畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 大眾帕薩特車輛減震器設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名指導(dǎo)教師畢業(yè)設(shè)計(jì)論文I摘 要減振器主要用來(lái)抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的震蕩及來(lái)自路面的沖擊。為了使車架與車身的振動(dòng)迅速衰減，改善汽車行駛的平順性和舒適性，汽車懸架系統(tǒng)上一般都裝有減振器。在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是雙向作用筒式減振器，雙向作用筒式減振器在壓縮和伸張行程中均能起減振作用。本文設(shè)計(jì)采用帕薩特車輛的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)帕薩特車輛的質(zhì)量算出減振器的阻尼系數(shù)，確定缸體結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后建立流體力學(xué)模型，選定一條理想的減振器標(biāo)準(zhǔn)阻尼特性曲線，然后利用趨近理想阻尼特性曲線的方法，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出整個(gè)減振器，并對(duì)部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。通過(guò)理論的計(jì)算、設(shè)計(jì)、校核等對(duì)減振器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高和改善汽車行駛的平順性和舒適性。關(guān)鍵詞：雙向作用筒式減振器; 流體力學(xué)模型； 理想特性曲線; 強(qiáng)度校核 [15]畢業(yè)設(shè)計(jì)論文IIAbstractSuction rebound after the quake spring shock absorber is mainly used to suppress the shock and impact from the road. In order to make the frame and body vibration attenuation rapidly, to improve the car's comfort and comfort, the automobile suspension system is generally equipped with shock absorbers. Widely used in the automobile suspension system is two-way cartridge damper, two-way role cylindrical shock absorber in the compression and stretching stroke can shock absorption effect. This design USES the passat vehicle data for design. According to the quality of passat vehicle to calculate the damping coefficient of shock absorber, cylinder structure parameters, and fluid mechanics model is set up, the selected an ideal standard of shock absorber damping characteristic curve, and then by using the method of reaching the ideal damping characteristic, design calculation; According to the calculated data, designed the whole shock absorber, and check the strength of parts. Through the theoretical calculation, design and check on shock absorber optimization design, to further enhance and improve the car's comfort and comfort. 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文IIIKeywords: two-way cartridge damper; Fluid mechanics model; The ideal characteristic curve; Strength check 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文IV目錄摘 要 IAbstract II1 緒論 .11.1 本課題研究的目的和意義 .11.2 減振器的發(fā)展歷程 11.3 國(guó)內(nèi)外減振器的發(fā)展現(xiàn)狀 21.4 本課題的研究?jī)?nèi)容 32 懸架結(jié)構(gòu)選擇 .42.1 懸架介紹 42.2 懸架選擇 42.3 懸架組成元件 42.3.1 彈性元件 42.3.2 減振元件 42.3.3 傳力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 42.3.4 橫向穩(wěn)定器 52.4 小結(jié) .53 懸架參數(shù)確定 .63.1 懸架偏頻的選擇 63.2 懸架的靜撓度、動(dòng)撓度及工作行程的計(jì)算 .6畢業(yè)設(shè)計(jì)論文V3.3 懸架剛度的計(jì)算 .73.4 小結(jié) .84 減震器結(jié)構(gòu)分析和工作原理 .94.1 減振器的結(jié)構(gòu)和分類 94.1.1 減振器的結(jié)構(gòu) 94.1.2 減振器的分類 94.2 減振器工作原理 .104.3 小結(jié) .105 減振器參數(shù)設(shè)計(jì) 115.1 相對(duì)阻尼系數(shù)的選擇 .115.2 減振器阻尼系數(shù)的確定 .115.