懸架用減振器設(shè)計指南

1、懸架用減振器設(shè)計指南一、功用、結(jié)構(gòu)：1、功用減振器是產(chǎn)生阻尼力的主要元件，其作用是迅速衰減汽車的振動，改善汽 車的行駛平順性，增強車輪和地面的附著力另外,減振器能夠降低車身部分 的動載荷,延長汽車的使用壽命目前在汽車上廣泛使用的減振器主要是筒式 液力減振器，其結(jié)構(gòu)可分為雙筒式，單筒充氣式和雙筒充氣式三種.導向機構(gòu) 的作用是傳遞力和力矩，同時兼起導向作用.在汽車的行駛過程當中，能夠控 制車輪的運動軌跡。汽車懸架系統(tǒng)中彈性元件的作用是使車輛在行駛時由于不平路面產(chǎn)生的 振動得到緩沖，減少車身的加速度從而減少有關(guān)零件的動負荷和動應(yīng)力。如 果只有彈性元件，則汽車在受到一次沖擊后振動會持續(xù)下去。但汽車是在

2、連 續(xù)不平的路面上行駛的，由于連續(xù)不平產(chǎn)生的連續(xù)沖擊必然使汽車振動加劇， 甚至發(fā)生共振，反而使車身的動負荷增加。所以懸架中的阻尼必須與彈性元 件特性相匹配。2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義 減振器總成一般由：防塵罩、油封、導向座、閥系、儲油缸筒、工作缸筒、 活塞桿構(gòu)成1 一上 2 -IS- T.klK4 Mt7-壓端閥百 Y冊環(huán)9卄fij岡10壞向卑訪塵量13 奇瑞現(xiàn)有的減振器總成形式:二、設(shè)計目的及要求：1、相關(guān)術(shù)語*減振器利用液體在流經(jīng)阻尼孔時孔壁與油液間的摩擦和液體分子間的摩擦形成對 振動的阻尼力，將振動能量轉(zhuǎn)化為熱能，進而達到衰減汽車振動，改善汽車行駛平 順性，提高汽車的操縱性和穩(wěn)定性的一種裝置。*阻

3、尼特性減振器在規(guī)定的行程和試驗頻率下，作相對簡諧運動，其阻力（F）與位移（S）的關(guān)系為阻尼特性。在多種速度下所構(gòu)成的曲線（F-S）稱示功圖。*速度特性減振器在規(guī)定的行程和試驗頻率下，作相對簡諧運動，其阻力（F）與速度（V）的關(guān)系為速度特性。在多種速度下所構(gòu)成的曲線（F-V ）稱速度特性圖。*溫度特性減振器在規(guī)定速度下，并在多種溫度的條件下，所測得的阻力（F）隨溫度（t ）的變化關(guān)系為溫度特性。其所構(gòu)成的曲線（F-t ）稱溫度特性圖。*耐久特性減振器在規(guī)定的工況下，在規(guī)定的運轉(zhuǎn)次數(shù)后，其特性的變化稱為耐久特性。*氣體反彈力對于充氣減振器，活塞桿從最大極限長度位置下壓到減振器行程中心時，氣體作用于

4、活塞桿上的力為氣體反彈力。*摩擦力減振器以0.005m/s的速度運行時存在的阻力，定義為摩擦力。*空程由于減振器油里面有較大的汽泡導致的，在減振器運動中出現(xiàn)的阻尼力偏小 或沒有阻尼力的某段行程。*減振器行程減振器最大長度與最小長度之差稱為減振器行程。2、系統(tǒng)要求 在懸架壓縮行程內(nèi)，減振器阻尼應(yīng)較小； 在懸架伸張行程內(nèi)，減振器阻尼應(yīng)較大； 當車橋（或車輪）與車架（或車身）的相對速度過大時，減振器阻尼力應(yīng)保持在一定的限度之內(nèi)；三、設(shè)計注意事項：a、通過計算只能得到減振器的大致阻力范圍。如何使減振器與彈性元件得到 一個準確的最佳匹配值，則是一個很復(fù)雜的問題，要考慮到汽車使用條件、整車 參數(shù)、懸架形式

