摩托車前減震器的設(shè)計(jì)

摩托車前減震器的設(shè)計(jì),摩托車前減震器的設(shè)計(jì),摩托,車前,減震器,設(shè)計(jì) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 緒論 世界上第一個(gè)有記載、比較簡(jiǎn)單的減震器是1897年由兩個(gè)姓吉明的人發(fā)明的。他們把橡膠塊與葉片彈簧的端部相連，當(dāng)懸架被完全壓縮時(shí)，橡膠減震塊就碰到連接在汽車大梁上的一個(gè)螺栓，產(chǎn)生止動(dòng)。這種減震器在很多現(xiàn)代汽車懸架上仍有使用，但其減震效果很小。 機(jī)動(dòng)腳踏兩用車實(shí)際上是內(nèi)燃機(jī)技術(shù)與自行車技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它開(kāi)辟了摩托車的實(shí)用時(shí)代。隨著摩托車的快速和適應(yīng)野外行駛的需要，必須提高車輛對(duì)路面的緩沖能力。早在1899年，貝勞摩托車上開(kāi)始用了彈性后懸掛裝置，后來(lái)比利時(shí)型摩托車采用了前輪彈性懸掛，以及英吉安C摩托車采用的前、后輪彈性懸掛均可算作早期摩托車懸掛裝置的杰出代表。 特別是二輪摩托車在操作性、穩(wěn)定性、舒適性方面，與懸掛裝置有著重要的關(guān)系。1990年就開(kāi)始在前輪采用金屬?gòu)椈蓮埩Φ碾p向、平行連接裝置，30年代便發(fā)明了利用管內(nèi)粘性機(jī)油的液壓減震器。1995年后前輪懸掛裝置就采用了伸縮管式和底部杠桿式兩類前叉。在伸縮筒式前叉、望遠(yuǎn)鏡式的二個(gè)筒內(nèi)由于有螺旋彈簧和油缸，加工精度要求高，生產(chǎn)效率很低，阻礙了發(fā)展和應(yīng)用。1960年二輪摩托車的大批量生產(chǎn)，底部杠桿式前叉處于全盛時(shí)期，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。后來(lái)伸縮筒式前叉又重新上市，用于當(dāng)時(shí)盛行一時(shí)的兩輪賽車上，伸縮筒式前叉優(yōu)秀的行駛性能方被充分證明。因此，大批量生產(chǎn)的摩托車也競(jìng)相采用伸縮筒式前叉，而且由于加工技術(shù)的提高，伸縮筒式生產(chǎn)精度也得到了保證。所以，至今為止，各種型式的兩輪摩托車都采用伸縮筒式前叉。 1910年開(kāi)始對(duì)后輪懸掛裝置的要求也迫切了，由于全鏈條傳遞驅(qū)動(dòng)力，后輪必須采用長(zhǎng)距離的固定方式。所以車體的緩沖僅只在坐墊下面安裝有一金屬?gòu)椈伞?950年才開(kāi)始有正式的后懸掛裝置。最初稱為滑栓式，并嘗試采用搖臂式。50年代后半期才確立了搖臂式后懸掛裝置，即是現(xiàn)代兩輪摩托車的后懸掛裝置的基礎(chǔ)。 同樣，為了提高行駛穩(wěn)定性、乘坐舒適性，后輪行程逐年增大，減震器組件行程在結(jié)構(gòu)上受到了限制。因此前傾后減震器、后減震器組件安裝位置前移等，用以增大杠桿比的方法增大后掄幸臣。進(jìn)入70年代又開(kāi)發(fā)了裝有單減震器的單減震系統(tǒng)，特別是1973年開(kāi)始用與越野車之后，公路賽車，大型運(yùn)動(dòng)車均很快地采用了這種單減震器后懸掛系統(tǒng)。 兩輪摩托車，其發(fā)動(dòng)機(jī)排量從50的家用車到1500的大型旅游車。對(duì)懸掛裝置，根據(jù)不同排量、不同用途的車輛的要求，其設(shè)計(jì)的方法各有不同，但又存在有共同之處，即最近的懸掛裝置將行駛穩(wěn)定性、操終性、舒適性都放在主要位置上。 大部分兩輪車還是采用液壓式伸縮式前叉，除了要求完全吸收較大的沖擊，提高結(jié)構(gòu)剛度外，最后采用經(jīng)四氟乙烯（teflon）處理的金屬套筒用作滑動(dòng)表面，大大的減小了伸縮筒運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦。 兩輪車增大車輪行程就具有良好的舒適性，最近前叉行程增大為140～180mm，越野車可達(dá)300mm左右，且具有降低彈簧剛度、阻尼力的傾向，向提高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。當(dāng)然在不斷增大車輪運(yùn)動(dòng)行程，兩輪車在一人或二人乘坐的不同載荷條件下，車體下沉量是不同的。特別是制動(dòng)時(shí)由于重心前移，車體姿勢(shì)變化更大。采用空氣調(diào)節(jié)式的油氣懸掛裝置或抗“點(diǎn)頭”裝置的懸掛裝置，可以有效地防止緊急制動(dòng)時(shí)的車體前傾變化。 自從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，幾乎每年都有幾十項(xiàng)減震器專利出現(xiàn)，表1是《汽車文摘》摘錄的汽車懸架減震器專利技術(shù)的統(tǒng)計(jì)，其中在美國(guó)申請(qǐng)的專利技術(shù)尤為多，且專利申請(qǐng)人大多是日本的公司和個(gè)人。國(guó)內(nèi)外減震器產(chǎn)品在許多方面存在著較大的差距：（1）產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與性能方面（減震器的可拆性與速度特性間的差距）；（2）制造技術(shù)與工藝設(shè)備方面（原材料、減震油、橡膠制品、連桿制造工藝、沖壓工藝、粉末冶金制造工藝、貯油筒制造工藝等方面的差距）；（3）測(cè)試手段方面；（4）總成裝配方面，此外，由于轎車減震器是作為一個(gè)不可拆元件整體出廠銷售的，一旦其中某個(gè)小零件發(fā)生失效，整個(gè)減震器也就報(bào)廢了，因而減震器技術(shù)的發(fā)展和研究應(yīng)該成為我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展和水平提高的一個(gè)重要課題。 我國(guó)自1957年7月洪都機(jī)械廠成功地仿制M72型邊三輪摩托車，揭開(kāi)了我 國(guó)生產(chǎn)摩托車的歷史以來(lái)，到1978年摩托車生產(chǎn)量為1.2萬(wàn)輛。改革開(kāi)放以來(lái)， 我國(guó)摩托車生產(chǎn)量得到了飛速增長(zhǎng)，品種不斷增多。