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .125.3.1 最大卸荷力 F 的確定 .125.3.2 缸筒計(jì)算 .125.3.3 活塞桿計(jì)算 .135.3.4 導(dǎo)向座長(zhǎng)度和活塞寬度計(jì)算 .135.4 其它部件的設(shè)計(jì) .145.4.1 固定連接的結(jié)構(gòu)形式 .145.4.2 減振器油封設(shè)計(jì) .145.4.3 O 型橡膠密封圈 .145.4.4 彈簧片和減振器油的選擇 .15畢業(yè)設(shè)計(jì)論文VI5.5 小結(jié) .156 減振器閥系設(shè)計(jì) 166.1 閥系設(shè)計(jì)分析 .166.1.1 伸張行程分析計(jì)算 .166.1.2 壓縮行程分析計(jì)算 .186.1.3 閥口的形狀及大小 .197 強(qiáng)度校核 207.1 工作缸筒校核 [7] 207.2 活塞桿受拉校核 .207.3 活塞桿受壓校核 .218 結(jié)論 23致 謝 .24參考文獻(xiàn) 25附錄 26沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文11 緒論1.1 本課題研究的目的和意義汽車從其出現(xiàn)以來(lái)，在滿足了人類的基本需求的同時(shí)，隨著不斷的完善和發(fā)展汽車家族越來(lái)越多樣化。在當(dāng)今社會(huì)，人們對(duì)汽車的要求越來(lái)越高。因此，在汽車的設(shè)計(jì)過(guò)程中。人們不斷的應(yīng)用新的技術(shù)和新的材料來(lái)提升汽車的性能來(lái)滿足人們的要求。為了使車架與車身的振動(dòng)迅速衰減，改善汽車行駛的平順性和舒適性，汽車懸架系統(tǒng)上一般都裝有減振器。減振器主要用來(lái)抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的震蕩及來(lái)自路面的沖擊。汽車減振性能的好壞直接影響汽車的綜合性能。在新世紀(jì)時(shí)期，面對(duì)人們對(duì)汽車的綜合性能要求越來(lái)越高的情況下，汽車減振器的重要性也愈加重要，并且研發(fā)新的滿足汽車高速運(yùn)行的減振器也已經(jīng)成為汽車領(lǐng)域繼續(xù)解決的問(wèn)題。到目前為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車減振器已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，而且研制出許多新產(chǎn)品、新工藝和新材料。不同的地區(qū)和環(huán)境，對(duì)減振器的性能要求各有側(cè)重。因此許多國(guó)家針對(duì)各國(guó)的實(shí)際情況進(jìn)行研究，使得減振器有了長(zhǎng)足的發(fā)展。進(jìn)入新世紀(jì)后，汽車市場(chǎng)也有了新的變化和發(fā)展。減振器也隨之有了更大的變化和提升。本課題依據(jù)具體的車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行理論的設(shè)計(jì)。1.2 減振器的發(fā)展歷程最早的汽車減振系統(tǒng)以彈簧作為主要結(jié)構(gòu)，彈簧減振器的減震性能穩(wěn)定可靠，但是彈簧減振器的缺點(diǎn)是不能吸收振動(dòng)能量，且容易產(chǎn)生共振。其后，有研究人員在彈簧減振器中加入橡膠，使減振器具備吸收振動(dòng)能量的功能，達(dá)到更好地抑制車身振動(dòng)效果。但是彈簧和橡膠聯(lián)合制成的減振器只能起單向作用。 第一個(gè)使用的液壓減振器出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 10 年代，其原理為油液流經(jīng)橡膠制成的中空節(jié)流通道產(chǎn)生的阻尼可以讓振動(dòng)衰減。 30 年代，搖臂式減振器出現(xiàn)并得到廣泛引用。搖臂式減振器具有穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠在工作壓力較高的環(huán)境下穩(wěn)定工作。搖臂式減振器的缺點(diǎn)為活塞磨損和溫度變化會(huì)影響減震效果、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大.沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2由于搖臂式減振器存在較多的缺點(diǎn)。 搖臂式減振器在 40 年代逐漸被筒式減振器取代。其工作原理為活塞在缸筒內(nèi)移動(dòng)時(shí)會(huì)將內(nèi)腔中的油液流入另一個(gè)內(nèi)腔，油液與內(nèi)腔產(chǎn)生的摩擦以及油液分組自身的摩擦?xí)a(chǎn)生阻尼力，從而達(dá)到減震的效果。筒式減振器在汽車中應(yīng)用較為廣泛，它具有質(zhì)量輕、適應(yīng)壽命長(zhǎng)且成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是它的缺點(diǎn)也較為顯著，如減振器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下容易出現(xiàn)充油不及時(shí)的問(wèn)題，造成工作特性畸變，不僅不能 減震，還會(huì)造成沖擊和噪聲。由于筒式減振器存在的缺點(diǎn)，性能更好的充氣式減振器在 50 年代應(yīng)運(yùn)而生。充氣式減振器的結(jié)構(gòu)為在缸筒中安裝浮動(dòng)活塞，使其形成充有惰性氣體的封閉氣室，再配以密封圈隔離油氣。