5、、各件之間的摩擦，減振器的速度特性等因素，在計算后，進行 實驗修正。b、如果減振器示功試驗時阻力相差 15%，有經(jīng)驗的評分員已可在道路試驗時感覺出來。一般人員也能分辨出阻力相差 30%。由于目前一般整車中的減振 器阻力是不能在行駛時調(diào)整的，所以減振器是不可能同時滿足各種路況及載重要 求的。例如滿足汽車重載要求時，空載時就顯得太硬；在瀝青路面行駛時覺得合 適，在壞路行駛時必然搖晃不停。因此選擇減振器時只能采用折衷辦法， 滿足一 種主要的工況而略為“照顧”一下其它工況。例如：吉普車減振器阻力應(yīng)選規(guī)則 得比滿載壞路行駛時的最佳值略小一些，在好路上行駛時只得讓減振器顯得硬一 些。相反，小客車減振器阻力

6、應(yīng)選擇得比好路高速行駛時最佳值略大一些，而在壞路行駛時只能讓車身略有搖晃。c、選擇的阻力是示功試驗時的阻力，而減振器在整車中的實際工作阻力要大 于其510倍。四、設(shè)計流程:1、正向設(shè)計：2、逆向設(shè)計:五、計算和驗證:5.1、正向設(shè)計：、減振器阻尼力特性的確定壓力油液經(jīng)過節(jié)流閥產(chǎn)生的阻尼力為節(jié)流閥兩側(cè)壓力差與承壓面積的乘積,P為:P Q2P2 Cd aN / mm2式中：'-油液密度,kg/mm ；Q 通過閥的流量，mm /s ；2a 節(jié)流孔面積，mm ；Cd -流量系數(shù);節(jié)流孔形狀和油液粘度有關(guān)的系數(shù);、振器相對阻尼系數(shù)的確定減振器裝車后的基本參數(shù)，一般用相對阻尼系數(shù)表示，相對阻尼系數(shù)

7、'為:A 丫2、KM式中：一相對阻尼系數(shù)；減振器阻尼系數(shù)（阻尼特性的導數(shù)）；K 懸架剛度，N/mm ；M -簧上質(zhì)量，kg ；當相對阻尼系數(shù)' -1時，產(chǎn)生非周期域運動，艮大時雖然能在共振區(qū)很快 衰減振動，但在非共振區(qū)內(nèi)激振增大。當 -1時，產(chǎn)生周期運動，彳艮小時振動 衰減很慢，共振振幅過大。一般相對阻尼系數(shù) '值在0.30.5范圍內(nèi)，對于無 阻尼的彈性元件去上限，彈性元件和懸架導向機構(gòu)中存在阻尼時取下限。為迅速衰減汽車振動又不把大的路面沖擊傳遞到車身上，一般把減振器拉 伸和壓縮阻力按8: 26: 4的比例分配。選擇減振器阻尼力系數(shù)時，應(yīng)考慮懸架導向桿的杠桿比和減振器的

8、安裝 角度的影響，下圖所示減震器阻尼力系數(shù)應(yīng)為：y _ 2 m帕 i2cos2aN s/mmni =式中：i杠桿比，a:-減振器軸線與垂直線的夾角； 簧上質(zhì)量固有頻率。、減振器主要尺寸的確定選擇減振器尺寸時主要考慮一下兩點：在工作速度范圍內(nèi)油液壓力適當， 能夠得到穩(wěn)定的阻力值，容易保證油封的可靠性；減振器具有足夠的散熱面積, 防止因溫度過高引起阻力衰減或減振器早期失效。作缸徑的確定：4Fmax可根據(jù)減振器最大拉伸阻力和最大允許壓力近似求出工作缸徑。式中：D 作缸徑，mm；2p 工作缸允許最大壓力，一般為 34N/mm ；F max 減振器最大拉伸阻力，N ；減振器桿直徑與工作缸之比，雙筒減振器

9、為 0.40.5，單筒減D "p(1丸2mm振器為0.30.35。求出缸徑后，參照JB1459標準，選擇合適的標準工作缸徑1.5減振器儲油缸直徑1.35 1.57 D，工作缸與儲油缸壁厚一般取2.0 mm。、減振器行程的選擇減振器總行程S由上行程S1,下行程S2兩部分組成，即：S= S1+ S2a、上行程：S仁L-Lmi nL 為汽車滿載時減振器兩吊耳處中心距。S1應(yīng)略大于懸架系統(tǒng)滿載上行程（假設(shè)緩沖塊脫落）。b、下行程：S2= Lmax-L由于減振器可承受一部分反跳拉力，所以S2只要略大于彈簧的靜撓度。S1 、S2選擇不當必然使減振器工作不正常，因而產(chǎn)生拉脫壓毀、撞壞或安 裝支架斷

