減震器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 密級(jí)： 摘 要汽車已成為人們?nèi)粘Ｉ畋貍涞慕煌üぞ?，汽車減震器在汽車零部件中占有極其重要地位。減震器是汽車懸架系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，減震器的性能就決定了懸掛系統(tǒng)的許多性能參數(shù)。而且減震器的好壞直接決定了汽車的乘坐舒適性和行駛的平順性。隨著計(jì)算機(jī)在軟、硬件上的快速發(fā)展，虛擬設(shè)計(jì)無(wú)論是在理論，還是在計(jì)算技術(shù)方面都已取得巨大的進(jìn)步。虛擬設(shè)計(jì)是較先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。虛擬設(shè)計(jì)不僅可以大大降低開(kāi)發(fā)成本，還縮短了開(kāi)發(fā)周期，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。所以，虛擬化設(shè)計(jì)越來(lái)越受到企業(yè)的歡迎。本文主要講述了利用CAD軟件UG對(duì)減震器各個(gè)零部件進(jìn)行實(shí)體建模，然后著重分析了減震器的制造生產(chǎn)工藝，最后在UG軟件的制圖模塊獲得了完

2、整的工程圖紙。根據(jù)實(shí)踐情況，利用通用有限元軟件ANSYS對(duì)減震器的閥片進(jìn)行有限元建模、計(jì)算、應(yīng)力分析、應(yīng)變分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)減震器的閥片受力變形情況進(jìn)行了解。關(guān)鍵詞:汽車減震器，建模，產(chǎn)品設(shè)計(jì)AbstractI / 49Automobile has become an indispensable transportation means of our daily life , and the shock absorber is an important part of the car. Shock absorber is play as an important role in the au

3、tomobile suspension system, because it decide automobile suspension system performance. And it also decide the Vehicle Ride Comfort and Vehicle Ride Comfort.With the computer in software and hardware on the rapid development of virtual design, whether in theory or in the calculation of the virtual d

4、esign have made tremendous progress. Virtual design is a modern design method. Virtual design can help us to reduce development costs and shorten the development cycle,so it is more and more popular by the enterprise.This article introduces the modeling of the shock absorber by CAD software, study o

5、n the production of the shock absorber and get the engineering drawing in UG software. At last, according to practice, use the general-purpose finite element software ANSYS to finite element modeling, calculation, stress analysis, strain analysis, based on an analysis of the results of the valves of

6、 the shock absorber deformation understanding of the situation.Keywords：shock absorber three-dimensional modeling product designII / 49目錄摘 要IAbstractII緒論11.1選題的依據(jù)及意義11.2 減震器的結(jié)構(gòu)及原理21.2.1減震器的結(jié)構(gòu)及分類21.2.2雙向作用筒式減震器的工作原理31.3國(guó)內(nèi)外減震器產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)51.3.1 國(guó)內(nèi)汽車減震器產(chǎn)品的發(fā)展51.3.2國(guó)外汽車減震器產(chǎn)品的發(fā)展61.4本課題研究?jī)?nèi)容7第二章 減震器零部件的三維建模82

7、.1 UG軟件介紹82.2減震器各零部件的建模92.2.1減震器各零部件的結(jié)構(gòu)分析92.2.2減震器油封組件的三維建模92.2.3減震器導(dǎo)向器組件的三維建模102.2.4減震器儲(chǔ)油缸組件的三維建模102.2.5減震器工作缸的三維建模112.2.6減震器活塞連桿組件的三維建模112.2.7減震器底閥組件的三維建模152.2.8減震器防塵蓋組件的三維建模172.2.9減震器彈簧盤的三維建模172.2.9減震器實(shí)體模型的總裝配182.3本章小結(jié)19第三章 汽車減震器的設(shè)計(jì)與工藝203.1 零件的設(shè)計(jì)與工程制圖203.1.1 零件的設(shè)計(jì)與工藝203.1.2 工程制圖203.2在UG的Drafting模