充氣式減振器工作原理：汽車因路況引起振動(dòng)，使活塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)使氣室的上、下腔產(chǎn)生壓力差，液壓油推開壓縮閥和伸張閥而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，依靠其產(chǎn)生的阻尼達(dá)到減震的目的 [1]。 1.3 國(guó)內(nèi)外減振器的發(fā)展現(xiàn)狀到目前為止，國(guó)外減振器的處于充氣式減振器、可調(diào)減振器及自適應(yīng)減振器的發(fā)展階段，如荷載感應(yīng)式和位置依存式等充氣式減振器和可調(diào)減振器、電流變減振器和電磁流變減振器等自適應(yīng)減振器。其中雙筒式減振器的發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，市場(chǎng)占有率極高。而可調(diào)減振器等新式減振器也已經(jīng)投入市場(chǎng)，并有商品車輛出現(xiàn)。以上的減振器類型都是對(duì)無(wú)級(jí)調(diào)整阻尼力、高頻激振阻尼力以及減振器溫度特性的完善，并且在改善減振器的外特性和減低噪聲等兩個(gè)方面有較大的進(jìn)步。汽車減振器在我國(guó)的發(fā)展時(shí)間短，而且起點(diǎn)也更低，總體技術(shù)水平僅處于發(fā)達(dá)國(guó)家 80 年代的技術(shù)水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。因此，我國(guó)要大力支持和鼓勵(lì)減振器技術(shù)開發(fā)。雖然我國(guó)汽車減振器技術(shù)水平較低，但是經(jīng)過(guò) 10 多年的發(fā)展，我國(guó)在此方面取得極大的進(jìn)步。一是我國(guó)減振器及其零部件的標(biāo)準(zhǔn)上有許多突破，國(guó)家和企業(yè)都制定減振器及其零部件制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)計(jì)和制造汽車減振器提供了標(biāo)準(zhǔn)的參照依據(jù)。二是我國(guó)也出現(xiàn)了關(guān)于汽車減振器制造的生產(chǎn)廠家； 三是我國(guó)國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車減振器配套零件的企業(yè)的生產(chǎn)制造水平不斷提高。上述關(guān)于我國(guó)減振器各方面的發(fā)展都在提高我國(guó)汽車減振器的研發(fā)水平上發(fā)揮了重要的作用。到目前位置，我國(guó)已經(jīng)可以生產(chǎn)衛(wèi)星面包車獨(dú)立懸掛減振器，而且我國(guó)生產(chǎn)的獨(dú)立懸掛減震器被部分國(guó)外汽車生產(chǎn)商所使用。在減振器理論研究上，我國(guó)也做出許多努力，也取得了一些成就。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文31.4 本課題的研究?jī)?nèi)容 通過(guò)對(duì)資料的研究以及對(duì)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)的了解，掌握減振器的基本信息。確定正確的方向。結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。本課題的設(shè)計(jì)要依據(jù)基本的設(shè)計(jì)思路使減振器滿足保證一定的使用壽命、在使用壽命范圍內(nèi)的平順性的性能穩(wěn)定、足夠的舒適性。根據(jù)以上內(nèi)容，本課題的基本步驟：梳理減振器基本信息、建立基本的概念，算出減振器的阻尼系數(shù)，確定缸體結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后建立流體力學(xué)模型，選定一條理想的減振器標(biāo)準(zhǔn)阻尼特性曲線，然后利用趨近理想阻尼特性曲線的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出整個(gè)減振器，并對(duì)部件進(jìn)行強(qiáng)度校核 [2]。沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文42 懸架結(jié)構(gòu)選擇2.1 懸架介紹懸架是汽車中的一個(gè)重要總成，它把車架與車輪彈性地聯(lián)系起來(lái)，關(guān)系到汽車的多種使用性能。懸架系統(tǒng)一般由彈性元件、減振器、緩沖塊、傳力導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、橫向穩(wěn)定器等幾部分組成。它們分別起到緩沖、減振 、力的傳遞、限位和控制車輛側(cè)傾角度的作用。2.2 懸架選擇為適應(yīng)不同的需要，懸架有不同的結(jié)構(gòu)型式，主要有獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架。轎車對(duì)乘坐舒適性要求較高，故前后懸架均選擇獨(dú)立懸架。麥弗遜式獨(dú)立懸架是獨(dú)立懸架中的一種，是一種減振器作滑動(dòng)支柱并與下控制臂鉸接組成的一種懸架形式,與其它懸架系統(tǒng)相比,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能好、布置緊湊,占用空間少。因此對(duì)布置空間要求高的前置前驅(qū)的轎車，前懸架幾乎全部采用了麥弗遜式獨(dú)立懸架。對(duì)于后懸架，單縱臂式獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。2.3 懸架組成元件2.3.1 彈性元件沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文5彈性元件是懸架的最主要部件，因?yàn)閼壹茏罡镜淖饔檬菧p緩地面不平度對(duì)車身造成的沖擊。彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧等常用類型。本文前后懸架均選擇螺旋彈簧。2.3.2 減振元件減振元件主要起減振作用。為加速車架和車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器也是本文的設(shè)計(jì)題目。本文前后懸架均選擇雙作用筒式減振器。2.3.3 傳力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)車輪相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)時(shí)，若不加約束，就會(huì)對(duì)汽車某些行駛性能有不利的影響。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件還起導(dǎo)向作用，故稱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。2.3.4 橫向穩(wěn)定器在多數(shù)的轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件——橫向穩(wěn)定器。橫向穩(wěn)定器實(shí)際是一根近似 U 型的桿件，兩個(gè)端頭與車輪剛性連接，用來(lái)防止車身產(chǎn)生過(guò)大側(cè)傾。本文前懸架安裝橫向穩(wěn)定器，后懸架不安裝。2.4 小結(jié)本章簡(jiǎn)單介紹懸架的基本組成。簡(jiǎn)述了懸架系統(tǒng)中各結(jié)構(gòu)的選擇沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文63 懸架參數(shù)確定3.1 懸架偏頻的選擇用途不同的汽車，對(duì)平順性要求不同。汽車前后懸架與其簧載質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，對(duì)汽車行駛平順性有很大影響。對(duì)于本論文所選車型（發(fā)動(dòng)機(jī)排量為1.4L）來(lái)說(shuō)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)排量小于 1.8L 時(shí)，前懸架的滿載偏頻要求是 1.00~1.45 ，取Hz，后懸架的滿載偏頻要求是 1.17~1.58 ；取 ；1.2nHz? Hzzn3.12?3.2 懸架的靜撓度、動(dòng)撓度及工作行程的計(jì)算（1）前、后懸架靜撓度的確定懸架靜撓度 是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上載荷 與此時(shí)懸架剛度 之比，公式即cf wFc為 。 汽車前后懸架與其簧載質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行/cwfF?駛平順性的主要參數(shù)之一。因此，汽車前、后車身的固有頻率 和 （偏頻）用下式1n2表示：（3.1）1122;ncmnc????式中， 為前、后懸架的剛度（ ） ； 為前，后懸架的簧上質(zhì)量2, Nm12;（ ） 。kg沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文7采用弾性特性為線性變化的懸架時(shí)，前、后懸架的靜撓度可用下式表示（3.2）2211;cgmfcgfc?式中，g 是重力加速度， 。98s將式（4.2）代入式（4.1）得出（3.3）22115;ccfnf?由此得出： mfc 9.476.73對(duì)于轎車，后懸架的靜撓度是前懸架的（0.8-0.9）倍， 符合要求。85.012?f（2）前、后懸架動(dòng)撓度的確定（3.4）cdff)7.05(??則 mmffcd 95.3;8.65.02211?（3）前后懸架工作行程的確定懸架的工作行程由靜撓度與動(dòng)撓度之和組成。對(duì)于一般轎車而言，懸架總工作行程（靜擾度與動(dòng)擾度之和）應(yīng)當(dāng)不小于 160mm。前懸架的工作行程： mfsdc 4.2608.1731???后懸架的工作行程: 5.19.422前、后懸架的工作行程都大于 160mm,符合要求。3.3 懸架剛度的計(jì)算根據(jù)所選轎車類型的參數(shù)以及對(duì)懸架的偏頻、靜撓度和動(dòng)撓度的要求，對(duì)懸架剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)。已知：整車整備質(zhì)量 m=1435kg，取簧上質(zhì)量為 1300kg；根據(jù)軸荷分配標(biāo)準(zhǔn)得如下表所示，為大眾帕薩特 2015 款 1.4T 的設(shè)計(jì)參數(shù)沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文8驅(qū)動(dòng)方式 前輪驅(qū)動(dòng)整備質(zhì)量 1435kg最高車速 200km/h長(zhǎng) 4650mm寬 1775mm高 1455mm軸距 2803mm前輪距 1577mm后輪距 1550mm最小離地間隙 105mm最大功率—功率值 96kW最大功率—轉(zhuǎn)速 5000r/min(rpm)空載前軸單輪軸荷取 60%： kgm3902%610??滿載前軸單輪軸荷取 50%： （滿載時(shí) 5 人，??5.4125712?體重為 70kg/名）懸架剛度 （3.5）cfF滿?前懸架剛度： mN/76.23.154空載后軸單輪軸荷取 40%： kg260%4102??滿載后軸單輪軸荷取 50%： ??m5.415732?沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文9則后懸架剛度： mNc/89.27.1452?3.4 小結(jié)本章對(duì)懸架的基本參數(shù)進(jìn)行了選擇和確定。包括懸架偏頻的選擇；懸架的靜撓度、動(dòng)撓度及工作行程的計(jì)算；懸架剛度的計(jì)算。