【正文】 式 減振器 單筒減振器 （圖 12） 見(jiàn)于很多輕型摩托車上。上吊環(huán) 3與車架連接，下吊環(huán) 4與后輪軸或搖臂連接，實(shí)現(xiàn)懸架功能。阻尼器是單筒結(jié)構(gòu)，由儲(chǔ)油缸 1(圖 13)、活塞 活塞桿 閥片 導(dǎo)向座 5 和油封 6等組成。減振液不應(yīng)過(guò)多，以免減少減振器行程，但也不應(yīng)過(guò)少，以免降低阻尼性能。 1彈簧； 2阻尼器； 3上吊環(huán)； 4下吊環(huán) 圖 12 單筒減振器簡(jiǎn)圖 1儲(chǔ)油缸； 2活塞； 3活塞桿； 4閥片；5導(dǎo)向座； 6油封； 7過(guò)油孔 圖 13 單筒阻尼器簡(jiǎn)圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 壓縮行程 ： 活塞上行，油缸下腔容積增大，油壓降低；上腔容積減小，壓力增大，上腔油液便通過(guò)活塞上的過(guò)油孔 7將閥片 4 打開(kāi)，流入下腔并將下腔充滿。 伸張行程： 活塞下行，油缸下腔容積減小，油壓增加，閥 片 4受下腔油壓的作用，被壓緊在活塞下端密封刃口上，下腔油液幾乎被封閉，僅能通過(guò)閥片 4上的一個(gè)小節(jié)流孔，或閥片與活塞密封端面間的開(kāi)口小槽流返上腔，節(jié)流作用明顯，下腔油液也明顯增高，形成較大的 阻尼 力。為了獲得較良好的阻尼特性，需實(shí)現(xiàn)雙向不等阻尼。另外，單筒阻尼器的一些固有的問(wèn)題如密封問(wèn)題、油氣混合油液氧化問(wèn)題、泡沫問(wèn)感、油液正常消耗后的補(bǔ)充問(wèn)題等等也不易解決。 減振器研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì) 為了適應(yīng)汽車高速、舒適、安全的發(fā)展需要，國(guó)外一些汽車廠商、研究機(jī)構(gòu)一直致力于新型減振器的研究、開(kāi)發(fā)，現(xiàn)將 有 關(guān)情況介紹如下。 （ 圖14） 是一種單筒油氣分開(kāi)式充氣減振器。在浮動(dòng)活塞的上面是減振器的油液。工作活塞 7 上裝看隨其運(yùn)動(dòng)速度大小而改變通常截面積的 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 壓縮閥 4 和伸張閥 8。 當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，減振器的工作活塞在油液中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 由于活塞桿的進(jìn)出而引起的缸筒貯油容積的變化，由浮動(dòng)活塞的 上下運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償。 （ 2）油氣分開(kāi)，消除了油的乳化現(xiàn)象。 雙筒式充氣減振器一般采用油氣混合式，其結(jié)構(gòu)與普通雙筒減振器基本相同。 由于充氣式減振器活塞桿拉伸時(shí)，需補(bǔ)償?shù)挠?液上存在一個(gè)較大的氣壓，保證了減振器高頻振動(dòng)時(shí)的補(bǔ)油及時(shí)，從而消除了減振器的外特性高頻畸變、空程、1密封氣室； 2浮動(dòng)活塞； 3O 行密封圈； 4壓縮閥； 5工作缸； 6活塞桿；7工作活塞； 8伸張閥 圖 14 充氣式減振器 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 及噪聲等問(wèn)題。與此同時(shí)，膜片帶動(dòng)與它相連的柱塞桿 4和柱塞 5下移，使得柱塞相對(duì)空心連桿2 上的 節(jié)流孔 7 的位置發(fā)生變化，結(jié)果減小了節(jié)流孔的通道截面積，從而增加了油液流動(dòng)阻力。 這種減振器將有可能用于高檔大客車或高級(jí)轎車上。