《1315095467輕型貨車懸架減震器匹配計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書文稿》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《1315095467輕型貨車懸架減震器匹配計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書文稿（48頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 減振器主要用來抑制彈簧吸振后反彈時(shí)的振蕩及來自路面的沖擊?在經(jīng)過不平路面時(shí),雖然吸振彈簧可以過濾路面的振動(dòng),但彈簧自身還會(huì)有往復(fù)運(yùn)動(dòng),而減振器就是用來抑制這種彈簧跳躍的?減振器太軟,車身就會(huì)上下跳躍,減振器太硬就會(huì)帶來太大的阻力,妨礙彈簧正常工作? 本次設(shè)計(jì)題目為輕型貨車減振器設(shè)計(jì),考慮輕型貨車的用途主要是用來運(yùn)輸貨物,所以本設(shè)計(jì)的減振器首先考慮需要滿足載重量的需要,在滿足貨車載重量的前提下設(shè)計(jì),本次設(shè)計(jì)采用的方案為雙作用式液力減振器?這種減振器作用原理是當(dāng)車架與車橋做往復(fù)相對運(yùn)動(dòng)時(shí),減振器中的活塞在鋼桶內(nèi)也做往復(fù)運(yùn)動(dòng),則減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一

2、個(gè)內(nèi)腔通過一些狹小的孔隙流入另一內(nèi)腔?此時(shí),孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對振動(dòng)的阻尼力,使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能,而被油液和減振器殼體所吸收,然后散到大氣中?減振器的阻尼力越大,振動(dòng)消除得越快,但卻使并聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮,同時(shí),過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架損壞?本次設(shè)計(jì)綜合分析整體工作狀況,設(shè)計(jì)合理減振器結(jié)構(gòu)及尺寸,最終繪制裝配圖及零件圖? 關(guān)鍵詞:貨車;懸架;減振器;設(shè)計(jì);匹配? Abstract Shock absorber spring is mainly used to suppress vibration at th

3、e time of oscillation after the rebound from the impact of the road. After uneven pavement, while a spring vibration absorber can filter road vibration, but the spring itself will have reciprocating motion, which is used to control this kind of shock absorber spring jumping. Shock absorber is too so

4、ft, the body will be jumping up and down, too hard Shock Absorber will give rise to any serious resistance to impede the normal work of the spring. The design of shock absorber for light goods vehicles subject design, consider the use of light goods vehicles are mainly used to transport goods, so t

5、he design of the shock absorber of the first consider the need to meet the needs of load, truck load to meet under the premise of the design, The design options for dual-action hydraulic shock absorber. The principle role of this shock absorber is done when the frame and axle back and forth relative

6、 movement, the shock absorber piston in steel drums has done in the reciprocating motion, then the oil shock absorber shell will be repeated from one in cavity through a narrow pore lumen inflow. At this point, the hole wall and the friction between oil and the liquid molecules will form a friction

7、damping force of vibration to the body and frame of the vibration energy into thermal energy, oil and shock absorber to be absorbed by the shell, and then scattered into the atmosphere. The greater the shock absorber damping force, vibration to eliminate the faster, but so that the elastic element i

8、n parallel can not give full play to the role, at the same time, too much damping force shock absorber can also lead to damage to connected parts and the frame. The design of a comprehensive analysis of the overall working conditions, design and reasonable structure and size of shock absorber, the f

9、inal assembly drawing and components drawing Fig. Key words: Goods; suspension; shock absorber; design; match. 目 錄 第1章 緒論 1 1.1減振器的簡介 1 1.2減振器的主要結(jié)構(gòu)型式及工作原理 2 1.2.1雙作用式減振器 2 1.2.2單作用式減振器 4 1.3減振器研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢 5 1.3.1充氣式減振器 5 1.3.2阻力可調(diào)式減振器 7 1.3.3電液減振器 8 1.3.4電控減振器 8 第二章 減振器設(shè)計(jì)理論及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9

10、2.1振器外特性設(shè)計(jì)理論依據(jù) 9 2.1.1車身振動(dòng)模型 9 2.1.2固有頻率?阻尼系數(shù)及阻尼比 11 2.2減振器受力分析 13 2.3主要尺寸的選擇 14 2.3.1活塞桿直徑的確定 14 2.3.2工作缸直徑的確定 16 2.3.3貯油缸直徑的確定 17 2.4減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 2.4.1活塞閥系設(shè)計(jì) 19 2.4.2底閥系設(shè)計(jì) 22 第三章 主要零件加工工藝過程 24 3.1活塞桿加工工藝過程 24 3.2活塞加工工藝過程 25 3.3定位環(huán)加工工藝過程 26 3.4伸張閥加工工藝過程 27 第四章 結(jié)論 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30

11、 附錄一 相關(guān)程序 31 附錄二 專業(yè)外文翻譯 33 IV 第1章 緒論 1.1減振器的簡介 懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動(dòng),為改善汽車行駛平順性,懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減振器,為衰減振動(dòng),汽車懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器,其工作原理是當(dāng)車架(或車身)和車橋間受振動(dòng)出現(xiàn)相對運(yùn)動(dòng)時(shí),減振器內(nèi)的活塞上下移動(dòng),減振器腔內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)腔經(jīng)過不同的孔隙流入另一個(gè)腔內(nèi)?此時(shí)孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對振動(dòng)形成阻尼力,使汽車振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為油液熱能,再由減振器吸收散發(fā)到大氣中?在油液通道截面和等因素不變時(shí),阻尼力隨車架與車橋(或車輪)之間的相對運(yùn)動(dòng)速度增