4 減震器結(jié)構(gòu)分析和工作原理沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文104.1 減振器的結(jié)構(gòu)和分類4.1.1 減振器的結(jié)構(gòu)減震器由下連接環(huán)工作缸支撐座與鋼板彈簧下托盤相接，上連接環(huán)防塵罩與車架支架相接，其內(nèi)部有活塞桿，活塞等結(jié)構(gòu)。工作缸底部有彈簧，芯桿。在儲(chǔ)油缸上部有螺母，油封，缸蓋等 [7]。其中廣泛應(yīng)用在汽車懸架系統(tǒng)之中的，且在壓縮和伸張行程中都能起到減震作用，因此它又叫做雙向作用式減震器。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.1 所示： 圖 4.1 減振器4.1.2 減振器的分類按照產(chǎn)生阻尼的材料劃分，減振器主要可分為液力減振器、充氣式減振器和阻力可調(diào)式減振器三種。(1)液力減振器。通過(guò)液體與內(nèi)壁的摩擦及液體分子的內(nèi)摩擦形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，在汽車懸架系統(tǒng)中被廣泛采用。沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文11(2)充氣式減振器。利兩封氣活塞將工作缸分成油室和氣室，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性可調(diào)等好處。(3)阻力可調(diào)式減振器。裝有阻力可調(diào)式減振器的汽車的懸架一般用剛度可變的空氣彈簧作為彈性元件。若空氣彈簧的氣壓升高，則減振器氣室內(nèi)的壓力也升高。壓力的改變會(huì)使油液的節(jié)流孔徑發(fā)生改變，從而達(dá)到改變阻尼的目的。在汽車行業(yè)應(yīng)用最廣泛的是雙向作用筒式減振器，它是屬于液壓減振器。4.2 減振器工作原理在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是雙筒式減振器，其在壓縮和伸張行程中均能起減振作用。 雙筒式減振器工作原理：在壓縮行程時(shí)，此時(shí)減振器內(nèi)活塞向下移動(dòng)。活塞下腔室容積減少，導(dǎo)致下腔油壓增大，油液通過(guò)流通閥流到活塞的上腔室。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因上腔被活塞桿占去部分空間，因而部分油液通過(guò)壓縮閥，流回儲(chǔ)油缸。這些閥的節(jié)流作用對(duì)懸架在壓縮運(yùn)動(dòng)時(shí)起到阻尼作用。在伸張行程時(shí)，此時(shí)減振器內(nèi)活塞向上移動(dòng)。活塞上腔室容積減少，導(dǎo)致上腔油壓升高及流通閥關(guān)閉，上腔內(nèi)的油液通過(guò)伸張閥流入下腔。由于上腔活塞桿的原因，從上腔流出的油液無(wú)法充滿下腔的容積，使下腔產(chǎn)生一定的真空，這時(shí)儲(chǔ)油缸中的油液推開補(bǔ)償閥流入下腔補(bǔ)充油液。由于這些閥的節(jié)流作用對(duì)懸架在伸張運(yùn)動(dòng)時(shí)起到阻尼作用，從而達(dá)到減震的目的。4.3 小結(jié)本章的主要內(nèi)容是介紹減振器的基礎(chǔ)信息，包括減振器的結(jié)構(gòu)、分類、工作原理等內(nèi)容。建立一個(gè)簡(jiǎn)明的知識(shí)框架。對(duì)其有所了解。沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文125 減振器參數(shù)設(shè)計(jì)5.1 相對(duì)阻尼系數(shù)的選擇 在減振器卸荷閥開啟前，其中的阻力 F 與振動(dòng)速度 v 之間的關(guān)系為(5.1)式中，δ 為減振器阻尼系數(shù)。汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)呈現(xiàn)出周期性衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù) 的大小來(lái)評(píng)定衰減振動(dòng)的快慢程度。 的表達(dá)式為：?（5.2） cm2??式中，m 為簧上質(zhì)量，c 為懸架系統(tǒng)垂直剛度。式中表明，在 值大時(shí)，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到車身；?值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) 取在（0.20—0.35）之y?間。伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) 取在（0.20—0.50）之間。再按一定的比例值s?(0.25～0.50)來(lái)確定壓縮行程和伸張行程的相對(duì)阻尼系數(shù)。即兩者之間保持＝(0.25～0.50) 的關(guān)系。y?s設(shè)計(jì)時(shí)，先選取 與 的平均值 。在取 值時(shí)，要綜合考慮各種情況：包括有無(wú)sy內(nèi)摩擦力，道路狀況等。根據(jù)以上所述：取 =0.20-0.35 ＝0.50 得 ＝0.40， ?y?ss?y=0.20， =0.30 5.2 減振器阻尼系數(shù)的確定減振器阻尼系數(shù) ，系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率 ，理論上 。cm??2?mc?????m2?沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文13但實(shí)際情況中，阻尼系數(shù) 的計(jì)算還需要根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)來(lái)確定。?當(dāng)減振器如圖 5.1（a）安裝時(shí)，其阻尼系數(shù)為：（5.3）2anm????