其工作機(jī)理是 :電流變體流體在外加強(qiáng)電場(chǎng)作用下，它的流變性會(huì)發(fā)生突變，由流動(dòng)的低粘度的液體變?yōu)殡y流動(dòng)的高粘度塑性類固體。 這種減振器的結(jié)構(gòu)型式與單筒充氣式減振器相似，在減振器下部設(shè)有一浮動(dòng)活塞，形成一個(gè)密閉氣室，內(nèi)充有高壓 (2 3MPa)的氮?dú)?，在浮?dòng)活塞的上部 為電流變流體。其阻尼力的大小是通過(guò)改變電場(chǎng)強(qiáng)度使流體粘度改變而實(shí)現(xiàn)的。自 70年代以來(lái)，國(guó)外一直致力于主動(dòng)懸架研究，己經(jīng)取 得了很大進(jìn)展。主動(dòng)懸架分全主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架。 1密封氣室； 2浮動(dòng)活塞； 3工作缸外筒 ； 4內(nèi)絕緣筒 ； 5外極板 ； 6密封及導(dǎo)向座組件 ； 7電流變體 ； 8工作活塞組件（內(nèi)極板） 圖 16 自適應(yīng)減振器結(jié)構(gòu)方案示意圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第二章 減振器設(shè)計(jì)理論及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 振器外特性設(shè)計(jì)理論依據(jù) 減振器的外特性，是指減振器伴隨懸架彈性元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度或位移，與之相應(yīng)產(chǎn)生的工作阻尼力之間的關(guān)系，通常我們分別稱之為速度特性和示功特性。 車身振動(dòng)模型 汽車是一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)，為了分析問(wèn)題的方便，將其簡(jiǎn)化成接近實(shí)際情況的單質(zhì)量系統(tǒng)的自由振動(dòng)，圖 21是分析車身振動(dòng)的單質(zhì)量系統(tǒng)模型，它是由車身質(zhì)量 M 和彈簧剛度 K，減振器阻尼系數(shù)為 y 的懸架組成。 為了檢驗(yàn)該系統(tǒng)的減振效果和分析彈簧的受力，則需計(jì)算彈簧振子系統(tǒng)的振幅。由下式計(jì)算 cmc12P fr g? 12 2 7 4 1 0 .6 9 .8 0 .1 2 0 5? ? ? ?=（ 25） 按圖 2和（ 25）式，懸架臨界阻尼系數(shù)為 /cr N S m? 。 減振器是懸架的主要阻尼元件。一般把復(fù)原和壓縮行程阻尼系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)地作如 下分配： (0. 35 ~ 0. 5)yfrr? （ 28） 按（ 28）式，懸架壓縮行程阻尼系數(shù)為 /yfr r N S m?? 彈簧振子在震動(dòng)平衡點(diǎn)處的懸架質(zhì)量垂直振動(dòng)速度 V ,由下式計(jì)算 002V f n?? （ 29） 式中： 0f — 受迫振動(dòng)的振幅。 在分析減振器及懸架系統(tǒng)受力時(shí)，應(yīng)該考慮以下三種極限工況。 xzFF?? =?= （ 2）側(cè)向力 yF 最大，縱向力 xF =0，此工況意味著側(cè)滑發(fā)生。 外輪和內(nèi)輪上的側(cè)向力 0 0 1yzFF?? = （ 214） 1yj yjFF?? = （ 215） （ 3） 垂直力 zF 最大，此時(shí)縱向力乓 xF =0，側(cè)向力 yF =0，對(duì)應(yīng)汽車通過(guò)不平路面。 主要尺寸的選擇 活塞桿直徑的確定 對(duì)于 只受垂直力的減振器 (如圖 23 所示 )，活塞桿屬細(xì)長(zhǎng)桿，當(dāng)壓力接近某一臨界時(shí)，桿將產(chǎn)生縱向彎曲，其撓度值將 隨壓縮載荷的增加而急劇增大，以至屈曲破壞。 