目前在我國(guó)已形成了自己摩 托車工業(yè)生產(chǎn)體系，到1995年的生產(chǎn)量超過(guò)700萬(wàn)輛，已成為世界上第一摩托車生產(chǎn)國(guó)。與摩托車生產(chǎn)相適應(yīng)的減震器產(chǎn)量已達(dá)1500萬(wàn)支，能生產(chǎn)9大系列50余種型號(hào)，基本滿足了我國(guó)摩托車生產(chǎn)的發(fā)展需要，部分產(chǎn)品已達(dá)到了國(guó)際同類產(chǎn)品水平，為我國(guó)摩托車工業(yè)的技術(shù)水平提高和發(fā)展打下了基礎(chǔ)。 2 總體方案設(shè)計(jì) 2.1研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案 研究?jī)?nèi)容： （1）減震器整體方案分析與設(shè)計(jì) （2) 摩托車減震器系統(tǒng)的彈簧特性 ①摩托車懸掛裝置的撓度 ②摩托車懸掛裝置的理想彈簧特性 ③摩托車懸掛裝特性置的實(shí)際彈簧 （3) 彈簧的材料及工藝 ①?gòu)椈刹牧系倪x用 ②彈簧的制造工藝 （4) 減震器的速度特性及阻尼力 ①節(jié)流閥的壓力特性 ②減震器的速度特性 ③減震器阻尼力產(chǎn)生原理 實(shí)驗(yàn)方案： 前減震器有很多種，常見(jiàn)的有彈簧空氣阻尼式前叉、彈簧液力阻尼式減震器、油—?dú)馍炜s式減震器等。 其中彈簧空氣阻尼式前叉雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，但是它是以活塞管之間的間隙為空氣阻尼的雙向用途減震器，所以起減震效果不及其他結(jié)構(gòu)的理想。然而油—?dú)馍炜s式減震器的減震效果都很佳，甚至達(dá)到理想的減震效果，增加了舒適性和安全性。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，大都用在大型或高級(jí)二輪車上，如雅馬哈XJ750型、XJ750EⅡ，鈴木GS750型賽車等。 而彈簧液力阻尼式減震器不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，而且減震效果好，所以我將采用彈簧液力阻尼式前減震器作為我的實(shí)驗(yàn)方案。 2.2工作原理 彈簧液力阻尼式減震器是摩托車目前使用最為普遍的減震器。其工作原理簡(jiǎn)要介紹如下。 液壓阻尼式減震器的結(jié)構(gòu)與吸入式泵基本相似，不同之處只是液壓減震器的缸體上端是封閉的，且在閥門上留有小孔(如圖2-1所示) 圖2-1液力阻尼式減震器工作原理 當(dāng)摩托車前輪遇到凸起的路面而受到?jīng)_擊時(shí)，貯油筒被壓縮，減震彈簧也被壓縮，固定在貯油筒內(nèi)部的減震桿組合也隨之上移，而工作缸不動(dòng)，于是工作缸下方的容積縮小，油壓升高，油液便進(jìn)入緩沖彈簧所在的空腔，同時(shí)油液也從減震桿下端的兩個(gè)小孔進(jìn)入減震桿內(nèi)部，這時(shí)油液流動(dòng)阻力較小，減震彈簧起主要減震作用。如果當(dāng)前輪受到較嚴(yán)重沖擊時(shí)，減震彈簧被迅速壓縮，為了增加彈簧的剛度，我采用了變節(jié)距的設(shè)計(jì)方案，其彈簧是由兩斷不同節(jié)距的圓柱彈簧組合而成，所以其彈簧特性為兩段直線組成，隨著小節(jié)距彈簧依次被壓并圈，使彈簧的剛度迅速增大，這樣不僅減小了懸掛裝置在動(dòng)繞度終點(diǎn)的沖擊，而且減小摩托車高度隨載荷的變化。 當(dāng)前輪遇到凹下的路面時(shí)，由于減震彈簧和車輪等重量作用，貯油筒向下移動(dòng)，工作缸下方的容積增大，壓力減小，緩沖彈簧所在的空腔容積縮小，壓力升高，油液從減震桿中部的小孔進(jìn)入減震桿內(nèi)部，同時(shí)油液從減震桿下端的兩個(gè)小孔進(jìn)入工作缸下方的空腔這時(shí)油液流動(dòng)受到很大的阻力，這樣對(duì)減震彈簧回彈起了阻尼作用，從而起了減震作用。 3 摩托車減震器的功能和結(jié)構(gòu)形式 3.1減震器的功能 減震器又稱緩沖器。它的功能是緩和由于路面不平引起的沖擊，衰減摩托車的振動(dòng)；提高乘坐舒適性，保護(hù)貨載；減低車體各部分的動(dòng)應(yīng)力，增加零件的壽命；加強(qiáng)輪胎的附著性，有助于摩托車的操縱性、穩(wěn)定性。 減震器的機(jī)能是利用流體通過(guò)孔、隙產(chǎn)生的粘性阻力。采用的工作流體有氣體、液體，由于氣體粘度太小故很少采用。通常用液體，其粘度雖隨溫度變化較大，但如果使液體在紊流下工作，作為運(yùn)動(dòng)速度的函數(shù)的阻尼力可以保持穩(wěn)定。 和固體摩擦減震器相比，利用液體紊流阻力的減震器，在一定阻尼力和吸收能量的條件下，質(zhì)量小，尺寸小，并在相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)具有能任意規(guī)定阻尼力對(duì)工作速度的關(guān)系等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在液力式減震器是摩托車唯一的實(shí)用型的減震器。 3.2摩托車前減震器的結(jié)構(gòu)形式 3.2.1.彈簧空氣式 上部外筒和下聯(lián)板焊接或直接彎成叉形與轉(zhuǎn)向立柱焊接（圖3-1），其內(nèi)部安裝有彈簧及前叉筒。前叉筒通常采用樹(shù)脂襯套（封有潤(rùn)滑脂）在外部?jī)?nèi)部滑動(dòng)，筒壁間的摩擦產(chǎn)生阻尼力。當(dāng)彈簧壓縮到極限時(shí)，其中間的限位橡膠塊也被壓縮，減緩了彈簧進(jìn)一步被壓縮時(shí)的沖擊。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕、價(jià)廉、被輕便車廣泛采用。 圖3-1彈簧空氣式前減震器 1-前叉筒；2-彈簧；3-限位塊；4-轉(zhuǎn)向立柱；5-外筒 3.2.2.單筒伸縮式 如圖3-2所示：無(wú)縫鋼管的外筒用以固定前軸；內(nèi)筒被上、下聯(lián)板所夾緊，在其下端設(shè)計(jì)有鑄造或燒結(jié)合金的活塞，活塞上部設(shè)計(jì)有閥片。當(dāng)活塞在外筒內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，油液通過(guò)活塞及內(nèi)管上的阻尼孔產(chǎn)生阻尼力。彈簧安裝在內(nèi)筒外側(cè)。