式中，n 為雙橫臂懸架的下臂長(zhǎng)， 為減振器在下橫臂上的連接點(diǎn)到下橫臂在車身上的鉸鏈點(diǎn)之間的距離。當(dāng)減振器如圖 5.1(b)所示安裝時(shí)，其阻尼系數(shù)為：(5.4) )cos(22????anm?圖 5.1 減震器安裝位置減振器如圖 5.1（c）所示安裝，其阻尼系數(shù)為：（5.5）????2cosm?對(duì)于前減振器其伸張行程阻尼系數(shù)為： ，msNs/40761???對(duì)于后減振器 Ns /2543???5.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.1 最大卸荷力 F 的確定為了減弱沖擊，當(dāng)活塞振動(dòng)達(dá)到一定速度值時(shí)，減振器開始卸荷，而此時(shí)活塞的沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文14速度被稱為卸荷速度 V。 （5.5） 式中，A 為車身振幅，取±40mm；V 為卸荷速度，一般為 0.15—0.30m/s；ω 為懸架振動(dòng)固有頻率。若伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)為 ，則最大卸荷力為：?xVF??0則前減振器： NFs 8.123.04761??后減振器： s 9255.3.2 缸筒計(jì)算由伸張行程最大卸荷力 F 來(lái)確定工作缸直徑 D（5.6）????214????pD式中， 為工作缸許用壓力，取 3—4Mpa;λ 為連桿與缸筒的直徑比。 （雙筒式減震器??p取 λ=0.40—0.50）工作缸的直徑 D 有 20、30、40、 （45） 、50、65mm 等幾種。按如下標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇適合的。d= ????214????pFD得： ，mds31.261?mds78.20所以取直徑 D=30mm,工作缸壁厚取 1mm、長(zhǎng)度為 200mm,材料選用 20 鋼。貯油筒直徑 ；按 計(jì)算得 =42mm.壁厚取為 2mm、長(zhǎng)度Dc)5.~.(c4.1?cD220mm，材料選用 20 鋼。5.3.3 活塞桿計(jì)算沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文15根據(jù)工作缸的直徑選取活塞桿直徑,活塞直徑 d 與活塞桿直徑 可按下式計(jì)算1d經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)： =（0.4—0.5）d,取 = 13mm,d=30mm。1d1d工作缸筒初定為 200mm，缸筒底座伸進(jìn)缸筒部分有 7mm，貯油缸筒頂部到工作缸筒頂部之間有 17mm 當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到底部時(shí)活塞桿有 80mm 露在外面，活塞桿長(zhǎng) 290mm。5.3.4 導(dǎo)向座長(zhǎng)度和活塞寬度計(jì)算活塞的寬度 B，一般取 B=（0.6—1.0）D；缸蓋滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度 L,由缸內(nèi)徑 D 而定：所以：活塞寬度 B=0.9x30=28mm減震器設(shè)計(jì)尺寸 （長(zhǎng)度單位均為 mm）如下表 4.1工作缸直徑 D基長(zhǎng)L1 L3 L2儲(chǔ)液筒最大直徑 D1防護(hù)罩最大直徑20 90 70 80 34 4030 120 86 103 48 5640 160 120 140 65 7565 210 130 170 90 102由表 4.1 可知防塵罩最大外徑為 56mm。選取防塵罩外徑為 52mm，壁厚 1mm，所以內(nèi)徑為 50mm，底部厚為 2mm。防塵罩的目的主要是防止大量灰塵直徑與密封圈接觸。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，防塵罩仍然要有部分與貯油缸重疊，令重疊長(zhǎng)度為 10mm。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，防塵罩要有部分高出貯油缸，令高出部分為 10mm。已知活塞運(yùn)動(dòng)行程為 160mm。沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文16防塵罩長(zhǎng)度為底部厚、重疊部分、高出部分和活塞運(yùn)動(dòng)行程的總和。長(zhǎng)度為2+160+10+10=182mm。5.4 其它部件的設(shè)計(jì)5.4.1 固定連接的結(jié)構(gòu)形式固定連接的連接形式與各種工作因素有關(guān)。目前主要的幾種連接形式有：法蘭連接、外、內(nèi)半環(huán)連接等等。本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況選擇下端吊環(huán)上端螺桿連接；相對(duì)于其他連接方式的連接。原因主要有幾點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；（2）容易加工、便于拆裝；(3）強(qiáng)度較大、能承受高壓。而活塞在徑向由活塞桿和壓力閥底座進(jìn)行定位，軸向由活塞桿進(jìn)行定位即可，不需要特殊的連接結(jié)構(gòu) [8]。5.4.2 減振器油封設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的油封，是指對(duì)液壓油的密封。其主要功能是把油腔和外界隔離，對(duì)內(nèi)封油，對(duì)外封塵。油封的工作范圍如下:工作壓力。0.3Mpa;密封線速度，低速型小于4m/s 高速型為 4—5m/s;工作溫度-60—150℃(與橡膠種類有關(guān));適用介質(zhì)：油、水及弱腐蝕性液體，壽命 12000h. 