12、減,并與油液粘度有關(guān)?減振器與彈性元件承擔(dān)著緩沖擊和減振的任務(wù),阻尼力過大,將使懸架彈性變壞,甚至使減振器連接件損壞?因面要調(diào)節(jié)彈性元件和減振器這一矛盾? (1) 在壓縮行程,減振器阻尼力較小,以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用,緩和沖擊?這時(shí),彈性元件起主要作用? (2) 在懸架伸張行程中,減振器阻尼力應(yīng)大,迅速減振? (3) 當(dāng)車橋與車架間的相對速度過大時(shí),要求減振器能自動(dòng)加大液流量,使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi),以避免承受過大的沖擊載荷? 由于伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力設(shè)計(jì)的大于壓縮閥,在同樣壓力作用下,伸張閥及相應(yīng)的常通縫隙的通道載面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)常通縫隙通道截面積總和?這

13、使得減振器的伸張行程產(chǎn)生的阻尼力大于壓縮行程的阻尼力,達(dá)到迅速減振的要求? 1.2減振器的主要結(jié)構(gòu)型式及工作原理 目前汽車上用的減振器按其結(jié)構(gòu)可分為搖臂式和筒式,按其作用原理可分為單向作用式和雙向作用式?搖臂式減振器作為汽車上早期產(chǎn)品目前己基本被淘汰?由于筒式減振器具有質(zhì)量小?性能穩(wěn)定?工作可靠?適合于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),所以已成為汽車減振器的主流?筒式減振器又可分為雙筒式?單筒式?汽車上基本上全部采用雙筒式?高檔摩托車很多也采用了雙筒式,現(xiàn)在單筒式減振器主要用于中低檔摩托車? 1.2.1雙作用式減振器 1-活塞桿；2-工作缸筒；3-活塞；4-伸張閥；5-儲(chǔ)油缸筒；6-壓縮閥；7-補(bǔ)償閥

14、；8-流通閥；9-導(dǎo)向座；10-防塵罩；11-油封 圖1-1 雙向作用筒式減振器一般都具有四個(gè)閥(圖1-1),即壓縮閥6?伸張閥4?流通閥8和補(bǔ)償閥7?流通閥和補(bǔ)償閥是一般的單向閥,其彈簧彈力很小,當(dāng)閥上的油壓作用力與彈簧彈力同向時(shí),閥處于關(guān)閉狀態(tài),而當(dāng)油壓作用力與彈簧力反向時(shí),只要有很小的油壓,閥便能開啟?壓縮閥和伸張閥是卸荷閥,其彈簧剛度較大,預(yù)緊力較大,只有當(dāng)油壓增到一定程度時(shí),閥才能開啟,而當(dāng)油壓降低到一定程度時(shí),閥即自行關(guān)閉? 雙向作用筒式減振器工作原理(圖1-1)可分壓縮?伸張兩個(gè)行程加以說明? 壓縮行程:當(dāng)汽車車輪滾上凸起或滾出凹坑時(shí),車輪移近車架(車身),減

15、振器受壓縮,減振器活塞3下移?活塞下面的腔室 (下腔)容積減小,油壓升高,油液經(jīng)流通閥8流到活塞上面的腔室(上腔)?由于上腔被活塞桿1占去一部分,上腔內(nèi)增加的容積小于下腔減小的容積,故還有一部分油液推開壓縮閥6,流回貯油缸5?這些閥對油液的節(jié)流便造成對懸架壓縮運(yùn)動(dòng)的阻尼力? 伸張行程:當(dāng)車輪滾進(jìn)凹坑或滾離凸起時(shí),車輪相對車身移開,減振器受拉伸?此時(shí)減振器活塞向上移動(dòng)?活塞上腔油壓升高,流通閥8關(guān)閉?上腔內(nèi)的油液便推開伸張閥4流入下腔?同樣,由于活塞桿的存在,自上腔流來的油液還不足以充滿下腔所增加的容積,下腔內(nèi)產(chǎn)生一定的真空度,這時(shí)儲(chǔ)油缸中的油液便推開補(bǔ)償閥7流入下腔進(jìn)行補(bǔ)充?此時(shí),這些閥的節(jié)