8、塊下制作制圖模板21II / 493.3汽車減震器中連桿的設(shè)計(jì)與工藝分析233.3.1連桿的設(shè)計(jì)233.3.2連桿的工藝分析233.4汽車減震器中工作缸的設(shè)計(jì)與工藝分析253.4.1工作缸的設(shè)計(jì)253.4.2工作缸的工藝分析253.5汽車減震器中活塞的設(shè)計(jì)與工藝分析273.5.1活塞的設(shè)計(jì)273.5.2活塞的工藝分析273.6本章小結(jié)29第四章 減震器的有限元分析304.1有限元分析軟件ANSYS的介紹304.2伸張閥和壓縮閥閥片的有限元分析314.2.1閥片有限元模型的建立314.2.2網(wǎng)格的劃分324.2.3接觸對(duì)的創(chuàng)建334.2.4添加載荷和約束344.2.5計(jì)算并分析結(jié)果354.3本章

9、小結(jié)38總結(jié)和展望395.1 全文總結(jié)395.2 展望39參考文獻(xiàn)（References）40致 謝41III / 49緒論1.1選題的依據(jù)及意義近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高。在交通方面，汽車已經(jīng)成了人們不可以缺少的交通工具，汽車也在人們的生活當(dāng)中充當(dāng)著極其重要的角色。我國(guó)的汽車工業(yè)發(fā)展歷史可以劃分為四個(gè)階段：1949-1956年間的創(chuàng)始期；1957-1966年間的初步發(fā)展期；1967-1978年間的堅(jiān)持發(fā)展期；1978年以后的大發(fā)展期。到了2008年，我國(guó)全年汽車銷量已達(dá)938.05萬(wàn)輛。在另一方面看來(lái)，我國(guó)的汽車市場(chǎng)是市場(chǎng)廣闊，我國(guó)汽車作為重要的一極登上世界舞臺(tái)

10、。這并不是因?yàn)槲覈?guó)躋身世界第二大汽車產(chǎn)銷和消費(fèi)大國(guó)，而是因?yàn)槲覈?guó)的民族汽車業(yè)已成氣候，我國(guó)的不少汽車企業(yè)已經(jīng)躋身世界主流汽車市場(chǎng)。但是我國(guó)汽車進(jìn)軍歐美市場(chǎng)的最主要的障礙就是產(chǎn)品本身的質(zhì)量。汽車懸架系統(tǒng)是汽車的主要組成構(gòu)件。汽車的懸架系統(tǒng)決定了汽車產(chǎn)品的整體的質(zhì)量。車輛懸架系統(tǒng)的主要功能之一就是提供支撐，有效地隔離路面引起的振動(dòng)和沖擊。目前主要有3種車輛懸架系統(tǒng)：傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架系統(tǒng)、主動(dòng)懸架系統(tǒng)和半主動(dòng)懸架系統(tǒng)。無(wú)論是那種汽車懸架系統(tǒng)汽車懸架系統(tǒng)都是基于減震器來(lái)命名的。再者，汽車減震器之所以能有效地隔離路面引起的振動(dòng)和沖擊，是懸架系統(tǒng)中安裝了減震彈簧和減震器。減震器是汽車懸架系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，減

11、震器的性能就決定了減震器的許多性能參數(shù)。而且減震器的好壞直接決定了汽車的乘坐舒適性和行駛的平順性。我國(guó)的汽車行業(yè)仍是處于方興未艾的階段，國(guó)內(nèi)減震器總的特點(diǎn)就是：技術(shù)相對(duì)其他汽車大國(guó)而言較為落后，高端車型的減震器技術(shù)仍需進(jìn)口。而且就汽車減震器的專利而言，大多都是集中在日本，美國(guó)等汽車大國(guó)，國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車減振器的專利是少之又少。這樣，國(guó)內(nèi)的100多家減震器生產(chǎn)企業(yè)就處于一個(gè)相對(duì)被動(dòng)的情況下。針對(duì)這種情況，減震器的發(fā)展和研究應(yīng)該成為我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展和水平提高的一個(gè)重要的課題。由此可見(jiàn)，研究汽車減震器產(chǎn)品的意義重大，掌握汽車減震器的各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)自主開(kāi)發(fā)和節(jié)約資金、對(duì)發(fā)展民族品牌汽車具有很大的意義