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，我選擇的密封材料是丁睛橡膠;型式是粘接結(jié)構(gòu)，粘接結(jié)構(gòu)是橡膠部分和金屬骨架分別加工制造，再用膠粘接在一起成為外露骨架型。制造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。5.4.3 O 型橡膠密封圈密封裝置的作用是保持系統(tǒng)的密封性,是保障系統(tǒng)工作的先決條件.因此,必須經(jīng)常保證密封裝置在系統(tǒng)的工作壓力和可能遇到的溫度范圍內(nèi),具有良好的密封性.密封裝置的種類根據(jù)工作條件的不同,在液壓系統(tǒng)中使用的密封裝置通?？煞譃閮煞N密封形式：一種為動(dòng)密封裝置,一種為靜密封裝置.而從密封裝置的形式上分,可將經(jīng)常使用的膠圈分為“O'形密封環(huán),“V”形密封環(huán)等.O 形密封圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，性能可靠，裝卸方便,成本低廉，實(shí)用性廣泛，制造維修方便,壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。因此選用 O 形密封圈 [4]。沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文175.4.4 彈簧片和減振器油的選擇選擇彈簧片的材料是合金彈簧鋼，它的特點(diǎn)是具有很高的彈性強(qiáng)度。合金彈簧鋼一般用于制造截面尺寸較大，承受較重載荷的彈簧和各種彈性零件，也用于制造具有一定耐磨性的零件。選擇鋼號(hào)：60Si2Mn 熱處理：用溫度為 870℃煤油淬火，回火的溫度是 480℃，這種鋼是適用于制造 R10-R12.5 的彈簧，工作溫度低于 300℃由于大多數(shù)減震器是通過(guò)油的流動(dòng)阻尼力來(lái)吸收沖擊和震動(dòng)能量，并轉(zhuǎn)化為油的熱量散發(fā)掉。所以，阻尼力與油的粘度有著密切的關(guān)聯(lián)，而油的粘度是隨溫度變化的。地域的各種氣候條件，對(duì)減震器油提出了以下技術(shù)要求：（1）減振器油要具有較高的粘黏度指數(shù)，還要有較低的凝固點(diǎn)。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化或隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，減振器油本身溫度變化時(shí)，其油的粘度變化要?。唬?）根據(jù)我國(guó)的實(shí)際環(huán)境情況，減振器油的凝點(diǎn)大于等于-40℃。也就是說(shuō)，當(dāng)進(jìn)入嚴(yán)寒冬季氣溫下降至 0～-40℃時(shí)，其油液仍具有流動(dòng)性；（3）減振器油在使用范圍內(nèi)要盡可能少的汽化損失，即所謂的汽化小性能；（4）減振器油必須具有抗氧化穩(wěn)定性和抗油氣混合穩(wěn)定性， （5）減振器油液一定要保持絕對(duì)的清潔， （6）減振器油必須具有良好的防銹和抗磨作用。根據(jù) GB7631.2—87，選用型號(hào)為L(zhǎng)—HFC 的液壓油。該產(chǎn)品通常為含乙二醇或其他聚合物的水溶液，低溫性、粘溫性和對(duì)橡膠的適用性好。他的耐燃性好，通常用于低壓和中壓系統(tǒng)中，對(duì)溫度適應(yīng)性好，使用溫度為-20—50oC.適用于中國(guó)的大部分地區(qū)的氣溫 [13]。5.5 小結(jié)本章的主要內(nèi)容是完成減振器主要部件的參數(shù)計(jì)算和減振器主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中包括；最大卸荷力 F 的確定、 缸筒的設(shè)計(jì)計(jì)算、活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算、導(dǎo)向座長(zhǎng)度和活塞寬度的設(shè)計(jì)計(jì)算等。以及對(duì)固定連接的結(jié)構(gòu)形式、 減振器油封設(shè)計(jì)、 O 型橡膠密封圈、彈簧片和減振器油的選擇等部件材料選用的探討。沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文186 減振器閥系設(shè)計(jì)6.1 閥系設(shè)計(jì)分析根據(jù)本設(shè)計(jì)的條件和目的，減振器設(shè)計(jì)是在理想的情況下進(jìn)行。而閥系的分析設(shè)計(jì)建立在各個(gè)封閉區(qū)域的連續(xù)性，忽略突發(fā)事件及排除一切干擾。當(dāng)活塞在工作缸內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著減振油在工作缸上下腔之間或工作缸與貯液筒之間的往復(fù)流動(dòng)，伸張閥、壓縮閥分別產(chǎn)生復(fù)原阻力和壓縮阻力，而流通閥、補(bǔ)償閥則保證減振油在工作缸上下腔之間或工作缸與貯液筒之間的來(lái)回流動(dòng)，并確保減振油始終充滿工作缸?；钊诘退龠\(yùn)動(dòng)時(shí)，阻尼力相對(duì)較小，其復(fù)原阻力的大小通常采用開設(shè)常通孔的方法來(lái)達(dá)到，常通孔的開設(shè)方法通常有兩種：一種是直接在活塞的油線上壓制一些小的凹坑來(lái)產(chǎn)生常通孔；另一種方法是采用有缺口的常通孔閥片來(lái)產(chǎn)生常通孔。6.1.1 伸張行程分析計(jì)算在伸張行程時(shí)，減振器的活塞向上移動(dòng)?；钊锨粔毫υ龃?，流通閥關(guān)閉，上腔內(nèi)的油液通過(guò)伸張閥流入下腔。因?yàn)樯锨恢谢钊麠U占據(jù)部分空間，所以從上腔流出的油液無(wú)法充滿下腔，儲(chǔ)油缸中的油液通過(guò)補(bǔ)償閥流入下腔補(bǔ)充。壓縮閥和伸張閥上有常通小隙。當(dāng)振動(dòng)速度較小時(shí)，只靠這些小隙工作。