當(dāng)內(nèi)筒向下運(yùn)動(dòng)接近外筒底部時(shí)，其底部的內(nèi)孔被油孔擋銷插入，對(duì)減震油產(chǎn)生很大的節(jié)流作用。正是這個(gè)節(jié)流阻尼力相當(dāng)于組合式彈簧特性曲線中上升段，吸收了最后的沖擊，防止了內(nèi)筒與外筒底部的剛性碰撞。由于價(jià)格比較便宜，一般為二輪車所用。 圖3-2單筒伸縮式前減震器 1-彈簧；2-內(nèi)筒；3-外筒； 圖3-3雙筒伸縮式前減震器 4-活塞；5-檔銷 1-活塞桿（芯管）；2-襯套； 3-外筒；4-活塞；5-內(nèi)管 3.2.3. 雙筒伸縮式 如圖3-3所示： 剛制內(nèi)筒在外筒中滑動(dòng)，內(nèi)筒下端的內(nèi)側(cè)裝有襯套，在襯套內(nèi)側(cè)裝有固定于外筒底部的活塞桿和活塞，在活塞桿管壁上設(shè)計(jì)有阻尼孔和活塞一起產(chǎn)生的阻尼力。一般外筒采用鋁合金。由于彈簧安裝在內(nèi)側(cè)（下端以活塞為支承），外觀就顯得輕便，因此大多用于大型二輪車。 3.2.4. 油—汽伸縮式 其結(jié)構(gòu)（圖3-4）與雙筒伸縮式前減震器相同，在內(nèi)部上部設(shè)計(jì)有密封的氣室，采用了具有不同耐壓形式的油封。由非常柔軟的金屬?gòu)椈珊涂諝鈮毫π纬傻慕M合彈簧，使減震器具有非常優(yōu)良的彈簧特性。左、右前叉內(nèi)筒的氣室是連通的，使左右空氣壓力相等，以達(dá)到調(diào)節(jié)左、右叉阻尼力的目的。轉(zhuǎn)動(dòng)外筒下側(cè)的手柄油缸內(nèi)設(shè)計(jì)有旋轉(zhuǎn)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，即改變油缸的阻尼孔徑，以達(dá)到調(diào)整阻尼力。另外在內(nèi)筒上端設(shè)有彈簧調(diào)節(jié)裝置，即可根據(jù)彈簧的初期負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整其預(yù)壓縮量。因此，此前減震器具有多種調(diào)節(jié)功能，可得到更完美的性能。但由于價(jià)格昂貴，常用于大型或高級(jí)二輪車。 圖3-4 油—汽伸縮式前減震器 1- 氣室；2-內(nèi)筒；3-外筒；4-制動(dòng)器；5-旋轉(zhuǎn)閥桿；6-釋放閥 3.2.5. 防下沉伸縮式前減震器 最近采用柔軟彈簧的二輪車，隨著制動(dòng)能力的提高，在緊急制動(dòng)或轉(zhuǎn)彎制動(dòng)時(shí)，車體前部會(huì)嚴(yán)重下降產(chǎn)生前減震器下沉現(xiàn)象。防下沉式前減震器即在外筒下部裝有師釋放閥，在機(jī)械或電磁操縱下，釋放閥可改變回油路徑，按照制動(dòng)力的增大比例來(lái)增大前減震器壓縮時(shí)的阻尼力，即能有效的防止下沉現(xiàn)象。圖3-4是防下沉伸縮式前減震器的一例。 4 摩托車減震器的主要特性 4.1摩托車減震器的彈簧特性 4.1.1摩托車懸掛裝置的撓度 （1）靜撓度: (mm) (4-1) 圖4-1懸掛及減震系統(tǒng) 稱為在質(zhì)量G（簧上載荷）作用下彈性元件的靜撓度，如圖4-1各種不同用途的摩托車，對(duì)其靜撓度要求也各不相同（表4-1），其中越野車要求最大。公路車次之，通用車較小。 表4-1 前、后懸掛裝置的靜撓度匹配，對(duì)摩托車行駛舒適性關(guān)系極大，一般要求前懸掛靜撓度大于后懸掛靜撓度，以減少縱向角振動(dòng)。 （2）動(dòng)撓度： 懸掛裝置的動(dòng)撓度是指摩托車在不平路面上行駛時(shí)，懸掛裝置在其動(dòng)載荷作用下的變形量。 動(dòng)撓度通常按其響應(yīng)的靜撓度值的一定比例來(lái)選?。? 通用車：=（0.5～0.7） (4-2a) 公路車：=（0.5～0.7） (4-2b) 越野車：=（0.5～0.7） (4-2c) 4.1.2摩托車懸掛裝置的理想彈簧特性 摩托車的彈性元件幾乎只采用剛質(zhì)螺旋彈簧最簡(jiǎn)單的螺旋彈簧是截面圓柱形的具有“線形”（剛度不變）的螺旋彈簧，如圖4-2所示。 P（N） 圖4-2彈性元件的特性 f（mm） 然而，摩托車在行駛過(guò)程中則要求彈性元件是變剛度的，而且剛度隨負(fù)荷增加是遞增的，以便在不同的負(fù)荷下，使摩托車的車身的固有頻率接近恒定。 因此，為了獲得摩托車的最佳舒適性，摩托車減震器緩沖彈簧應(yīng)具有的理想彈性特性是（如圖4-3所示）： （1）彈簧剛度不應(yīng)是常數(shù)，彈性元件應(yīng)是變剛度的。在壓縮時(shí)剛度逐漸增大，復(fù)原時(shí)剛度也應(yīng)逐漸增大，具有漸進(jìn)式彈性特性。這樣不僅可減少在動(dòng)撓度終點(diǎn)時(shí)的沖擊，而且還可減少摩托車車身高度隨載荷的變化； （2）從設(shè)計(jì)位置（靜撓度）起，在相當(dāng)于60%的動(dòng)撓度的壓縮和伸張的變形范圍內(nèi)，其剛度應(yīng)為常數(shù)，或者變化不大于20%，以保證摩托車在平坦路面上行駛的舒適性； （3）當(dāng)超過(guò)60%的動(dòng)撓度范圍后，由于彈簧剛度是遞增的，即當(dāng)載荷增加時(shí)，彈簧的附加靜態(tài)壓縮是盡量小，以適應(yīng)摩托車載荷變化較大的特點(diǎn)，一般最大動(dòng)撓度處的容許載荷可達(dá)靜載荷的3～4倍； （4）在靜載荷為半載的情況下，要求靜撓度保持不變。因此，應(yīng)合理地選擇好靜撓度附近的懸掛剛度，以保證摩托車經(jīng)常在靜撓度附近工作時(shí)的小幅度振動(dòng)。 圖4-3理想的彈簧特性 各種車輛根據(jù)其使用目的則要求的彈性特性各有不同。 以乘坐舒適性為目的的車輛，彈簧應(yīng)調(diào)節(jié)得柔軟一些，以滿足反映快，即使是在不平路面上也應(yīng)具有良好的舒適性。 以行駛安全性為目的的車輛（公路賽車）彈簧剛度大，其剛度應(yīng)隨載荷而遞增，以至于在受到很大沖擊時(shí)，可避免因彈簧伸縮量過(guò)大，導(dǎo)致車輪離地，影響其加速性和附著性能（特別是傾向附著性能），以保證行駛的安全性和穩(wěn)定性。即使是高級(jí)賽車，一般將彈簧剛度調(diào)得很“硬“，當(dāng)其在不平路面上行駛時(shí)，甚至在制動(dòng)力緩慢增加的情況下，前輪也會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的抱死現(xiàn)象，必須裝備“防抱”裝置。 