10、裂等現(xiàn)象。5.2、有參考車的設(shè)計（逆向設(shè)計）輸入項：基準車與開發(fā)車的車輛狀態(tài)量：a、 Design Load 時的前輪 Sprung Weigh （單側(cè)輪）Wfb、 Design Load 時的后輪 Sprung Weigh （單側(cè)輪）Wrc、 前輪端的Spring Rate （單側(cè)輪）Kfd、 后輪端的Spring Rate （單側(cè)輪）Kre、前 S/ABS 的 Lever Ratio- rff、后 S/ABS 的 Lever Ratio- rr、檢測基準車前后S/ABS的單件零件阻尼力特性：按0.05、0.1、0.3、0.6、1.0m/s五組速度測減振器拉伸、壓縮時的阻尼力特性。、 計算出

11、基準車以及新開發(fā)車的前后輪臨界阻尼力系數(shù)Ccf、Ccr:WCc =2：K 9.8W :Design Load 時的單側(cè)輪的 Sprung WeighK :輪端的 Spring Rate524、計算基準車前后輪端的阻尼力系數(shù) Cf、Cr：單個零件阻尼力xr2單個零件速度、計算HA車輪端的阻尼力系數(shù)比 C/CC由于設(shè)計思想為H13前后輪輪端的阻尼力特性和參考車 HA車相同，因此, 兩車的C/CC一致，則得出H13車輪端阻尼力系數(shù)為：CH 13CCH13、計算新開發(fā)車的S/ABS單個零件的阻尼力特性：單個減振器速度-輪端速度x r綜上得：H13車S/ABS單個零件的阻尼力 一單個零件速度r這樣我們就

12、得到一組阻尼力-速度特性值，可以大致做出阻力-速度特性曲線:S- F/v 陰力一速期性六、主要試驗項目和方法：6.1阻力特性試驗試驗零件總數(shù)量：2支。a、程序或標準：(1) 、減振器要垂直放在試驗臺上;、試驗溫度是20 ± 2 ° C,試驗前試件在恒溫箱中保存至少 6h以上;(3) 、試驗的開始位置在減振器行程的中點；(4) 、試驗行程100mm試驗行程中點與減震器的行程中點一致；(5) 、速度分別為：0.05、0.10、0.30、0.60、1.00m/s。b、接受標準：0.05m/s速度時的特性僅做參考，其余速度下的壓縮和伸張力要滿足設(shè)計要 求(阻尼值按圖紙要求或等匹配完

13、成后確定)。c、目標要求：在各種速度下的壓縮和伸張力滿足設(shè)計要求(阻尼值見批量生產(chǎn)圖紙)。6.2、示功試驗試驗樣件數(shù)量：2支a、程序或標準：(1) 、減振器要垂直放在試驗臺上；(2) 、試驗溫度是20 ± 2 ° C，試驗前試件在恒溫箱中保存至少 6h以上(3) 、試驗的開始位置在減振器行程的中點；(4) 、試驗行程100mm試驗行程中點與減震器的行程中點一致；(5) 、速度分別為：0.05、0.10、0.30、0.60、1.00m/s ;(6) 、做示功圖。b、接受標準：(1) 、示功圖應(yīng)豐滿，圓滑，不得有空程，畸形等，阻力隨速度的變化曲線應(yīng)該是連續(xù)無畸變的；(2) 、示

14、功試驗中，不得有漏油現(xiàn)象，不得有明顯的噪聲。c、目標要求：(1) 、示功圖應(yīng)豐滿，圓滑，不得有空程，畸形等，阻力隨速度的變化曲線應(yīng)該是連續(xù)無畸變的；(2) 、示功試驗中，不得有漏油現(xiàn)象，不得有明顯的噪聲。6.3、耐久性試驗試驗樣件數(shù)量：2支a、程序或標準：(1) 、雙動耐久性試驗臺；(2) 、強制風冷或水冷，溫度為60-80° C;(3) 、振動方式：上下兩端同時沿垂直方向振動；(4) 、上端振動頻率：1Hz;(5) 、下端振動頻率：12Hz;(6) 、試驗次數(shù)：100萬次(上端)；(7) 、記錄速度為0.3m/s時的阻力變化；(8) 、試驗時，應(yīng)模擬實車受力，在活塞桿導向座處施加適