16、流作用即造成對懸架伸張運(yùn)動(dòng)的阻尼力? 壓縮閥的節(jié)流阻力應(yīng)設(shè)計(jì)成隨活塞運(yùn)動(dòng)速度而變化?例如,當(dāng)車架或車身振動(dòng)緩慢時(shí),油壓不足以克服壓縮閥彈簧的預(yù)緊力而推開閥門?此時(shí)多余部分的油液便經(jīng)一些常通的縫隙,流回儲(chǔ)油缸?當(dāng)車身振動(dòng)劇烈,即活塞向下運(yùn)動(dòng)的速度高時(shí),則活塞下腔油壓驟增,達(dá)到能克服壓縮閥彈簧的預(yù)緊力時(shí),便推開壓縮閥,使油液在很短的時(shí)間內(nèi),通過較大的通道流回儲(chǔ)油缸?這樣,油壓和阻尼力都不致超過一定限度,以保證壓縮行程中彈性元件的緩沖作用得到充分發(fā)揮?同樣,伸張行程中減振器的阻尼力也應(yīng)設(shè)計(jì)成隨活塞運(yùn)動(dòng)速度而變化?當(dāng)車輪向下運(yùn)動(dòng)速度不大(即活塞向上的運(yùn)動(dòng)速度不大時(shí),油液經(jīng)伸張閥的常通孔隙(圖上未畫出

17、)流入下腔,由于通道截面積很小,便產(chǎn)生較大的阻尼力,從而消耗了振動(dòng)能量,使振動(dòng)迅速衰減?當(dāng)車身振動(dòng)劇烈時(shí),伸張閥開啟,通道截面積增大,便油壓和阻尼力保持在一定限度以內(nèi)?這樣,可使減振器及懸架系統(tǒng)的某些零件不會(huì)因超載而損壞? 由于伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大,在同樣的油壓力作用下,伸張閥及相應(yīng)的常通縫隙的通道截面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)的常通縫隙的通道截面積總和?這就保證了減振器在伸張行程內(nèi)產(chǎn)生的阻尼力比壓縮行程內(nèi)產(chǎn)生的阻尼力大得多? 1.2.2單作用式減振器 1-儲(chǔ)油缸；2-活塞；3-活塞桿；4-閥片；5-導(dǎo)向座；6-油封；7-過油孔 圖1-3 單筒阻尼器簡圖 1-彈簧；2-阻

18、尼器；3-上吊環(huán)；4-下吊環(huán) 圖1-2 單筒減振器簡圖 1-彈簧；2阻尼器；3-上吊環(huán)；4-下吊環(huán) 圖1-2 單筒減振器簡圖 單筒減振器(圖1-2)見于很多輕型摩托車上?懸架彈簧1與單筒阻尼器2套裝在一起?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?在組裝情況下,彈簧受小量預(yù)壓縮,以保證減振器總成張緊和穩(wěn)固?阻尼器是單筒結(jié)構(gòu),由儲(chǔ)油缸1(圖1-3)?活塞2?活塞桿3?閥片4?導(dǎo)向座5和油封6等組成?裝配時(shí),在油缸中注入適量減振油液,使油液保持在適當(dāng)高度并在油缸上腔保持一定量的空氣?減振液不應(yīng)過多,以免減少減振器行程,但也不應(yīng)過少,以免降低阻尼性能? 這種阻尼器屬

19、單向作用式阻尼器,僅在復(fù)原行程時(shí)產(chǎn)生阻尼力? 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,上腔油液便通過活塞上的過油孔7將閥片4打開,流入下腔并將下腔充滿?由于閥片很易開啟,活塞上過油孔的流通截面又較大,無明顯節(jié)流作用,故壓縮行程時(shí)的液壓阻力很小? 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?復(fù)原速度越大,節(jié)流孔的節(jié)流作用也越大,形成的復(fù)原阻力也越大?為了獲得較良

20、好的阻尼特性,需實(shí)現(xiàn)雙向不等阻尼?單筒阻尼器雖然也可能使之具有雙向作用,但同時(shí)會(huì)帶來一些不良的副作用?另外,單筒阻尼器的一些固有的問題如密封問題?油氣混合油液氧化問題?泡沫問感?油液正常消耗后的補(bǔ)充問題等等也不易解決?因此,比較完善的阻尼器大多做成雙筒結(jié)構(gòu),可克服上述單筒阻尼器之不足,提高阻尼性能? 1.3減振器研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢 為了適應(yīng)汽車高速?舒適?安全的發(fā)展需要,國外一些汽車廠商?研究機(jī)構(gòu)一直致力于新型減振器的研究?開發(fā),現(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下? 1.3.1充氣式減振器 充氣式減振器是60年代以來發(fā)展起來的一種新型減振器,按結(jié)構(gòu)分為單筒式?雙筒式,按工作介質(zhì) (油和氣)貯存方式分

21、為油氣分開式和油氣混合式?(圖1-4)是一種單筒油氣分開式充氣減振器?其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在缸筒的下部裝有一個(gè)浮動(dòng)活塞2,在浮動(dòng)活塞與缸筒一端形成的密閉氣室1中,充有高壓(23MPa)的氮?dú)?在浮動(dòng)活塞的上面是減振器的油液?浮動(dòng)活塞上裝有大斷面的O形密封圈,它把油和氣完全分開?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壓縮閥4和伸張閥8?此二閥均由一組厚度相同,直徑不等,由大到小而排列的彈性閥片組成? 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)?使工作活塞的上腔與下腔之間產(chǎn)生油壓差,壓力油便推開壓縮閥或伸張閥而來回流動(dòng),從而產(chǎn)生拉伸或壓縮阻尼力? 由于活塞桿的進(jìn)出而引起的缸筒貯油