4.2摩托車減震彈簧的材料及工藝 4.2.1彈簧材料的種類 （1）碳素彈簧鋼：碳素彈簧鋼是制造彈簧的主要鋼種。根據(jù)GB4357-84標(biāo)準(zhǔn)碳素彈簧鋼有65、70、75和85等，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜。鋼的純度和熱扎表面質(zhì)量不比合金彈簧鋼差，由于淬透性差所以適用于中小型摩托車。本次設(shè)計(jì)也將采用此類鋼種。 （2）合金彈簧鋼：在合金彈簧鋼中常加入合金元素錳、硅、鉻、釩等，主要用于提高淬透性，強(qiáng)化固溶體，細(xì)化晶體，改善其機(jī)械性能，提高屈強(qiáng)比（）。 按GB5218-85標(biāo)準(zhǔn)，合金彈簧鋼有50CrVA、65Mn、55Si2Mn、60Si2MnA等。硅錳彈簧鋼，將硅、錳同時(shí)加入鋼中，不僅能明顯地提高鋼的淬透性，而且經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，屈強(qiáng)比可提高85%以上，彈性極限也大大提高。同時(shí)，硅能增加彈簧鋼的低溫回火穩(wěn)定性，還提高鋼的抗氧化性。 4.2.2彈簧制造工藝 （1）冷卷成形工藝： 有芯軸卷簧工藝，在彈簧的卷制過(guò)程中，若卷制力越大，卷繞后反向轉(zhuǎn)動(dòng)的速度越高，轉(zhuǎn)數(shù)越多，則回彈量就越大。在實(shí)際生產(chǎn)中，確定回彈量的實(shí)質(zhì)就是確定卷簧芯軸的直徑。 （2）自動(dòng)卷簧工藝： 圖（4-4）是自動(dòng)卷簧機(jī)工作原理示意圖。金屬絲從材料架上引出后，首先經(jīng)校直機(jī)構(gòu)1、輥輪2，再經(jīng)導(dǎo)向板3進(jìn)入卷繞機(jī)構(gòu)。卷繞機(jī)構(gòu)由卷繞桿4、芯軸5和節(jié)距爪6組成。金屬絲進(jìn)入卷繞機(jī)構(gòu)后，被卷繞桿4頂住，然后沿兩個(gè)一般互成60°角的卷繞桿圍繞芯軸5做螺旋圓周運(yùn)轉(zhuǎn)，彎曲卷繞成螺旋形彈簧圈。彈簧節(jié)距的大小是由節(jié)距爪6控制的，它可以沿軸向運(yùn)動(dòng)，按照所設(shè)計(jì)的彈簧節(jié)距的尺寸調(diào)整位置。 控制凸輪軸，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈卷制一跟彈簧，卷制后的彈簧端部須磨平，磨平部分不少于圓周長(zhǎng)的3/4，端頭厚度不小于簧絲直徑的1/4，并保證兩端面有良好的平面度和與軸線的垂直度。 圖4-4 自動(dòng)卷簧機(jī)工作原理 1- 校直機(jī)構(gòu)；2-送料輥輪；3-導(dǎo)向板；4-卷繞桿； 5-芯軸；6-節(jié)距爪；7-切刀 4.3摩托車減震器的阻尼特性 摩托車減震器的阻尼特性包括摩托車減震器的阻力—速度特性和阻力—位移特性。 4.3.1阻力——速度特性 減震器阻尼力隨活塞速度的變化規(guī)律稱為減震器的阻力—速度特性，用下式表示： （N） (4-3) 式中：——阻尼系數(shù)； ——減震活塞的速度，m/s； ——活塞上阻尼空的特性指數(shù)。 值的大小是隨阻尼孔的大小、形狀及單向閥的形狀、剛度不同而變化的。當(dāng)阻尼孔足夠大時(shí)，可取=2；要使減震器的阻力隨所受外力成正比例的變化，則取=0.6～1.0。 摩托車減震器的阻力——速度特性常見(jiàn)的有三種形式（圖4-5），分別為二次方型（=2）、比例型（=1）、飽和型（=2/3）。其中二次方型，在活塞速度低時(shí)的阻力小，速度高時(shí)的阻力大，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛用于后減震器，舒適性比較好。對(duì)于高速高性能車輛常采用的比例型和飽和型，在較寬的振動(dòng)頻率范圍內(nèi)，減震器都具有足夠的阻力來(lái)抑制車輪產(chǎn)生的大的跳動(dòng)，能保持輪胎和地面見(jiàn)的良好接觸，因而有利于摩托車行駛穩(wěn)定性。 圖4-5三種阻尼特性 一般設(shè)計(jì)中常用比例型進(jìn)行計(jì)算。為了使摩托車獲得較好的穩(wěn)定性，行程中基本相等，或復(fù)原行程略大于壓縮行程；后減震器的阻力復(fù)原行程卻比壓縮行程大得多，見(jiàn)表4-2。而且不同用途的車輛也互相不相同，一般越野車、賽車要求大，通用車要求小。 表4-2 前減震器 后減震器 通用車 公路車 越野車 通用車 公路車 越野車 （N） 復(fù)原 50～100 120～300 10～160 300～600 400～800 500～1000 壓縮 35～70 85～230 70～120 20～50 60～120 100～150 表中為=0.3m/s時(shí)的阻力。 單向作用式液力減震器在受壓縮時(shí)，活塞上的單向閥完全打開(kāi)，其優(yōu)夜流動(dòng)通道很大，因此沒(méi)有壓縮阻力。 4.3.2阻力——位移特性 減震器作正弦相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻力隨其活塞位移的變化規(guī)律，稱為減震器的阻力—位移特性。 圖4-6表示速度特性飽和型的活塞，其阻力在壓縮行程和復(fù)原行程中的變化曲線。封閉曲線所圍成的面積表示減震器吸收外來(lái)振動(dòng)所做的功，所以此圖形也稱為減震器的示功圖。 當(dāng)減震器行程一定時(shí)，其振動(dòng)頻率增大，最大的阻力隨之增大，則示功圖面積也增大，說(shuō)明減震器衰減振動(dòng)的能力增大。圖4-4所示的示功圖中，頻率為85Hz的示功圖面積較大，即說(shuō)明衰減振動(dòng)的能力較大；頻率為60Hz示功圖面積較小，則衰減振動(dòng)的能力也相對(duì)較小。 圖4-6示功圖和速度特性 具有不同速度特性減震器的示功圖的形狀也各不相同，如圖4-7所示。若在減震器行程、振動(dòng)頻率相同的情況下，飽和型十公土面積最大，比例型次之，二次方型最小。 圖4-7不同速度特性的示功圖 a)二次方型 b)比例型 c)飽和型 當(dāng)振動(dòng)頻率一定時(shí)，減震器行程增大，其最大衰減力也隨之增大如圖4-8所示 ，同時(shí)示功圖面積也增大。 