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尼力,还有一部分油液经过活塞杆与导向座间的缝隙由回流孔6进人补偿腔,同样由于活塞杆所占据的体积,当活塞向上运动时,必定有部分油液经阀Ⅲ流入工作腔下腔。减振器工作过程中产生的热量靠贮油缸筒3散发。减振器的工作温度可高达120摄氏度,有时甚至可达200摄氏度。为了提供温度升高后油液膨胀的空间,减振器的油液不能加得太满,但一般在补偿腔中油液高度应达到缸筒长度的一半,以防止低温或减振器倾斜的情况下,在极限伸张位置时空气经油封7进入补偿腔甚至经阀Ⅲ吸入工作腔,造成油液乳化,影响减振器的工作性能。

图4-4 双筒式减振器工作原理图

1-活塞;2-工作缸筒;3-贮油缸筒;4-底阀座;5-导向座;6-回流孔活塞杆;7-油封;8-防尘罩9-活塞杆

减振器的特性可用图4-5所示的示功图和阻尼力-速度曲线描述。减振器特性曲线的形状取决于阀系的具体结构和各阀开启力的选择。一般而言,当油液流经某一给定的通道时,其压力损失由两部分构成。其一为粘性沿程阻力损失,对一般的湍流而言,其数值近似地正比于流速。其二为进入和离开通道时的动能损失,其数值也与流速近似成正比,但主要受油液密度而不是粘性的影响。由于油液粘性随温度的变化远比密度随温度的变化显著,因而在设计阀系时若能尽量利用前述的第二种压力损失,则其特性将不易受油液粘性变化的影响,也即不易受油液温度变化的影响。不论是哪种情形,其阻力都大致与速度的平方成正比,如图10所示。图中曲线A所示为在某一给定的A通道下阻尼力F与液流速度v的关系,若与通道A并联一个直径更/大的通道B,则总的特性将如图中曲线A+B所示。如果B为一个阀门,则当其逐渐打开时,可获得曲线A与曲线A+B间的过渡特性。恰当选择A,B的孔径和阀的逐渐开启量,可以获得任何给定的特性曲线。阀打开的过程可用三个阶段来描述,第一阶段为阀完全关闭,第二阶段为阀部分开启,第三阶段为阀完全打开。通常情况下,当减振器活塞相对于缸筒的运动速度达到0. lm/s时阀就开始打开,完全打开则需要运动速度达到数米每秒。

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图4-5 阀的开启程度对减振器特性影响示意图

图4-5给出了三种典型的减振器特性曲线。第一种为斜率递增型的,第二种为等斜率的(线性的),第三种为斜率递减型的。其中第一种在小速度时,阻尼力较小,有利于保证平坦路面上的平顺性,第三种则在相当宽的振动速度范围内都可提供足够的阻尼力,有利于提高车轮的接地能力和汽车的行驶性能。根据汽车的型式、道路条件和使用要求,可以选择恰当的阻尼力特性。

图4-6 典型的减振器特性曲线 图4-7减振器斜置时计算传递比示意图

需要注意的是,在大部分汽车上,减振器不是完全垂直安装,如图4-7所示为刚性桥非独立悬架的情况。这时减振器本身的阻尼力与车轮处的阻尼力之间存在差异,当左右车轮同向等幅跳动时,阻尼力的传递比iD?1/cos?,由于角度? (见图4-7)同时造成车轮处力的减小和减振器行程的减小,因此减振器的阻尼系数应为车轮处阻尼系数的iD倍。当车身侧倾时,相应的传递比iD??B/?bcos??,式中B为轮距,b为减振器下固定点的安装距。 单筒充气式液力减振器

单筒充气式减振器的工作原理如图(4-8)所示。其中浮动活塞3将油液和气体分开并且将缸筒内的容积分成工作腔4和补偿腔2两部分。当车轮下落即悬架伸张时,活塞杆8带动活塞5下移,压迫油液经过伸张阀10从工作腔下腔流入上腔。此时,补偿腔2中的气体推动活塞3下移以补偿活塞杆抽出造成的容积减小;车轮上跳时,活塞5向上运动,油液通过压缩阀6由上腔流入下腔,同时浮动活塞向上移动以补偿活塞杆在油液中的体积变化。

与前述的双筒式减振器相比,单筒充气式减振器具有以下优点:①工作缸筒n直接暴露在空气中,冷却效果好;②在缸筒外径相同的前提下,可采用大直径活塞,活塞面积可增大将近一倍,从而降低工作油压;③在充气压力作用

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2下,油液不会乳化,保证了小振幅高频振动时的减振效果;④由于浮动活塞将油、气隔开,因而减振器的布置与安装方向可以不受限制。其缺点在于:①为保证气体密封,要求制造精度高;②成本高;③轴向尺寸相对较大;④由于气体压力的作用,活塞杆上大约承受190-250N的推出力,当工作温度为100℃时,这一值会高达450N,因此若与双筒式减振器换装,则最好同时换装不同高度的弹簧。

图4-8单筒充气式减振器

双筒充气式减振器的优点有:①在小振幅时阀的响应也比较敏感;②改善了坏路上的阻尼特性;③提高了行驶平顺性;④气压损失时,仍可发挥减振功。

图4-9 为双筒充气式减振器用于麦克弗逊悬架时的结构图

1-六方;2-盖板;3-导向座;4-贮油缸筒;5-补偿腔;6-活塞杆;7-弹簧托架;8-限位块;9-压缩阀;10-密封环;11-阀片;12-活塞紧固螺母;13-活塞杆小端;14-底阀

4.3.1减震器参数的设计

(1)相对阻尼系数ψ

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相对阻尼系数ψ的物理意义是:减震器的阻尼作用在与不同刚度C和不同簧上质量ms的悬架系统匹配时,会产生不同的阻尼效果。ψ值大,振动能

迅速衰减,同时又能将较大的路面冲击力传到车身;ψ值小则反之,通常情况下,将压缩行程时的相对阻 尼系数?Y取小些,伸张行程时的相对阻尼系数?S取得大些,两者之间保持

?Y=(0.25-0.50)?S的关系。

设计时,先选取?Y与?S的平均值ψ。相对无摩擦的弹性元件悬架,取ψ=0.25-0.35;对有内摩擦的弹性元件悬架,ψ值取的小些,为避免悬架碰撞车架,取?Y=0.5?S

取有

,计算得:?S=0.4,?Y=0. (2)减震器阻尼系数?的确定

减震器阻尼系数??2?cms。因悬架系统固有频率??c,所以理msψ=0.3,

论上??2?ms?。实际上,应根据减震器的布置特点确定减震器的阻尼系数。我选择下图的安装形式,则起阻尼系数?为:

2?ms?b2??2 (4-18) 2acos?

图4-10 减震器的布置

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