xiàn)象。 綜上所述 ,過(guò)大的摩擦力與加工精度和裝配質(zhì)量有很大關(guān)系 , 也是造成日后MJ 漏油的 主要原因之一 ,因此希望在今后的 MJ 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)修訂中增加摩擦力的測(cè)試。 因此，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)減震器進(jìn)行示功測(cè)試的意義也就在此。正是由于影 響因素繁多，所以在建立減震器阻尼特性的數(shù)學(xué)模型時(shí)，為了研究的方便，需要 根據(jù)實(shí)際情況，作一些假設(shè) : ，隨著節(jié)流閥片兩端壓力差的變化，節(jié)流閥片將不斷的開(kāi)啟或關(guān)閉。 ，活塞相對(duì)于阻尼筒不斷作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在不同時(shí)刻，活塞與阻尼缸筒間的相對(duì)位移不同，相對(duì)速度也不同。 ，活塞的運(yùn)動(dòng)使得減震液從一個(gè)腔通過(guò)阻尼孔流入 另一個(gè)腔。 ，是定質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)。 上述假設(shè)雖然會(huì)使得模擬結(jié)果與實(shí)際減震器內(nèi)部流場(chǎng)產(chǎn)生一定的差距，但是 在保證邊界條件相同的前提下，我們還是可以看出當(dāng)改變 活塞桿載荷和運(yùn)動(dòng)速度曲線時(shí) ，阻尼孔兩端的壓差以及減震器的內(nèi)部流場(chǎng)會(huì)發(fā)生 變化。由于活塞桿體積的影響， B 腔油液一部分通過(guò)阻尼孔流入 A 腔，一部分通過(guò)壓縮閥片流入貯油筒，產(chǎn)生壓縮阻尼力。 復(fù)原行程 當(dāng)激振力消失時(shí)，活塞桿和活塞相對(duì)于阻尼缸筒向上運(yùn)動(dòng)， A 腔容積減小，壓力增大， B 腔容積增大，壓力減小， A 腔油液通過(guò)阻尼孔汲入 B 腔，產(chǎn)生復(fù)原阻尼力。當(dāng)振動(dòng)速度進(jìn)一步增加時(shí)，復(fù)原阻力以及 A 腔油壓大幅增長(zhǎng)，復(fù)原閥開(kāi)啟，油液經(jīng)此閥限壓卸荷，限制了復(fù)原阻力及 A 腔油壓的大幅度增長(zhǎng)。 (1)正常工況 (0v) 在復(fù)原行程中，減