22、容積的變化,由浮動(dòng)活塞的上下運(yùn)動(dòng)來補(bǔ)償? 這種充氣式減振器的優(yōu)點(diǎn)是: (1)結(jié)構(gòu)簡單,成本低? (2)油氣分開,消除了油的乳化現(xiàn)象? 這種充氣式減振器的優(yōu)點(diǎn)是: 長度較長,對于活塞桿直徑大?行程大(即貯油缸容積變化大)的減振器不太適合? 1-密封氣室；2-浮動(dòng)活塞；3-O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1-4 充氣式減振器 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?圖 1-4所示減振器只是在貯液筒內(nèi)充0.4lMPa的氮?dú)?當(dāng)活塞桿向外抽出時(shí),高壓氣體就壓迫貯油缸下部的油液通過補(bǔ)償閥進(jìn)入工作缸內(nèi)? 由于充氣式減

23、振器活塞桿拉伸時(shí),需補(bǔ)償?shù)挠鸵荷洗嬖谝粋€(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?及噪聲等問題?同時(shí)也可防止汽車停車時(shí)減振器不用,油液泄漏使得空氣進(jìn)入工作缸內(nèi)而產(chǎn)生所謂的“早晨病” 1.3.2阻力可調(diào)式減振器 如圖1-5所示為阻力可調(diào)式減振器示意圖,裝有這種減振器的懸架系統(tǒng)采用了剛度可變的空氣彈簧,其工作過程是,當(dāng)汽車的載荷增加時(shí),空氣囊中的氣壓升高,則氣室內(nèi)的氣壓也隨之升高,而膜片向下移動(dòng)與彈簧3產(chǎn)生的壓力相平衡?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

24、而增加了油液流動(dòng)阻力?反之,當(dāng)汽車載荷減小時(shí),柱塞上移,增大了節(jié)流孔的通道截面積,從而減小了阻尼力,因此達(dá)到了隨汽車載荷的變化而改變減振器阻力的目的? 這種減振器將有可能用于高檔大客車或高級轎車上? 1-氣室；2-空心連桿；3-彈簧；4-柱塞桿；5-柱塞；6-活塞；7-節(jié)流孔 圖1-5 充氣式減振器 1.3.3電液減振器 如圖1-6所示為自適應(yīng)式減振器示意圖,它是采用電流變體智能材料來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)阻尼力大小的?其工作機(jī)理是:電流變體流體在外加強(qiáng)電場作用下,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?而當(dāng)撤去外加電場后,又可在瞬間內(nèi)恢復(fù)到液態(tài)?

25、 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(23MPa)的氮?dú)?在浮動(dòng)活塞的上部 為電流變流體?伸張和壓縮過程可以共用一個(gè)阻尼通道?其阻尼力的大小是通過改變電場強(qiáng)度使流體粘度改變而實(shí)現(xiàn)的? 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1-6 自適應(yīng)減振器結(jié)構(gòu)方案示意圖 1.3.4電控減振器 目前廣泛采用的液力減振器屬于被動(dòng)型減振器,減振器結(jié)構(gòu)及參數(shù)一經(jīng)確認(rèn),它的阻尼特性也就隨之固定了?自70年代以來,國外一直致力于主動(dòng)懸架研究

26、,己經(jīng)取得了很大進(jìn)展?研究成果已在一些高級轎車上得到了應(yīng)用?主動(dòng)懸架分全主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架?全主動(dòng)懸架以一個(gè)液壓缸代替彈簧和減振器,液壓缸的阻尼力和位移是通過將反饋回來的代表車身的絕對速度,以車身與路面之間的相對位移的電信號輸入到一個(gè)控制液壓缸的伺服閥而實(shí)現(xiàn)的? 第二章 減振器設(shè)計(jì)理論及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1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? 為懸架系統(tǒng)配置適當(dāng)?shù)臏p振器,實(shí)際上就是根據(jù)懸架系統(tǒng)的振動(dòng)特性,匹配適當(dāng)?shù)臏p振器外特性,因此研究減振器的外特性設(shè)計(jì),首先要

27、研究汽車及懸架系統(tǒng)的振動(dòng)特性,同時(shí)它也是進(jìn)行減振器試驗(yàn)的理論依據(jù)? 2.1.1車身振動(dòng)模型 汽車是一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng),為了分析問題的方便,將其簡化成接近實(shí)際情況的單質(zhì)量系統(tǒng)的自由振動(dòng),圖2-1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)量和彈簧剛度K,減振器阻尼系數(shù)為的懸架組成? 圖2-1 車身單質(zhì)量系統(tǒng)模型 車身垂直位移坐標(biāo)z的原點(diǎn)取在靜力平衡位置,根據(jù)牛頓第二定律,得到描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的微分方程為: (2-1) 式中: —懸架質(zhì)量或簧載質(zhì)量; —減振器阻尼系數(shù);