12、。下面本課題將對(duì)減震器產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。42 / 461.2 減震器的結(jié)構(gòu)及原理1.2.1減震器的結(jié)構(gòu)及分類汽車懸架系統(tǒng)中安裝減震器是為了加速車架和車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車行駛的平順性，減振器的具體安裝位置如圖1-1所示?，F(xiàn)在常見(jiàn)的減振器有雙向作用液力減震器，充氣式減震器和阻力可調(diào)式減震器。汽車減震器是作為一個(gè)不可拆的部件生產(chǎn)和裝配到汽車上的，要是損壞時(shí)無(wú)法維修只能更換的零件，平時(shí)要注意保養(yǎng)。圖1-1 汽車減震器的安裝位置a雙向作用筒式液力減震器(如圖1-2所示)圖1-2 雙向作用筒式減震器2 / 49 這種減震器一般都具有四個(gè)閥，包括壓縮閥、伸張閥、流通閥、補(bǔ)償閥，所圖3所示。流通閥和補(bǔ)償

13、閥是一般的單向閥，其彈簧較弱，當(dāng)閥門上的油壓的作用力與彈簧同向時(shí)，此時(shí)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，完全不同液流；而當(dāng)油壓的作用力與彈簧反向時(shí)，只要較小的油壓就可以使閥門開(kāi)啟。壓縮閥和伸張閥是卸載閥，其彈簧較緊，預(yù)緊力比較大，只有當(dāng)油壓達(dá)到一定程度是，閥門才可以開(kāi)啟；而當(dāng)油壓降低到一定的程度時(shí)，閥門又自動(dòng)關(guān)閉1。雙向作用筒式減震器結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。圖1-3 雙向作用筒式減震器結(jié)構(gòu)1.2.2雙向作用筒式減震器的工作原理a. 伸張行程圖1-4 減震器的伸張行程原理圖3 / 49在減震器的伸張行程中，活塞相對(duì)工作缸是向上運(yùn)動(dòng)的。此時(shí)活塞上腔的油壓升高，流通閥關(guān)閉，上腔內(nèi)的油液這時(shí)推開(kāi)伸張閥而流向下腔。由于活塞

14、桿的存在，自上腔流入下腔的油液不足與充滿下腔增加的容積，使得下腔行程了一定的真空度，這時(shí)儲(chǔ)油缸的油液推開(kāi)補(bǔ)償閥而流入下腔進(jìn)行補(bǔ)充.這就形成了懸架受拉時(shí)的阻尼力，并且由于真空度的存在使得減振器的伸張時(shí)產(chǎn)生的阻尼力比其壓縮行程時(shí)形成的阻尼力要大得多。在伸張行程中油液的流動(dòng)過(guò)程是：上腔的油液流經(jīng)伸張閥而流入下腔；儲(chǔ)油腔里的部分的油液流經(jīng)底閥上的補(bǔ)償閥而進(jìn)入下腔，如圖1-4的箭頭方向所示。而流通閥和壓縮閥,此時(shí)則被油壓壓緊，處于不開(kāi)啟的狀態(tài)?；钊系纳鞆堥y是卸載閥，且彈簧的預(yù)緊力比較大。當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，上腔的油液壓力升高到一定程度，比設(shè)定的預(yù)緊力大，足以克服彈簧作用力時(shí)，油液推開(kāi)伸張閥，流入到下腔內(nèi)

15、。而且伸張閥的節(jié)流孔較小，可以產(chǎn)生較大較穩(wěn)定的阻尼力，起到很好的減震作用。底閥上的補(bǔ)償閥是一般的單向閥，設(shè)計(jì)的預(yù)緊力比較小，當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，下腔的空間變大，油壓變小，而在補(bǔ)償閥開(kāi)啟前儲(chǔ)油腔的油壓不變，就這樣，下腔的油壓要小于儲(chǔ)油腔內(nèi)的油壓，形成了壓差，當(dāng)壓差達(dá)到一定程度時(shí)，儲(chǔ)油腔內(nèi)的油液就推開(kāi)補(bǔ)償閥，油液就流經(jīng)補(bǔ)償閥而進(jìn)入到下腔中。b.壓縮行程在壓縮行程中，減震器的活塞相對(duì)工作缸是向下運(yùn)動(dòng)的，活塞下腔的容積就相應(yīng)的減少了，油壓升高，油液流經(jīng)流通閥，進(jìn)入到上腔，于是上腔被活塞連桿占去了一部分空間，因而上腔增加的容積小于下腔減小的容積，一部分油液就推開(kāi)壓縮閥，流回儲(chǔ)油缸.這樣就形成了懸架受壓縮運(yùn)

