汽車減震器原理并建立其數(shù)學(xué)模型及汽車懸架系統(tǒng),汽車減震器原理,由于懸架系統(tǒng)中的彈性元件受沖擊產(chǎn)生震動，為改善汽車行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減震器。 為衰減震動，汽車懸架系統(tǒng)中采用減震器多是液力減震器，其工作原理是當(dāng)車架和車橋間震動而出現(xiàn)相對運(yùn)動時，減震器內(nèi)的活塞上下移動，減震器腔內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個腔經(jīng)過不同的孔隙流入另一個腔內(nèi)。此時孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對震動形成阻尼力，使汽車震動能量轉(zhuǎn)化為油液熱能，再由減震器吸收散發(fā)到大氣中。在油液通道截面和等因素不變時，阻尼力隨車架與車橋之間的相對運(yùn)動速度增減，并與油液粘度有關(guān)。,汽車減震器示意圖,活塞桿；2. 工作缸筒；3. 活塞； 4. 伸張閥；5. 儲油缸筒； 6. 壓縮閥； 7. 補(bǔ)償閥；8. 流通閥；9. 導(dǎo)向座； 10. 防塵罩；11. 油封,雙向作用筒式減振器示意圖,液壓減振器數(shù)學(xué)模型的基本原則,（1）模型可以全面描述減振器的阻尼特性。 （2）數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)該清晰、簡潔、易用。 （3）選用的參數(shù)應(yīng)該具有明顯的物理意義。參數(shù)應(yīng)該描述典型物理量的特性，如第一阻尼系數(shù)，泄載點和第二阻尼系數(shù)。 （4）可以方便的根據(jù)試驗結(jié)果確定參數(shù)。 （5）能夠準(zhǔn)確描述阻尼特性曲線的形狀和閥的配置之間的關(guān)系。 （6）能夠精確計算分析減振器的阻尼性能與車輛系統(tǒng)能量消耗的關(guān)系，可以定量分析極端條件下減振器是否能夠疏散足夠的熱量。 （7）應(yīng)有助于深入的理解和分析減振器的內(nèi)部運(yùn)動過程和外部工作性能。 （8）可以滿足減振器設(shè)計，減振器特性分析和車輛系統(tǒng)動力學(xué)研究的要求,不同應(yīng)用場合下減振器的穩(wěn)態(tài)特性,減震器數(shù)學(xué)模型,液壓減振器的數(shù)學(xué)模型描述,建立如下公式描述減振器的行為： (1） (2） 式中，Y(x):阻尼力或壓降 X:活塞速度或者液壓油流量 B：第一阻尼系數(shù) C：形狀因子 D：泄載點 E：曲率因子 G：第二阻尼因子 H：后繼阻尼因子 K：靈敏度因子 eps：孔徑因子 由式（1）和（2）表示的液壓減振器模型含有七個參數(shù)，其中阻尼系數(shù)B的量綱為s/m，泄載點D的量綱為N，其余五個參數(shù)為無量綱因子。,用圖2所示的典型減振器特性來說明減振器數(shù)學(xué)模型中所含參數(shù)的物理含義。為了更好理解使用的公式，將減振特性轉(zhuǎn)換為壓力差和液壓油流量之間的關(guān)系。通過將減振力除以活塞面積，將活塞速度乘以活塞面積可以實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換，如圖3所示。 圖2數(shù)學(xué)模型中參數(shù)的物理意義,對于適用的減振器類型，D表示減振特性中的泄載點。在這一點阻尼特性將發(fā)生改變，從而將第一阻尼率和第二阻尼率區(qū)別開來。乘積BCD表示低活塞速度下的阻尼率，這是阻尼特性中的一個重要特征。參數(shù)C為所用到正弦函數(shù)的限度。阻尼特性的導(dǎo)數(shù)總是正值。因此參數(shù)C的值是固定的，小于或等于1。由于C由泄載點D決定，因此參數(shù)B控制泄載點前的阻尼率。,圖3阻尼特性的定義,曲率因子E可以在不影響阻尼率和泄載點的情況下實現(xiàn)曲線局部額外的伸長或壓縮。這一性質(zhì)使得修改減振特性的誤差成為可能。,圖4減振特性中的相繼第二率系數(shù),因子G定義了從泄載點開始的曲線斜率，阻尼率和泄載點不受影響。