28、 —懸架質(zhì)量垂直振動(dòng)加速度; —懸架質(zhì)量垂直振動(dòng)速度; —位移量; —懸架剛度;由下式計(jì)算 (2-2) 為了便于分析,可將此貨車車懸架結(jié)構(gòu)簡化為圖2-2中: 圖2-2 減振器安裝位置圖 —兩減振器與驅(qū)動(dòng)橋連接端距離,; —兩鋼板彈簧中心線距離,=1000mm —兩車輪輪距,; —安裝角;減振器中心線與鉛垂線的夾角,; —車輛滿載時(shí)的懸架(簧載)載荷,; —懸架靜變形,=12.05cm; 2.1.2固有頻率?阻尼

29、系數(shù)及阻尼比 車身(或懸架)振動(dòng)固有頻率? 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?對于粘性阻尼,其振幅由下式計(jì)算 (2-3) 式中: —頻率比; 為避免車輛懸架產(chǎn)生共振現(xiàn)象,應(yīng)符合下列規(guī)定 —阻尼比;由下式計(jì)算 (2-4) —臨界阻尼系數(shù)?由下式計(jì)算 =50447.77NS/m (2-5) 按圖1?2和(2-5)式,懸架臨界阻尼系數(shù)為? 按計(jì)算式(2-3),懸架質(zhì)量M的振幅是阻尼比和頻率的函數(shù)? 減

30、振器是懸架的主要阻尼元件?它與緩沖彈簧并聯(lián)安裝(參見圖2-2),按阻尼匹配原則要求的阻尼比為 (2-6) 對于越野車輛或戰(zhàn)車,懸架結(jié)構(gòu)為獨(dú)立螺旋彈簧懸架,減振器復(fù)原行程阻尼系數(shù)一般為 (2-7) 按式(2-6)式,此懸架復(fù)原(伸張)行程的阻尼系數(shù) 現(xiàn)代車輛大部分均采用雙向作用筒式減振器?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: (2-8) 按(2-8)式,懸架壓縮行程阻尼系數(shù)為 彈簧振

31、子在震動(dòng)平衡點(diǎn)處的懸架質(zhì)量垂直振動(dòng)速度,由下式計(jì)算 (2-9) 式中: —受迫振動(dòng)的振幅?可按式(2-3)計(jì)算,懸架振幅為 懸架質(zhì)量垂直振動(dòng)速度為 懸架垂直振動(dòng)速度下的額定復(fù)原阻力為 額定壓縮阻力為 2.2減振器受力分析 對于非獨(dú)立懸架,如鋼板彈簧懸架?減振器只承受阻尼力,受力狀況比較簡單,而對于獨(dú)立懸架,減振器除承受阻尼力外,還將承受側(cè)向力等,受力狀況比較復(fù)雜,本次設(shè)計(jì)題目為貨車減震器設(shè)計(jì),因選用鋼板彈簧非獨(dú)立懸架,現(xiàn)對減振器受力情況作一分析? 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

32、極限工況? (1)縱向力 (牽引力或制動(dòng)力)最大,側(cè)向力=0,此時(shí)地面對車輪的垂直反力 =16446.36N (2-10) 式中:一一負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù),可取1.2; 一一后軸滿載負(fù)荷 (N)=27410.6N (2-11) 式中,——路面附著系數(shù),驅(qū)動(dòng)時(shí)可取0.8,制動(dòng)時(shí)極限狀態(tài)可達(dá)1.25? =16446.361.25=20557.95N (2)側(cè)向力最大,縱向力=0,此工況意味著側(cè)滑發(fā)生?此時(shí)內(nèi)?外輪上的總側(cè)向力,外輪上的垂直反力和內(nèi)輪上的垂直反力分別為: =28995.57N

33、 (2-12) =25825.63N (2-13) 式中,——汽車質(zhì)心高度; ——輪距; ——側(cè)滑附著系數(shù),計(jì)算時(shí)取1? 外輪和內(nèi)輪上的側(cè)向力 =28995.57N (2-14) =25825.63N (2-15) (3)垂直力最大,此時(shí)縱向力乓=0,側(cè)向力=0,對應(yīng)汽車通過不平路面? =27410.6N (2-16) 式中:K一一動(dòng)載荷系數(shù),對于轎車,K取 1.75;對于貨車,K取為2.0;對于越

34、野車,K取為2.5? 2.3主要尺寸的選擇 2.3.1活塞桿直徑的確定 對于只受垂直力的減振器(如圖2-3所示),活塞桿屬細(xì)長桿,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? 當(dāng)活塞桿細(xì)長比> 時(shí),其臨界載荷為 (2-17) 式中: ——活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷(N); n——末端條件系數(shù)n=1 (2-18) ——活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(); 圖2-3 減振器彎曲 () (2-19) d——活塞桿直徑; L——減振器最大拉伸長度時(shí)上下安裝

35、點(diǎn)距離 L=560mm K——活塞桿斷面回轉(zhuǎn)半徑 (m)? (2-20) E——彈性模量, m——柔性系數(shù),中碳鋼取85 當(dāng)活塞桿細(xì)長比<時(shí),其臨界載荷為 (2-21) 式中: —— 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 ()? 活塞桿細(xì)長比<20時(shí),可按純壓縮計(jì)算,在實(shí)際設(shè)計(jì)中要保證活塞桿承受的壓縮力 P<