圖4-8定頻率變行程示功圖 4.4 摩托車減震器的阻尼力 4.4.1復(fù)原行程阻尼力計(jì)算 （1）活塞桿上小孔的流量 (4-4) 式中：——減震器油密度，； ——流量系數(shù)，0.60～0.75（常取0.7） ——A、B油腔壓力差， （2）活塞與缸壁之間縫隙h的流量 (4-5) 式中：——活塞公稱尺寸，m； ——活塞長(zhǎng)度，m ; ——活塞與缸壁之間平均間隙，m； ——活塞與缸壁之間相對(duì)速度，m/s； ——?jiǎng)恿︷ざ?，變壓器油?0.082N/（m·s） 相對(duì)偏心度（設(shè)=0） ——活塞與缸壁之間的偏心量。 （3）流入B腔的油與A腔的容積減少相等，則 阻尼力計(jì)算簡(jiǎn)圖 (4-6) 將上式整理得： (4-7) 式中： 解方程(4-5)得： 作用在活塞上的阻尼力 在復(fù)原行程中，，所以 則： （N） （4-8） 4.4.2壓縮行程阻尼力計(jì)算 （1）活塞阻尼孔和縫隙的流量 (4-9) 式中：n—活塞阻尼孔數(shù)； —閥片與活塞端面間隙，m。 —阻尼孔的長(zhǎng)度，m。 —阻尼孔中心到閥片邊緣的距離，m。 （2）活塞桿小孔的流量 (4-10) （3）活塞與缸壁縫隙h的流量 (4-11) （4）B腔流入A腔的流量等于A腔內(nèi)增加的容積，所以 (4-12) 將上式代入（4-10）式，得壓縮阻力 (4-13) 式中： 其它符號(hào)同前。 4.4.3減震器額定阻力 額定阻力系指減震器在規(guī)定的試驗(yàn)速度時(shí)所產(chǎn)生的阻力值，通常規(guī)定試驗(yàn)速度為0.3m/s和0.5m/s。 減震器的額定阻力分為復(fù)原阻力和壓縮阻力，它是減震器最重要的性能指標(biāo)，其大小范圍見(jiàn)下表 壓縮阻力可取復(fù)原阻力的0.1～0.4倍，其最大值不超過(guò)表4-3中的值。 表4-3 減震器額定阻力（N） 工作缸徑D 復(fù)原阻力p 壓縮阻力 工作行程s 16 85～480 25～100 43～70 20 364～590 80～120 64～85 22 480～680 100～150 72～93 25 700～1200 130～250 90～100 4.4.4示功圖 QC/T63—93摩托車減震器試驗(yàn)方法規(guī)定采用正弦（或余弦）激振方式，進(jìn)行減震器示功試驗(yàn)，則活塞與缸筒之間的相對(duì)位移也按正弦規(guī)律變化： (4-14) 式中：——活塞最大位移，m； ——活塞振動(dòng)的角頻率，rad/s, r——試驗(yàn)臺(tái)激振頻率，r/min。 活塞與缸壁之間的相對(duì)速度為： 所以： （m/s） (4-15) 聯(lián)立： (4-16) 取不同的t值，得出一系列的s和p值，在位移——阻力坐標(biāo)系中即可繪出理論示功圖，圖4-9所示為CY80前減震器示功圖 圖4-9 CY80前減震器示功圖 1—理論示功圖；2—實(shí)測(cè)示功圖 5 摩托車減震器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1摩托車減震器的主要零件結(jié)構(gòu)參數(shù) 航空航天工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HBm82-89（簡(jiǎn)稱航標(biāo)，后同）《摩托車筒式液壓減震器》對(duì)摩托車減震器的主要參數(shù)，技術(shù)要求作了明確的規(guī)定。 5.1.1工作缸徑D的確定 根據(jù)減震器的最大卸荷力和缸筒內(nèi)最大壓力強(qiáng)度來(lái)計(jì)算工作缸筒的直徑： D= (mm) (5-1) 式中：p—復(fù)原行程最大阻力，N； [p]—工作缸筒內(nèi)最大允許壓力，Mpa，一般取[p]=（0.3～0.6）Mpa； —活塞桿直徑與工作缸筒內(nèi)徑之比； 雙筒式，=0.4～0.5; 單筒式, =0.30～0.35. 在根據(jù)工作缸筒直徑系列（表5-1）進(jìn)行圓整。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了摩托車減震器工作缸筒直徑系列為16、20、22、25mm，一般根據(jù)摩托車的排量大小來(lái)選定（表5-1）。 表5-1 摩托車減震器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（mm） 公稱尺寸 工作缸直徑D 貯油筒外徑D 基準(zhǔn)長(zhǎng)度L 16 16 24 160 20 20 32 170 22 22 36 180 25 25 40 195 5.1.2貯油筒直徑D的確定 貯油筒直徑D=（1.38～1.45）D，壁厚4.0～7.0mm，貯油筒最大外徑D=（1.5～1.6）D，貯油筒外徑系列為24、32、36、40mm，當(dāng)然也有可能小于或大于系列值。貯油筒作用主要是貯存介質(zhì)油，除補(bǔ)償由于缸內(nèi)容積變化產(chǎn)生的外滲漏油外，還容納因溫升而保證產(chǎn)品主要指標(biāo)的前提下，貯油筒外徑應(yīng)稍大一些，對(duì)減震器貯油、散熱、改善吸震能力都是有益的。 5.1.3減震器基長(zhǎng)L的確定 減震器的基長(zhǎng)較長(zhǎng)，給摩托車設(shè)計(jì)總布置帶來(lái)一定程度的不便，但是基長(zhǎng)太短，必然會(huì)使部件過(guò)分簡(jiǎn)化而影響減震器的性能。減震器基長(zhǎng)為設(shè)計(jì)尺寸，它是減震器在壓縮到底時(shí)，二端吊環(huán)的中心距L與行程s的差值，即： L = L - S (mm) (5-2) 則減震器拉伸到最大長(zhǎng)度為： L = L + s (mm) (5-3) 還規(guī)定壓縮到底長(zhǎng)度L的允差為+3 mm，最大拉伸長(zhǎng)度L允差也為正值。 5.1.4工作行程S 摩托車減震器和彈簧組合為一體，行程為40～110mm，由于還有懸掛裝置杠桿比的因素，減震器行程甚至更小些。 表5-2 工作缸筒徑系及行程選定（mm） 前減震器 發(fā)動(dòng)機(jī)排量（cm） 通用車 越野車 工作行程 缸 徑 工作缸徑 缸 徑 50～90 70～90 22 200～230 26 100～125 90～100 Φ26 230～250 30 250～500 100～120 30 39 250～280 Φ43 600～750 100～120 270～290 800～1000 120～140 280～300 根據(jù)給定的已知條件工作行程S=50±1mm和發(fā)動(dòng)機(jī)排量為125cm，以及上面所描述的選擇方法，在通過(guò)對(duì)照以上表5-1和表5-2確定：取工作缸徑D=22mm，則取貯油筒外徑D=40mm，取壁厚7mm，則D=26 mm，基長(zhǎng)L=195mm。 