16、動(dòng)時(shí)的阻尼力。通常壓縮行程形成的阻尼力是比較小的。同時(shí)由于下腔的油壓上升了，而此時(shí)，活塞上的伸張閥和底閥上的補(bǔ)償閥被壓緊，油液就無(wú)法通過(guò)伸張閥流入上腔，以及無(wú)法通過(guò)補(bǔ)償閥流入儲(chǔ)油腔。在壓縮行程中油液的流動(dòng)過(guò)程是：下腔的油液流經(jīng)流通閥而進(jìn)入上腔；下腔的油液流經(jīng)底閥上的壓縮閥而進(jìn)入儲(chǔ)油腔。在圖1-5中閥門旁的箭頭方向表示油液的流動(dòng)方向。4 / 49圖1-5 減震器的壓縮行程原理圖 活塞上的流通閥由于彈簧的存在，故存在一定的預(yù)緊力，但是在這里這個(gè)預(yù)緊力相對(duì)比較小。也就是說(shuō)這個(gè)開(kāi)閥點(diǎn)比較小，當(dāng)下腔的油壓上升，活塞上下的壓差足以克服這個(gè)預(yù)緊力時(shí)，流通閥開(kāi)啟。底閥上的壓縮閥的彈簧預(yù)緊力則較大，而且壓縮閥的

17、孔是比較小的，形成了較好的節(jié)流作用。壓縮閥是卸載閥，它的開(kāi)啟需要較大的油壓，當(dāng)下腔的油壓達(dá)到開(kāi)閥點(diǎn)時(shí)，壓縮閥開(kāi)啟，卸油到一定程度后，油壓下降到其開(kāi)啟點(diǎn)時(shí)，壓縮閥關(guān)閉。1.3國(guó)內(nèi)外減震器產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)1.3.1 國(guó)內(nèi)汽車減震器產(chǎn)品的發(fā)展我國(guó)的汽車工業(yè)相對(duì)西方工業(yè)大國(guó)而言起步比較晚，所以減震器研究發(fā)展的起步也是比較晚的,但是汽車工業(yè)的發(fā)展為減震器的發(fā)展提供了良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。到了2008年我國(guó)的減震器產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了6000萬(wàn)支?？傮w來(lái)說(shuō)，我國(guó)的減震器發(fā)展大體上可以分為三個(gè)階段。第一階段是從20世紀(jì)50年代末至80年代中期。在這個(gè)階段我國(guó)的汽車行業(yè)在處于剛剛起步的階段，人們普遍對(duì)汽車乘坐的舒適性

18、而要求還不是很高。故在這個(gè)階段減震器的發(fā)展勢(shì)頭不強(qiáng)。而且這時(shí)候的減震器存在許許多多的問(wèn)題，比如：漏油、失效、減振效果不良等。第二階段是20世紀(jì)80年代中期至90年代中期。此時(shí)液力減震器的技術(shù)是已經(jīng)比較成熟了，減震器運(yùn)用的數(shù)量也是不斷增大。而且還研制了可以調(diào)節(jié)閥片節(jié)流孔大小的汽車用減震器，這種減震器應(yīng)用在汽車上，做出了半主動(dòng)懸架系統(tǒng)。大大的改善了汽車乘坐的舒適性和汽車行駛的平順性。但是汽車行業(yè)起步晚，基礎(chǔ)較低，故我國(guó)的減震器水平設(shè)計(jì)技術(shù)還是相對(duì)西方汽車大國(guó)。制造工藝存在一定的差距，產(chǎn)品質(zhì)量也相對(duì)差，只能應(yīng)用在低端車型上，高端汽車的減震器需要進(jìn)口才可以滿足使用要求。6 / 49第三階段是20世紀(jì)9