36、 (2-22) 式中 ——安全系數(shù)取24? 經(jīng)計(jì)算,得到活塞桿直徑D>16.23mm?故活塞桿最細(xì)處應(yīng)大于16.23cm?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? 活塞桿技術(shù)要求 活塞桿材質(zhì)選擇鋼,表面鍍0.O2mm以上的硬鉻? 2.3.2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 (2-23) 減振器壓縮阻尼力

37、 (2-24) 式中: D——工作缸直徑 (mm); d——活塞桿直徑 (mm); P——工作腔壓力 (Pa)? 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?通常車輛不發(fā)生懸架擊穿的極限速度在1.0m/s左右,設(shè)減振器振動(dòng)速度為1.0m/s對應(yīng)的拉伸阻尼力為? =53364.8244NS/m (2-25) (2-26)

38、 (2-27) ==0.0479m (2-28) 式中: ——許用壓力,允許范圍5一7MPa,取7MPa? 求得工作缸直徑后,就近選用一種常用的規(guī)格如20,25,30,32,40,50,65mm? 故取工作缸內(nèi)徑為50mm 工作缸壁厚一般取1-2mm,直徑小取下限,直徑大取上限? 故工作缸壁厚取2mm 故本次設(shè)計(jì)中工作缸直徑為50mm,壁厚為2mm;活塞桿行程為180mm,減震器拉伸到最大行程時(shí)長度為560mm?壓縮到最短行程時(shí)長度為380mm? 2

39、.3.3貯油缸直徑的確定 (1)貯油量的確定 由于活塞桿占有一定的空間,當(dāng)減振器拉長或縮短時(shí),工作腔內(nèi)工作液容量將發(fā)生變化,為此,雙筒減振器專門設(shè)計(jì)了貯油筒(見圖2-4),貯油筒必須貯存一定容積的工作液?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?一般地,當(dāng)減振器活塞桿處于拉伸位置時(shí),貯油筒內(nèi)液面高度不低于工作缸長度的 1/3,活塞桿處于壓縮極限位置時(shí),液面高度不高于工作缸長度的2/3且 (2-29) 取 式中 一一活塞桿處于拉伸極限時(shí)貯油筒內(nèi)油量 d——活塞桿直徑(mm) s——減振器行程 (mm)? (2)

40、貯油空間的確定 圖2-4 儲(chǔ)油筒 工作缸與貯油筒之間的環(huán)形空間稱之為貯油空間,減振器裝配時(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?因此貯油筒內(nèi)壓力將下降,這非常不利于底閥補(bǔ)油充分?貯油簡空間越大,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 (2-30) 式中:——貯油空間; 取直徑為70mm ——貯

41、油筒內(nèi)徑; ——工作缸外徑; ——貯油筒貯油長度,可近似取工作缸長度? 油量變化量為 貯油空間 經(jīng)驗(yàn)算滿足活塞桿處于壓縮極限位置時(shí),液面高度不高于工作缸長度的2/3? 本次設(shè)計(jì)減震器尺寸參數(shù)如下: 活塞桿直徑 工作缸外徑 貯油筒內(nèi)徑 行程 S=180mm 工作缸長度 貯油缸壁厚取 注油量為 2.4減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.4.1活塞閥系設(shè)計(jì) 裝于活塞桿下端的伸張閥和流通閥合稱活塞閥系,由該閥系的伸張閥產(chǎn)生伸張時(shí)的阻尼力?壓縮時(shí)下腔的油液經(jīng)流通閥充入上腔?圖2-5是本次設(shè)計(jì)的雙筒減振器上采用的伸張閥系? 1-活塞；2-螺母；3-活塞桿；4

42、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2-5 活塞閥系 活塞1通過螺母3固定在活塞桿2的下端?伸張閥是用螺旋彈簧4壓緊閥盤5,通過螺母2可調(diào)整壓緊力?在活塞1的頂端和閥盤5接觸處存在縫隙?它的面積形了固定油道(亦稱旁通閥)?當(dāng)活塞上移時(shí),油液通過固定油道以及當(dāng)閥盤被頂開伸張閥中流出,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?它包括環(huán)縫的長度和面積大小,活塞桿與導(dǎo)向座襯套之間的環(huán)縫,環(huán)縫接近小孔, 其壓力差按下式計(jì)算:

43、(2-31) ——環(huán)縫截面積; ——流量系數(shù)取0.8? 環(huán)縫接近細(xì)長孔,其壓力差按下式計(jì)算: (2-32) ——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)向座襯套長度? 一般情況面積大于面積,因此低速時(shí),伸張閥未開啟之前,起主要作用?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-0.02,導(dǎo)向座孔公差+0.02,襯套壁厚公差-0.02,這樣環(huán)縫間隙將在0.04-0.12間變動(dòng),如活塞桿直徑為,極限狀態(tài)壓力差將相差: (2-33)

44、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)定的主要手段?另外環(huán)縫屬細(xì)長孔,對油液的動(dòng)力粘度指數(shù)比較敏感,溫度變化對阻尼力影響較大? (2)當(dāng)活塞中速運(yùn)動(dòng)時(shí),主要取決于閥盤的開度,即由彈簧4的剛度和預(yù)緊力決定?彈簧預(yù)緊力決定開閥速度點(diǎn),彈鉸剛度決定外特性曲線斜率? (3)當(dāng)活塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí),閥口開度很大,孔6參與節(jié)流? (2-34) n>l阻尼特性呈斜率遞增性; n=l 阻尼特性呈等斜率性; n