5.2摩托車減震器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.2.1彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 在根據(jù)普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列（摘自GB/T1385—1993）（部分） 表5-3 彈簧絲直徑d/mm 第一系列 0.45 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 1.6 2 2.5 3 3.5 4 4.5 第二系列 0.32 0.55 0.65 1.4 1.8 2.2 2.8 3.2 5.5 6.5 7 9 彈簧中徑D/mm 8 8.5 9 9.5 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40 42 45 48 50 52 55 58 有效圈數(shù)n/圈 壓縮彈簧 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 10 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15 16 18 20 22 25 28 30 自由高度H/mm 壓縮彈簧 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 450 480 500 520 550 580 600 由于彈簧內(nèi)徑D=彈簧中徑D-簧絲直徑d，通過(guò)參考同類摩托車型和實(shí)地考察 ，及參照上表5-1和表5-5，確定了以下彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)，如表5-4所示 表5-4 彈簧直徑d(mm) 有效圈數(shù)n 彈簧中徑（密圈）D(mm) 3.5 76 18 其中有效圈數(shù)76圈包括：密圈n=40圈、節(jié)距t=5mm； 稀圈n=36圈、節(jié)距t=8mm。 （1）彈簧自由長(zhǎng)度的計(jì)算： 參照摩托車技術(shù)第2004/05期中彈簧的計(jì)算及根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·單行本·彈簧（簡(jiǎn)稱手冊(cè)，后同）的第19頁(yè)表7-2-14中介紹的計(jì)算公式：當(dāng)壓縮彈簧兩端圈磨平并緊，且支承圈為1圈時(shí)： 總?cè)?shù)n= n+2=76+2=78 自由高度 H= n t+ n t+1.5d (5-4) =40×5+36×8+1.5×3.5≈493mm 壓并高度H=（n+1.5）d=（76+1.5）×3.5≈271mm （2）螺旋伸角：=arctan(t/D) （5-5） =arctan(5/3.14×18)=5.06° =arctan(8/3.14×18)=8.06° （3）簧絲長(zhǎng)度L： 圓柱螺旋彈簧L=Dn/(cos) (5-6) L=L+L L=3.14×18×40/（cos5.05）≈2521.8mm L=3.14×20×36/ (cos8.06)≈2283.4mm 所以L= L+ L≈4805.2mm （4）計(jì)算彈簧剛度：k=Gd/(8nD) (5-7) 式中：k為錐圈剛度（N/mm）、d為簧絲直徑(mm)、n為工作圈數(shù)、D為彈簧中徑(mm)、G為彈簧材料的剪切彈性模數(shù)，取78400MPa。 k=78400×3.5/(8×40×18)=6.3040N/mm 1/ k=0.1586 k=78400×3.5/(8×36×20)=7.0045N/mm 1/ k=0.1428 彈簧的總剛度（合成剛度）1/k1 = 1/ k+1/ k=0.3014 (5-8) k1 ≈3.3 N/mm 密圈壓并后，余下的剛度就是稀圈的剛度 K2= k≈7 N/mm 密圈壓并時(shí)的最大變形量 f m。max=（t-d）n=(5-3.5)×40=60mm (5-9) 按照彈簧受力變形公式: F=kf (5-10) 則： F3= k f m。max=6.3040×60=378.24 N 此力使稀圈被壓縮長(zhǎng)度= F3/ k≈54 mm (5-11) 拐點(diǎn)變形長(zhǎng)度： f3 = 密圈最大變形量+稀圈在該力的變形量 = 60+54=114mm 工作圖見(jiàn)圖5-1，其繪制過(guò)程如下： 1.預(yù)壓長(zhǎng)度H≈460 mm，如果沒(méi)有實(shí)物參照，通常取某一規(guī)定范圍值或由自己設(shè)計(jì)的預(yù)壓長(zhǎng)來(lái)決定。 F=k (H-H)=3.3×(493-460)≈109 N (5-12) 2.彈簧在拐點(diǎn)處的壓縮高度： H= H- f=493-114=379mm，F(xiàn)3≈378 N (5-13) 3.彈簧壓縮到極限的長(zhǎng)度 H=340mm； F=F+ K2（H3- H5） (5-14) F=378+7×（379-340）=651N 彈簧的極限長(zhǎng)度是彈簧的預(yù)壓長(zhǎng)度減去活塞桿最大行程值，根據(jù)活塞長(zhǎng)度、阻尼筒長(zhǎng)度及減震墊計(jì)算得出。 4.F、F的力值及彈簧壓縮長(zhǎng)度分別取F～F和F～F及其相應(yīng)長(zhǎng)度的中間值。 圖 5-1彈簧工作特性圖 5.校核壓并長(zhǎng) 減震彈簧全壓并長(zhǎng)度：Hb=dn+1.5d≈271 mm；它距離彈簧壓縮極限長(zhǎng)度(340mm)還有69mm，應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題。 6．校核扭應(yīng)力（ζ） ζ=8 FKC/（d2） MPa (5-15) 式中： C為旋繞比，C=D／d=18／3.5 =5.1； (5-16) K為曲度因子，K=(4C一1)／(4C一4)+0．615／C (5-17) =1.16+0.11≈1.2968 ζ=8×651×1.2968×5.1／(3．14×3.52 )=890 MPa 許用扭應(yīng)力ζ通常在800 MPa左右（ζ=0.5σb），它隨材料、簧絲直徑和彈簧中徑的不同而異。此處雖然超出，但因減震器不常在極限狀態(tài)下工作，故可以使用。 