這一系數(shù)可以描述閥開啟后的行為，當(dāng)活塞速度高于泄壓速度時，它對限制減振力是很重要,圖5曲線因子E對阻尼器外特性的影響,圖6減振特性中的靈敏度因子K,圖7減振特性中的孔徑因子,后繼阻尼因子H使得改變泄載點后的曲線形狀成為可能（圖4）。曲線形狀可以細(xì)微的從線性變化為漸進(jìn)的，在閥開啟到最大的時候?qū)l(fā)生這種情況。當(dāng)閥完全開啟時，通過閥的液壓油流量的進(jìn)一步增加會導(dǎo)致曲線的后繼變化。 靈敏度因子定義了阻尼率與泄載點后第二阻尼因子之間的過渡（圖6）。隨著K值的變化，形狀可以變得銳利或者光滑。通過這個系數(shù)能夠描述阻尼閥的開啟行為，這對于設(shè)計的性能是非常重要的。 孔徑因子eps描述了流量為零時開始點的阻尼特性形狀（圖7）。,汽車懸架系統(tǒng),所謂懸架就是指連接車身（車架）和車輪（車軸）的彈性構(gòu)件，這個構(gòu)件雖為彈性結(jié)構(gòu)，但它的剛度足以保證汽車的行駛舒適性和穩(wěn)定性。在汽車行駛過程中，懸架既能抵消減弱路面不平帶來的生硬沖擊，又能確保車身的橫向和縱向穩(wěn)定性，使車輛在懸架設(shè)計的自由行程內(nèi)時刻都可以保持一個較大范圍的動態(tài)可控姿態(tài)。因此，懸架是關(guān)系到車輛操控性和舒適性的重要組成部件之一。懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否，直接對汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。由此可見懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車上是重要的總成之一。,汽車懸架的分類,按照汽車懸架的原理來說，現(xiàn)代汽車中的懸架有兩種，一種是半主動懸架，另一種是主動懸架。1. 半主動懸架即傳統(tǒng)式的懸架，是由彈簧、減振器（減振筒）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，其中彈簧主要起減緩沖擊力的作用，減振器的主要作用是衰減振動。由于這種懸架是由外力驅(qū)動而起作用的，所以稱為從動懸架。2. 主動懸架的控制環(huán)節(jié)中安裝了能夠產(chǎn)生抽動的裝置，采用一種以力抑力的方式來抑制路面對車身的沖擊力及車身的傾斜力。由于這種懸架能夠自行產(chǎn)生作用力，因此稱為主動懸架。主動懸架是由電腦控制的一種新型懸架，具有能夠產(chǎn)生反作用力的動力源，主要用于高檔轎車。根據(jù)汽車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不同懸架種類又可分為獨(dú)立懸架，非獨(dú)立懸架,1.非獨(dú)立懸架如左圖(a)所示其特點是兩側(cè)車輪安裝于一整體式車橋上，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊力時會直接影響到另一側(cè)車輪上，當(dāng)車輪上下跳動時定位參數(shù)變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導(dǎo)向作用，使結(jié)構(gòu)大為簡化，降低成本。目前廣泛應(yīng)用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有采用的。非獨(dú)立懸架由于非簧載質(zhì)量比較大，高速行駛時懸架受到?jīng)_擊載荷比較大，平順性較差。 2.獨(dú)立懸架如上圖(b)所示其特點是兩側(cè)車輪分別獨(dú)立地與車架（或車身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊，其運(yùn)動不直接影響到另一側(cè)車輪，獨(dú)立懸架所采用的車橋是斷開式的。這樣使得發(fā)動機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。獨(dú)立懸架允許前輪有大的跳動空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。同時獨(dú)立懸架非簧載質(zhì)量小，可提高汽車車輪的附著性,