15、當?shù)膫?cè)向力。b、接受標準：耐久試驗后阻力變化最大為土 15%，漏油不應(yīng)干擾減振器運行。c、目標要求：耐久試驗后阻力變化最大為土 15%；在試驗開始和結(jié)束時稱重，測量漏油量， 質(zhì)量損失w 10%6.4、咼低溫試驗試驗樣件數(shù)量：2支驗證減振器的高低溫特性，做出溫度特性 P-t曲線并計算熱衰減率。a、程序或標準：(1) 、每種溫度條件下的試件都要放到恒溫箱當中在該溫度下至少存放6h以上；(2) 、測量基準溫度為-30 C± 3C和80 C± 3 C,試驗溫度依次為：20 C、 -30 C、80C、20E ;溫差均為土 3C。(3) 、各溫度下的測量方法類似于在環(huán)境溫度下進行測量。

16、正式試驗前，應(yīng) 先做2次預(yù)行程，預(yù)行程要求與試驗行程相同，根據(jù)不同的試驗設(shè)備，選用活塞 運行速度V= (0.30.6 ) m/s。b、接受標準：減振器在試驗全過程中不得損壞，相對于 20C± 3C時，減振器性能的變化 量(% (拉伸和壓縮)：在-20 C± 3C時，阻尼力增加V 200%在+80C± 3C時， 阻尼力損失V 30%且第一次20。C測試的阻尼力與最后一次20° C的測試的阻 尼力相差不得大于60M (0.30/0.60m/s )。c、目標要求：減振器在試驗全過程中不得損壞。試驗前后，在 20 C下的測量結(jié)果，各速度 下減振器性能的變化量應(yīng)小

17、 60N或7%在-30 C± 3C時，阻尼力增加V 200% 在80C± 3C時，阻尼力損失V 25%6.5、漆層性能試驗試驗樣件數(shù)量：2支驗證減振器漆層的耐腐蝕性能。a、程序或標準：(1)、鹽霧試驗：油漆層表面切割劃線(長50mm寬0.5mm)；對于承受側(cè)向力的麥弗遜式懸架所使用的減振器總成本體耐鹽霧試驗要求480h;不承受側(cè)向力滑柱式減振器鹽霧試驗要求 360h;彈簧與減振器分開安裝類型的減振器試驗要求240h;b、接受標準：試驗后漆層無起泡、無母體金屬腐蝕，劃線周圍腐蝕寬r V 2.5mmc、目標要求：(1)、鹽霧試驗：試驗后漆層無起泡，無母體金屬腐蝕，劃線周圍腐蝕單

18、邊寬 r<2.5mm(2)、試驗后在室內(nèi)放置30分鐘漆層無起泡，母體無金屬腐蝕6.6、摩擦力試驗檢測總成相對運動件之間的摩擦力值。試驗樣件數(shù)量：2支a、程序或標準：減振器垂直向上安裝，試驗開始位置在減振器行程的中點，在試驗以前要進 行減振器磨合試驗，(1) 、溫度：試件在20° C恒溫箱放置6h以上；(2) 、振幅： 土 5mm(3) 、頻率：0.05HZ ;(4) 、激振位置：外筒底部；激振形式：正弦波；激振方向：垂直向上；施加 激振時，保證減振器活塞運行速度為 0.005m/s。(5) 、在活塞桿導向座中間外殼上施加側(cè)向力，前減振器按順序0300600900N (土 0.5%N)施加；后減振器按順序 050100150N (土 0.5%N)施加。b、接受標準：施加側(cè)向力為0時摩擦力小于50N,施加側(cè)向力為最大時摩擦力小于 100Nc、目標要求：施加側(cè)向力為0時摩擦力小于50N,施加側(cè)向力為最大時摩擦力小于 100N。6.7、噪聲試驗試驗樣件數(shù)量：2支a、程序或標準：減振器垂直向上安裝，試驗開始位置在減振器行程的中點，距減振器本體 100mn處設(shè)置噪音傳感器。減振器試驗環(huán)境噪音小于20dB。(