5.2.2減震彈簧按實(shí)際工作狀態(tài)繪圖的優(yōu)點(diǎn) 1)可對(duì)該支彈簧工作狀態(tài)一目了然。如預(yù)壓力多大、行程多長(zhǎng)、最大壓縮力膨大(影響扭應(yīng)力和永久變形)、剛度k，、 多大及離拐點(diǎn)位置和離壓并長(zhǎng)還有多遠(yuǎn)等。 2)可對(duì)配套廠的信息(如彈簧硬了、軟了、承載力不足等)迅速改進(jìn)，以滿足用戶要求。 3)繪圖多了，可對(duì)踏板、彎梁或騎式車的上述各值有一個(gè)由小到大變動(dòng)的概念，各系列車有一定范圍，不管是測(cè)繪還是設(shè)計(jì)都能做到心中有數(shù)。 5.2.3減震器減震桿（活塞+活塞桿） 前減震器減震桿一般將活塞和桿分成兩個(gè)零件加工然后在經(jīng)鉚接成為一個(gè)整體，目前要求活塞和桿制成整體。如圖5-2所示： 圖5-2 前減震器減震桿 其中活塞桿主要承受來(lái)至活塞和接頭的壓縮和拉伸載荷，必須具有足夠的強(qiáng)度。 減震器活塞桿直徑d=（0.40～0.55）D，常用6～12mm。直徑過(guò)小抗壓（拉）強(qiáng)度較低，則影響減震器的橫向剛度。 活塞桿采用35、40、45、40Cr等冷拉圓鋼制成，硬度為HRC18～35表面鍍鉻，鍍鉻層硬度為HRC30～55。前叉可用45鋼，調(diào)質(zhì)及表面處理。 圖中，前減震器活塞桿設(shè)計(jì)成空心管，在管壁上在接近底部處開(kāi)用兩個(gè)補(bǔ)償孔，在活塞附近處開(kāi)有兩阻尼小孔。兩阻尼小孔離活塞越遠(yuǎn)，在復(fù)原行程中上腔形成的被壓區(qū)愈大，減震器的行程則愈短。兩阻尼小孔之間設(shè)計(jì)有一定的距離，是為了使油液和排出與補(bǔ)償量能隨載荷的變化而變化，使減震器性能趨于平緩、柔和。兩阻尼小孔位置應(yīng)設(shè)計(jì)在活塞經(jīng)常工作的附近。在壓縮到底時(shí)，底部補(bǔ)償孔被活塞關(guān)閉，阻尼力突增。 活塞桿采用雙重流程加工工序，即為落料、車端面倒角、校直、磨外圓、高頻淬火、回火、校直、多道磨外分別車削兩端面（活塞端、吊環(huán)端或螺桿端）、切入磨、精密鍍鉻超精密等。 活塞桿國(guó)外推薦采用精拔、輥軋、無(wú)導(dǎo)精磨削及震動(dòng)錘加工，鍍鉻后拋光或超精磨；國(guó)內(nèi)則多采用無(wú)心磨，電鍍后拋光或超精磨，也有少數(shù)采用無(wú)心磨、輥軋、電鍍后拋光或超精磨等工藝。 活塞桿表面粗糙度應(yīng)為Ra0.05～Ra0.10，目前國(guó)產(chǎn)件為Ra0.2?；钊麠U表面粗糙度對(duì)減震器漏油影響很大，表面尖銳的波峰越深，運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞桿穿過(guò)油封向外帶出的油量也越多，漏油越嚴(yán)重。如從橫斷面看，油封在工作中其刃口緊緊地抱住活塞桿外表面，其作用面積為： S= (mm) (5-18) 式中：R—活塞桿公稱尺寸，mm； Ra—活塞表面粗糙度，mm。 若將兩種不同的粗糙度活塞桿的作用面積進(jìn)行比較可知，若活塞桿表面粗糙度增大一級(jí)，則與油封的有交叉磨損面積增大4倍還要多。試驗(yàn)表明，活塞桿表面粗糙度增加一級(jí)，減震器耐久試驗(yàn)次數(shù)減少30萬(wàn)次。 活塞桿的直度一般為0.02mm，且對(duì)于減震器漏油也影響很大，從坯料校直到淬火，回火后校直都是磨前不可缺少的工序。校直點(diǎn)一般為2～4點(diǎn)，可采用意大利GALDABINICA5型系列多點(diǎn)（6～8點(diǎn)）12t校直機(jī)，其校直公差控制在0.02mm以內(nèi)（具有0.03mm的TIR報(bào)警公差系統(tǒng)），無(wú)論工件呈“S”形或扭曲狀都能達(dá)到校直要求，前叉的芯管活塞桿磨前的校直公差應(yīng)在0.05mm左右。 活塞應(yīng)具有良好的導(dǎo)向性能，其高度為10～12mm，過(guò)小導(dǎo)向性能邊差，過(guò)大又增大減震器的總長(zhǎng)度?；钊耐鈴紻常用16～40mm，其外圓柱面應(yīng)具有良好的密封性，而活塞的高度過(guò)小會(huì)影響其密封性，外圓柱面與中心孔的同軸度也會(huì)影響密封性能，活塞外圓柱面的粗糙度是密封性能的保證，一般要求不低于Ra0.2m。 一方面要求活塞在缸筒內(nèi)能自由運(yùn)動(dòng)，另一方面要求油液不能在其間隙之間流動(dòng)，可靠的密封才有一定的阻尼力，因此其配合間隙則是影響減震器工作性能地重要因素，一般其配合間隙應(yīng)在0.05～0.10mm，國(guó)產(chǎn)減震器配合間隙為0.18～0.30mm。以前叉為例，其活塞桿上兩阻尼小孔面積為2.815，若在上述間隙時(shí)，其活塞邊隙泄漏面積為2.785～4.63，后者遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了阻尼孔的面積，導(dǎo)致大量的油液直接泄漏，通過(guò)阻尼孔的油液明顯減少，使減震器衰減震動(dòng)的能力大大減弱。 減震器活塞一般采用粉末冶金，如粉末冶金FZ1365(GB2688-81)。 5.2.4活塞環(huán) 活塞環(huán)主要起密封作用，防止油液從高壓腔泄漏到低壓腔（內(nèi)泄），保證活塞的阻尼效果。由于活塞環(huán)靠自身彈力貼緊缸壁密封，所以可使工作缸筒和活塞的加工及配合精度適當(dāng)降低，有利于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，降低成本；塑料活塞環(huán)線膨脹系數(shù)較大，可微量補(bǔ)償阻尼的溫度衰減率。 活塞環(huán)密封原理是：首先靠自身彈力貼緊在缸筒壁內(nèi)形成第一密封面，密封建立后，油壓增大將環(huán)壓向環(huán)岸形成第二密封面，如圖5-3所示，完全形成高壓腔與低壓腔。此時(shí)高壓油經(jīng)過(guò)環(huán)的側(cè)隙進(jìn)入活塞環(huán)的背間隙向外擠壓活塞環(huán)，背壓則使活塞環(huán)與缸壁貼合更緊，形成更加可靠的密封。 圖5-3 活塞環(huán)密封原理圖 活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)： 1.活塞環(huán)徑向厚度b b=(0.25～0.4) （mm） (5-19) 式中：D——工作缸筒內(nèi)直徑，mm 公差一般取0.1～0.2mm。 