4JdK A?? （ 220） E—— 彈性模量， 3206 10 pEM?? m—— 柔性系數(shù)，中碳鋼取 85 當(dāng)活塞桿細(xì)長(zhǎng)比 LK ＜ mn時(shí)， 其臨界載荷為 21KfcAPaLnK? ??? ???? （ 221） 式中 : fc —— 材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，中碳鋼取 490MPa； a —— 實(shí)驗(yàn)常數(shù)，取 1/5000； A—— 活塞桿截面 面積 ( 2m )。 經(jīng)計(jì)算，得到活塞桿直徑 D。本次設(shè)計(jì)最細(xì)出為活塞桿與活塞連接處，考慮受力情況及便于選取標(biāo)準(zhǔn)件，取活塞桿直徑為 20cm。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 工作缸直徑的確定 確定工作缸直徑主要從以下三方面考慮 （ 1） 工作缸內(nèi)油壓大小 （ 2）閥系直徑方向結(jié)構(gòu)尺寸 （ 3）成本 減振器伸張阻尼力 24P DFP??? (223) 減振器壓縮阻尼力 22()4f DdFP? ??? （ 224） 式中 : D—— 工作缸直徑 (mm)； d—— 活塞桿直徑 (mm)。 為了獲得一定的阻尼力，系統(tǒng)油壓設(shè)計(jì)得越高，工作缸直徑可越小，有利于降低成本，但易泄漏，密封困難。 cmc12P fg? ? 12 1 2 6 1 1 .9 4 9 .8 0 .1 2 0 5? ? ? ?=（ 225） 1 1 2 6 1 1 .9 4 1 2 6 1 1 .9 4JF v N?? ? ? ? （ 226） ? ?24JF PD? ? （ 227） ? ?4 JDFP?? = 4 1 2 6 1 1 .9 43 .1 4 7 0 0 0 0 0 0 ?? = （ 228） 式中 : ??P —— 許用壓力，允許范圍 5一 7MPa，取 7MPa。 故取工作缸 內(nèi)徑 為 ? 50mm 工作缸壁厚一般取 12mm，直徑小取下限，直徑大取上限。 壓縮到最短行程時(shí)長(zhǎng)度為 380mm。貯存的工作液越多，越有利于油液散熱，但需貯油空間增大，相應(yīng)的成本增加。 (2)貯 油 空間的確定 工作缸與貯油筒之間的環(huán)形空 間稱之為貯油空間，減圖 24 儲(chǔ)油筒 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 振器裝配時(shí)，一般處于壓縮極限位置，此時(shí)貯油筒內(nèi)氣壓等于常壓，當(dāng)活塞桿拉伸時(shí)，貯袖筒內(nèi)油液將補(bǔ)充到工作腔內(nèi)活塞桿體積所占的空間。貯油簡(jiǎn)空間越大，所存空氣越多，壓力變化越小，越有利于底閥補(bǔ)償油液，但其體積大，整車布置困難，成本也增加，一般地 4C DVS??? (230) 式中： CV —— 貯油空間； 39。39。()4c DDVL? ??? 39。2 39。24 1( ) 3CV D LD? ?? mm? 取直徑為 ? 70mm 39。2D —— 工作缸外徑； 39。 油量變化量為 22 33 . 1 4 2 0 1 8 0 5 6 5 2 0 5 6 . 2 ( )44d S m m m L? ?? ? ? ? ? 貯 油 空間 39。 本次設(shè)計(jì)減震器尺寸參數(shù)如下： 活塞桿直徑 20d mm?? 工作缸外徑 39。壓縮時(shí)下腔的油液經(jīng)流通閥充入上腔。 1活塞； 2螺母； 3活塞桿； 4 圓柱彈簧； 5伸張閥； 6流通孔； 7伸張閥彈簧； 8流通孔； 9流通閥； 10流通閥限位環(huán) 圖 25 活塞閥系 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 活塞 1 通過(guò)螺母 3固定在活塞桿 2 的下端。在活塞 1 的 頂端和 閥盤 5接觸處 存在縫隙 4s 。