45、7?2-8所示? 在壓縮階段,一小部分油液通過5周圍的環(huán)縫流回?而大部分油液則在頂開閥片10后經(jīng)內(nèi)側(cè)固定通道流回?閥片9是一個(gè)較薄的圓盤,僅作單向閥用?它采用圓周導(dǎo)向,通常彈簧圈7壓緊密封?壓緊力由較軟的原片彈簧7提供?彈簧圈彈簧圈上部連接限位環(huán),該環(huán)同時(shí)還作為限位塊,防止活塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí)閥口開得太大? 在壓縮階段,下腔油液頂開閥片及閥墊,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? 2.4.2底閥系設(shè)計(jì) 安裝于工作缸下端的壓縮閥和補(bǔ)償閥合稱底閥系,由壓縮閥提供壓縮行程的阻尼力?在伸張過程中,補(bǔ)償閥開啟,將貯油缸筒

46、內(nèi)的工作液補(bǔ)充到工作腔內(nèi)? 圖2-9所示為本次所設(shè)計(jì)的雙筒減振器中的底閥? 1-支承座；2-流通孔；3-流通孔；4-流通孔；5-壓縮閥；6-彈簧 圖2-9 底閥系 底閥體 1上開有兩排小孔2及3,閥片4上開有固定通道? (1)當(dāng)活塞向下低速運(yùn)動(dòng)時(shí),工作腔油液大部分從活塞閥系的流通閥流向活塞上腔,多出活塞桿體積部分的油液經(jīng)通道3流入貯油筒,形成阻尼特性,該特性取決于閥片環(huán)縫大小? (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?該段阻尼特性主要取決于彈簧6的剛度? (3)當(dāng)活塞向下高速運(yùn)動(dòng)時(shí),孔也起節(jié)流作用,此時(shí)阻尼特性由2及共同決定? 綜合以上

47、因素,可以調(diào)節(jié)出所需的阻尼特性曲線? 當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí),貯油筒中的油液推開彈簧6,補(bǔ)償?shù)焦ぷ髑? 第三章 主要零件加工工藝過程 3.1活塞桿加工工藝過程 零件圖如圖3-1所示 毛坯:鍛造45# 工藝路線: 10 銑兩端面; 20 打兩端中心孔; 30 粗車φ20?φ16外圓; 40 半徑車φ20?φ16外圓; 50 半精銑兩端面; 60 右端鉆M8孔并攻絲; 70 半精磨φ20?φ16外圓; 80 精磨φ20?φ16外圓; 90 表面鍍鉻? 3.2活塞加工工藝過程 零件圖如圖3-2所示

48、 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? 3.3定位環(huán)加工工藝過程 零件圖如圖3-3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 粗車左端面凸臺(tái)及凹槽; 50 粗車右端面凸臺(tái); 60 半精車左端面?凹槽及凸臺(tái); 70 半精車右端面及凸臺(tái); 80 精車左端

49、面?凹槽及凸臺(tái); 90精車右端面及凸臺(tái); 100 鉆組合孔; 110 半精磨φ22?φ50?φ70?φ60圓; 120 精磨φ22?φ50?φ70?φ60圓? 3.4伸張閥加工工藝過程 零件圖如圖3-4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; 60 半精車外圓; 70 粗磨左端面; 80 粗磨右端面? 第四章 結(jié)論 以上設(shè)計(jì)過程為本次輕型貨車懸架減振器匹配分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容,在本次設(shè)計(jì)中,考慮到貨車的實(shí)際情況及主要用途,本次設(shè)計(jì)懸

50、架類型采用了鋼板彈簧及雙作用式液壓減振器非獨(dú)立懸架?在滿足最大載重量及可靠性的前提下,盡量提高舒適性,簡化減震器的結(jié)構(gòu),這樣不僅降低了減振器生產(chǎn)制造的成本,同時(shí)也便于日后的維修更換工作?通過上述計(jì)算及分析驗(yàn)證,該減振器基本滿足要求,結(jié)構(gòu)緊湊?簡單?成本較低及實(shí)用性強(qiáng)是此減震器的突出優(yōu)點(diǎn)? 參考文獻(xiàn) [1] 曾慶東.《機(jī)動(dòng)車減振器設(shè)計(jì)》[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000. [2] 《汽車筒式減振器尺寸系列及技術(shù)條件》(QC/T 491-1999)[S]. [3] 萬福全.WZ551型車輛減振器額定液壓阻力的計(jì)算[J].成都:成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)

51、,2008.3. [4] 成大先.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1999. [5] 長春汽車研究所.《汽車試驗(yàn)技術(shù)手冊》(下)[M].長春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1998. [6] 韓豫萍,孫濤,盛新. 汽車懸架系統(tǒng)的發(fā)展及控制[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī).2008年21卷第4期. [7] 周長城,孟婕. 車輛懸架最佳阻尼匹配減振器設(shè)計(jì)[J]. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 第8卷 第3期.2008年6月. [8] 中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),汽車筒式減振器尺寸系列及技術(shù)條件(QC/T491-1999) [S]. [9] 史廣奎,李檳,孟憲民,汽車設(shè)計(jì)中減振器相對阻尼系數(shù)的確定[J]