因?yàn)楣ぷ鞲淄矁?nèi)直徑D=22mm，所以b=(0.25～0.4)=1.17～1.88mm 取b為1.17 mm 2.活塞環(huán)的軸向高度h h=(1.5～2.5)b =1.755～2.925 (mm) (5-20) 則取h為2.0 mm 公差一般取0.10～0.15mm。 3.活塞環(huán)開(kāi)口設(shè)計(jì) 活塞環(huán)開(kāi)口形式一般采用斜開(kāi)口（圖5-4a），其斜角一般為45°；對(duì)于軸向高度較小的活塞環(huán)開(kāi)口形式采用直開(kāi)口（圖5-4b），而對(duì)于軸向高度較大的活塞環(huán)開(kāi)口形式采用階梯切口（圖5-4c） a)斜切口； b)直切口； c)階梯切口 圖5-4 活塞環(huán)開(kāi)口形式 環(huán)開(kāi)口寬度為： c=(a+)sinr (mm) (5-21) 式中：a——環(huán)圓周長(zhǎng)線脹量，mm； a=(t-t)s， (℃) (5-22) t為連接工作最高使用溫度，取80℃； t為常溫，取20℃； 為線脹系數(shù)，1/℃； S為環(huán)中徑處的周長(zhǎng)，mm； s=（D-b）， (mm) (5-23) ——環(huán)在開(kāi)口前的外徑比缸徑的增大量，缸徑為16mm，一般取0.2 mm為基礎(chǔ)，缸徑每增大1 mm，增加0.05～0.06mm。此設(shè)計(jì)缸內(nèi)徑為22mm，所以取0.5～0.56mm。 表5-5 聚四氟乙烯性能 名稱 單位 指標(biāo) 線膨脹系數(shù)** （垂直于壓力方向） 1/℃ 20~60 ℃? 10.3×10-5 20~100℃? 10.5×10-5 20~150℃? 11.4×10-5 20~200℃? 12.8×10-5 注：為HG2-234-76聚四氟乙烯樹(shù)脂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的指標(biāo)值。 ※※按“塑料試驗(yàn)”（國(guó)標(biāo)）測(cè)定所得的實(shí)測(cè)值 來(lái)源于網(wǎng)址：http://www.sh-ssas.com/trait.htm中的部分表格。。 通過(guò)上表5-5可知，這里我們?nèi)?0.5/℃ 根據(jù)上面公式計(jì)算：（取斜角為45°時(shí)計(jì)算） s=（D-b）=3.14×（26-1.17）=77.97mm； a=(t-t)s=(80-20) ×10.5×77.97≈0.491mm； c=(a+)sinr=（0.491+0.5）×sin45°=0.70mm 4.活塞環(huán)側(cè)間隙 =H-h>a (mm) (5-24) 式中：H——活塞上環(huán)槽高度，mm； a——活塞環(huán)軸向高度的線脹量，mm a=(t-t)h (mm) (5-25) a=(t-t)h =(80-20)×10.5×2.0=0.0126mm 5.活塞患背間隙 ≈0.007D （mm） (5-26) ==-0.17<0 式中：d——活塞上環(huán)槽底直徑，mm。 應(yīng)設(shè)計(jì)成大于0（內(nèi)徑上下倒角為R0.3），否則裝配后迫使開(kāi)口間隙加大，增大泄漏；同時(shí)增大了與缸壁的貼緊壓力，加快了環(huán)的磨損，干擾阻尼，也喪失了背壓作用。 所以此處的設(shè)計(jì)計(jì)算不符合規(guī)定要求，必須對(duì)活塞尺寸進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)其原來(lái)的活塞上環(huán)槽底直徑d=20mm進(jìn)行修正，將其尺寸縮小到19.65mm, 其修改后的活塞圖如圖5-5 ，再進(jìn)行核算。 ==0.005>0 符合 圖5-5 修改后的活塞 活塞環(huán)常用的材料有：尼龍1010，聚四氟乙烯（F）等，這里選用了聚四氟乙烯作為設(shè)計(jì)材料。 塑料活塞環(huán)其填充料應(yīng)混合均勻，工藝應(yīng)保證兩端面應(yīng)與中心線垂直，兩端面平面度小于或等于0.03mm，表面粗糙毒外圓柱面為Ra0.8m、兩端面Ra1.6m，其余Ra3..2m。外觀不應(yīng)有裂紋、縮孔、毛刺、嚴(yán)重折角（外徑上下倒角R0.2）。 5.2.5 貯 油 筒 正立式前減震器的貯油筒（或前叉筒）如圖5-6，主要用于安裝前軸和前擋泥板，制動(dòng)器蓋等，內(nèi)腔固定活塞桿，為工作油缸上下運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，并兼作儲(chǔ)油室。摩托車行駛過(guò)程中，前叉筒除了傳遞驅(qū)動(dòng)力和轉(zhuǎn)向力矩之外，還承受有行駛阻力（橫向力）和來(lái)至路面的沖擊力。因此，前叉筒應(yīng)具有較高的遷都和剛度，為了減輕質(zhì)量，前叉筒常采用鋁合金壓鑄，內(nèi)孔鍍鉻以提高耐磨性。 前叉筒內(nèi)孔為了給工作油缸導(dǎo)向，其軸線和尺寸、圓柱度、粗糙度等要求都很高，為了提高裝配精度和耐磨性，在內(nèi)孔裝有導(dǎo)向套。其內(nèi)孔與活塞桿、工作缸筒導(dǎo)向套等相關(guān)零件的同軸度、圓柱度的良好配合、將對(duì)減震器的工作性能、漏油產(chǎn)生重要的影響。 為了密封液壓油，在前叉筒孔口安裝有油封，油封一般與孔口有過(guò)盈配合，過(guò)盈量一般為0.3～0.5mm，油封安裝孔及止口的形位公差，對(duì)油封與前叉套管之間的密封性影響很大。 前叉筒底部、活塞桿固定螺栓孔中心線與內(nèi)孔中心線同軸度、與筒底面垂直度要求也很高，它直接影響到活塞的運(yùn)動(dòng)精度和底部漏油。 前叉筒常采用ZL104鋁合金低壓鑄造，經(jīng)熱處理后機(jī)械性能達(dá)到≥250MPa、=2％～4％、HB=100～120。表5-8為NF125、WY125前叉筒ZL104的化學(xué)成分及機(jī)械性能。 表5-6 Si Mg Mn Cu Fe Al 機(jī) 械 性 能 (MPa) (％) HB 狀態(tài) 化學(xué)成分（％） 8～10.5 0.3～0.5 0.2～0.6 1.3～1.6 <0.8 余量 ≥245 ≥2.0 ≥100 T5 提高鎂的含量，假如少量的鋼，將硅的含量控制在下限，在合金中形成Mg2Si，CuAl2，可以提高合金的熱處理的強(qiáng)化效果，同時(shí)也提高了機(jī)械性能和加工性能。采用低壓鑄造其粗糙度可達(dá)到。 圖5-6 貯 油 筒