當(dāng)活塞上移時(shí)，油液通過(guò)固定油道以及當(dāng)閥盤被頂開(kāi)伸張閥中流出，伸張時(shí)的阻尼力大小 : （ 1） 當(dāng)活塞低速時(shí)，阻尼力由固定通道決定。 1S 環(huán)縫接近細(xì)長(zhǎng)孔，其壓力差按下式計(jì)算： 41QLP A??? （ 232） 4A —— 導(dǎo)向座襯套與活塞桿之間環(huán)縫截面積； ? —— 工作液動(dòng)力粘度指數(shù)； L—— 導(dǎo)向座襯套長(zhǎng)度。 1S 大小受制件精度影響較大，制造精度比較好的活塞桿直徑公差為 ，導(dǎo)向座孔公差 +，襯套壁厚公差 ，這樣 1S 環(huán)縫間隙將在 間變動(dòng)，如活塞桿直徑為 18? ，極限狀態(tài)壓力差將相差 : 39。 4 2 2 41() ( 2 0 .1 2 2 0 ) 8 1 .6 5 ( )( 2 0 .0 4 2 0 )APPA??? ? ? 倍 （ 233） 因此提高制造精度，保持穩(wěn)定的環(huán)縫 s 間隙將是保證低速外特性穩(wěn)定的主要 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 手段。 （ 2） 當(dāng)活塞中速運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要取決于閥盤的開(kāi)度，即由彈簧 4的剛度和預(yù)緊力決定。 （ 3） 當(dāng)活塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，閥口開(kāi)度很大，孔 6參與節(jié)流。 綜合考慮這些因素，可以調(diào)節(jié)出任一種需要的阻尼特性曲線。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 在壓縮階段 ，一小部分油液通過(guò) 5周圍的環(huán)縫 4S 流回。閥片 9是一個(gè)較薄的圓盤，僅作單向閥用。壓緊力由較軟的 原片 彈簧 7提供。 在壓縮階段，下腔油液頂開(kāi)閥片及閥墊，流回上腔，由于該閥系伸張，流通閥共用一個(gè) 通道，這樣就能將積留在閥系上的污物自動(dòng)地沖走， 因此此閥系構(gòu)成自清潔閥系。在伸張過(guò)程中，補(bǔ)償閥開(kāi)啟，將貯油缸筒內(nèi)的工作液補(bǔ)充到工作腔內(nèi)。 底閥體 1上開(kāi)有兩排小孔 2 及 3，閥片 4上開(kāi)有固定通道。 (2)當(dāng)活塞向下中速運(yùn)動(dòng)時(shí)，較高的油液壓力使閥片 5 向下 移動(dòng) ，從而形成環(huán)縫道 4S 。 (3)當(dāng)活塞向下高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，孔 4S 也起節(jié)流作用，此時(shí)阻尼特性由 2 及 4S 共同決定。 當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，貯油筒中的油液推開(kāi)彈簧 6，補(bǔ)償?shù)焦ぷ髑弧? 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 活塞加工工藝過(guò)程 零件圖如圖 32所示 毛坯：鍛造 45 工藝路線： 10 粗銑左端面 ； 20 粗銑右端面 ； 30 鉆中心孔 ； 40 粗 車 左端面凹槽 ； 50 粗車右端凸臺(tái)； 60 半精 車 左端面凹槽 ； 70 精 車 左端凹槽 ； 80 鉆組合孔； 90 粗磨中心孔、活塞外圓 ； 100 半精磨中心孔、活塞外圓； 110 精磨外圓。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 伸張閥加工工藝過(guò)程 零件圖如圖 34所示 毛坯：鍛造 45 工藝路線： 10 粗銑左端面 ； 20 粗銑右端面、半精銑右端面 ； 30 半精銑左端面 ； 40 鉆中心孔 ； 50 粗車外圓；