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53、03, Vol. 12, No. 2. [12] Design and optimization of Suspension Systems and Components [M], Norwegian University of Science and Technology. 致 謝 長達(dá)一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束,在此特別感謝指導(dǎo)教師王天利老師?在本次設(shè)計(jì)中遇到很多困難,老師耐心的做出解答,同時(shí)也啟發(fā)了我很多靈感?在校外公司實(shí)習(xí)期間,因?yàn)閷?shí)習(xí)單位關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料十分有限,所以多次麻煩同學(xué)幫忙查閱相關(guān)資料,在此提出感謝?在即將完成畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí),感謝多位老師幫忙審閱圖紙,避免了一些錯(cuò)誤

54、?同時(shí)還感謝遼寧工業(yè)大學(xué)?長春一汽集團(tuán)及錦州萬德集團(tuán)為我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了參觀實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)?在老師及同學(xué)的幫助下,我如期完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì),同時(shí)也豐富了汽車相關(guān)的知識,鍛煉了自己進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的能力?在此表示謝意? 附錄一 相關(guān)程序 彈簧動(dòng)撓度的幅頻特性曲線 x=0.1:0.1:10; m2=1057; m1=120; u=m2/m1; x0=1.31; w0=2.*pi.*x0; w=2.*pi.*x; b=0.3; a=((1-w./w0).^2).*(1+9-1./u.*(w./w0).^2-1).^2+4.

55、*b.*b.*(w./w0).^2.*(9-(1./u+1).*(w./w0).^2).^2; d=w./w0; y=d.*d.*9./w.*sqrt(1./a); semilogx(x,y) grid xlabel(激振頻率 f/HZ); ylabel(|fd/q|); title(彈簧動(dòng)撓度的幅頻特性曲線); gtext(前懸); legend(f0=1.2,r=9,u=9 ); hold on x=0.1:0.1:10; m2=2797; m1=90; u=m2/m1; x0=1.44; w0=2.*pi.*x0; w=2.*pi.*x; b=0.3;

56、 a=((1-w./w0).^2).*(1+9-1./u.*(w./w0).^2-1).^2+4.*b.*b.*(w./w0).^2.*(9-(1./u+1).*(w./w0).^2).^2; d=w./w0; y=d.*d.*9./w.*sqrt(1./a); semilogx(x,y,*) gtext(后懸); 附錄二 專業(yè)外文翻譯 英文原文: Automotive suspension design Suspension is to ensure that the wheel

57、or axle with the vehicle carrying system contact between the flexible and able to transfer load, easing the impact of vibration attenuation, as well as regulating body in the car, such as the location of the general term for the device. Suspension is the transfer function of the most important rol

58、e in the wheel and the frame all between the force and moment, and to relieve the car when passing through the road surface uneven impact, the attenuation caused by the vibration of the bearing system, to ensure the smooth running of vehicles. To this end must be the wheel and the frame or body to p

59、rovide flexibility between the connected components rely on the flexibility to transfer the wheel or axle and the frame or the vertical load between the body and rely on its deformation to absorb energy to cushion the purpose. Adopt a flexible connection, the car can be seen as quality by the suspen

60、sion, non-sprung mass and spring consisting of vibration system, to bear from the uneven road surface, the aerodynamic and power train, engine incentives. In order to rapidly decay unnecessary vibration, the suspension also must include a damping component, that is, shock absorber. In addition, to e

61、nsure that the wheel suspension in the frame or body with all the force and moment between the reliable transmission and decided to wheel in relation to the frame or body of the displacement characteristics of the connection devices are collectively referred to as body-oriented. Decision-oriented in

62、stitutions at the time of the beating movement of wheel tracks and wheel alignment parameters, as well as the car before and after the roll center and pitch center position to a large extent, the impact of the vehicles handling and stability and anti-trim capacity. There are some suspension in the b

63、uffer block and horizontal Stabilizer. Despite 100 years of suspension from the vehicle structure to the role of the principle has been constantly evolving, but in terms of structure and function, it is by the elastic element, damping devices and is composed of three parts-oriented institutions. In

64、 some cases, a spare parts and role play two or three, such as leaf springs and elastic elements and guidance from the role of institutions, McPherson’s suspension in the column and the shock absorber shock absorber and some guidance from the role of institutions, some of the active suspension actua

65、tor element has a flexible, shock absorber and part of the function-oriented organizations. Oriented structure in accordance with the characteristics of vehicle suspension can be divided into non-independent suspension and independent suspension two broad categories. on-independent suspension is t

66、he distinctive feature of the left and right between the wheels or by a rigid beam axle disconnect-type connection, when the passage of unilateral convex wheels, it will directly affect the other side of the wheel. Independent suspension is not such a rigid beam, around the wheel of their own "independent" body with the frame or linked to, or could constitute a type axle disconnect, according to the structural characteristics can be divided into horizontal boom, boom longitudinal,