當(dāng)振動(dòng)速度較大時(shí)，才打開閥工作。由于這些環(huán)節(jié)的節(jié)流作用對(duì)懸架在伸張運(yùn)動(dòng)時(shí)起到阻尼作用， 伸張行程的阻尼力在開閥前主要與常通孔（即常通小隙）有關(guān)，在開閥后伸張行程的阻尼力與伸張閥閥片組的開度及常通孔尺寸有關(guān)，此時(shí)伸張閥起主要作用。補(bǔ)償閥僅僅進(jìn)行補(bǔ)充作用，影響不大。低速運(yùn)動(dòng)時(shí)伸張閥閥片尚未打開，減振油經(jīng)流活塞閥總成中的常通孔由工作缸上腔流入工作缸下腔。中速及高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，伸張閥閥片因受到工作缸上腔高壓油液的作用而產(chǎn)生彈性變形使伸張閥打開，這時(shí)減振油除少部分流經(jīng)常通孔以外，大部分油液經(jīng)過(guò)因伸張閥法片翹曲變形而與活塞閥閥體之間形成的間隙，由工作缸上腔流入工作缸下腔，當(dāng)伸張閥打開時(shí)，可近似的把伸張閥面積看做流通面積。根據(jù)流體力學(xué)，沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文19在高壓油的作用下，活塞閥總成產(chǎn)生的復(fù)原阻力可由下式確定：（5.1）SPf???1式中， ──復(fù)原力； fP──工作缸上腔與工作下腔的壓力差；1?──復(fù)原行程時(shí)活塞閥總成的受壓面積。S活塞閥總成受壓面積為（5.2）4//22dDS????式中， ── 工作缸筒內(nèi)徑；──活塞桿直徑。d把閥孔當(dāng)作小孔，流過(guò)孔的油液為湍流，流量與壓力差有如下關(guān)系：（5.3）)/(5.021211ACQP????式中， ──工作缸上腔進(jìn)入工作缸下腔的流量；1──減振油密度；?──流量系數(shù)（0.6） ；C──伸張閥通流面積。1A單位時(shí)間內(nèi)，由工作缸上腔流入工作缸下腔的減振油流量為：（5.4） VSQ???1沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文20式中， ──活塞運(yùn)動(dòng)速度。V將式(5.2)、(5.3)、(5.4)代入式(5.1)便可以得到復(fù)原行程時(shí)復(fù)原閥通流面積的計(jì)算公式：（5.5）fPdDCVdDA2)4//()4//(221 ???????由流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)可得當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，取工作缸下腔的壓力值為 0，則有公式：（5.6））（拉 214dDPF????當(dāng) =0.3m/s時(shí)，伸張閥打開， =1222.8N；V拉= -0=?1P?1∴ = =1222.8Nf拉F通用磷酸酯液壓液L-HFDR，其密度ρ=1.15×10 3㎏/m 3=30mm， =13mm， =0.6代入式(5.5)得DdC計(jì)算得 =3.931A2m6.1.2 壓縮行程分析計(jì)算在壓縮行程時(shí)，減振器活塞向下移動(dòng)。活塞下腔室的容積減少，油壓升高，油液流經(jīng)流通閥流入活塞上腔。上腔被活塞桿占去部分空間，因而流入上腔的油液減少，一部分油液推開壓縮閥，流回儲(chǔ)油缸。所以流通閥和壓縮閥的節(jié)流作用形成了減振器壓縮行程的阻尼力。底閥總成產(chǎn)生的壓縮阻力可由下式確定：(5.7)SPy???2沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文21式中， ──壓縮阻力；yP──工作缸下腔與儲(chǔ)油腔的壓力差；2?──壓縮行程時(shí)底閥總成的受壓面積。S底閥總成的受壓面積為：(5.8)4/2DS???根據(jù)流體力學(xué)的公式，流量與壓力差有如下的關(guān)系：(5.9))/(5.0222ACQP??式中， ──工作缸下腔進(jìn)入儲(chǔ)油腔的流量；2Q──壓縮閥流通面積。2A單位時(shí)間內(nèi)，由工作缸下腔流入儲(chǔ)油腔的油液流量為：(5.10)4/22dVQ???將上面各式聯(lián)立起來(lái)便可以得到壓縮行程時(shí)壓縮閥流通面積的計(jì)算公式：(5.11)yPDCdA24//22???再由流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)可得當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，取工作缸上腔的壓力值為 0，則有公式：(5.12)2241DPF???壓當(dāng) =0.3m/s，壓縮閥打開。V∵ =0.5 ，∴ =611.4N；Y?S壓沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文22∵ = -0= ，∴ = =611.4N2P?2yP壓F磷酸酯液壓液 L-HFDR，其密度 ρ=1.15×103㎏/m3=30mm， =13mm， =0.6 代入式(5.11)得DdC=1.432A2m6.1.3 閥孔的尺寸計(jì)算以前面的數(shù)據(jù)及相關(guān)實(shí)物為參考，設(shè)計(jì)伸張閥口為 2 個(gè)圓孔，直徑為 1.6mm；設(shè)計(jì)壓縮閥口為 1 個(gè)圓孔，直徑為 1.4mm；根據(jù)活塞和底座的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)流通閥口和補(bǔ)償閥口為部分弧度。而孔的長(zhǎng)度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 來(lái)確定。 6.2 小結(jié)本章主要對(duì)閥孔的尺寸、伸張行程分析計(jì)、壓縮行程分析計(jì)算進(jìn)行了闡述。7 強(qiáng)度校核7.1 工作缸筒校核 [7]在工程實(shí)際中，常常使用承受內(nèi)壓的薄壁圓筒，例如高壓罐、充壓氣瓶、液壓缸