19、0年代中期至今。這個(gè)階段人們生活水平大大的提高了。國(guó)內(nèi)的汽車工業(yè)高速發(fā)展，減震器行業(yè)也在迅猛發(fā)展，目前較具規(guī)模的減震器生產(chǎn)廠家已經(jīng)達(dá)到了100多家，2008年的減震器的總產(chǎn)量超過(guò)6000萬(wàn)只。盡管如此，國(guó)產(chǎn)減震器還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求，尤其是在中高檔汽車的減震器更是供不應(yīng)求，缺口部分仍依賴進(jìn)口。再加上減震器相關(guān)行業(yè)的技術(shù)水平參差不齊，經(jīng)常由于橡膠件、油料等質(zhì)量不過(guò)關(guān)，導(dǎo)致減振器發(fā)生故障。研發(fā)，完善中低端液力減震器，這樣才可以推動(dòng)我國(guó)汽車行業(yè)的不斷發(fā)展。1.3.2國(guó)外汽車減震器產(chǎn)品的發(fā)展國(guó)外的減震器發(fā)展起步較早，國(guó)外液力減震器技術(shù)已經(jīng)很成熟?，F(xiàn)在國(guó)外的減震器技術(shù)大概是領(lǐng)先我國(guó)十年左右。在國(guó)外，

20、十二世紀(jì)60年代就開(kāi)始研究液力減震器，并研究出了通過(guò)調(diào)節(jié)阻尼孔大小的減震器，生產(chǎn)出配備這類減震器的半主動(dòng)汽車懸架系統(tǒng)，大大的改善了汽車的乘坐舒適性和行駛的平順性。并通過(guò)大量的道路試驗(yàn)，獲得了寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為以后汽車減震器的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持。到了二十世紀(jì)80年代，國(guó)外汽車工業(yè)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)鼎盛期。與此同時(shí)，減震器的更進(jìn)一步發(fā)展。出現(xiàn)了減震器的CAE分析，計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)。更多的電子傳感器也裝備到減震器內(nèi),使得減震器的出現(xiàn)了智能化2。到了現(xiàn)在，國(guó)外的減震器研究方向主要是磁流式減震器。先進(jìn)的減震器發(fā)展到為電磁可調(diào)式，人車匹配的當(dāng)，通過(guò)微電腦控制主動(dòng)可調(diào)，舒適性好非常好。磁流式減震器內(nèi)采

21、用的不是普通的油，而是一種稱為電磁液的特殊液體它是由合成氫化合物以及3到10微米大小而定磁性顆粒組成的。一旦控制單元發(fā)出脈沖信號(hào)，線圈便會(huì)產(chǎn)生電壓，從而形成一個(gè)磁場(chǎng)，并改變粒子的排列方式。這些粒子馬上會(huì)垂直于壓力的方向排列，達(dá)到阻礙油在活塞通道內(nèi)的流動(dòng)的效果，從而提高阻尼系數(shù)。這種先進(jìn)的減震器已經(jīng)裝配在汽車上使用了，比如德國(guó)奧迪公司的奧迪TT跑車就裝配了這類減震器。6 / 491.4本課題研究?jī)?nèi)容本課題主要是對(duì)富康汽車的前減震器進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，運(yùn)用三維工程軟件UG建立汽車減震器的各個(gè)零件的實(shí)體模型，再在UG軟件里把各個(gè)零件分為導(dǎo)向器組件、活塞連桿組件等裝配起來(lái)，最后完成總裝配，并獲得各個(gè)零件的工

22、程圖紙和裝配圖紙。然后根據(jù)實(shí)際對(duì)各個(gè)零件的制造工藝和裝配工藝進(jìn)行分析，將圖紙定形，完成為可以應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的工程圖紙。最后基于ANSYS分析軟件對(duì)汽車減震器閥片進(jìn)行有限元分析，并判斷汽車減震器閥片的變形情況。將采用逆向設(shè)計(jì)的方式對(duì)富康汽車的前減震器進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，首先通過(guò)對(duì)減震器的研究和結(jié)構(gòu)分析掌握減震器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程，再利用工程三維軟件UG對(duì)減震器的各個(gè)零件進(jìn)行實(shí)體建模，再在UG軟件下進(jìn)行虛擬的裝配，并利用UG軟件的工程出圖模塊獲得減震器各個(gè)零件的二維圖紙和裝配圖紙，最后根據(jù)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際分析各個(gè)零件的制造工藝以及減震器的各個(gè)裝配工藝，對(duì)圖紙進(jìn)行進(jìn)一步的完善，所得的工程圖紙能夠

23、應(yīng)用實(shí)際的生產(chǎn)。具體方案流程如上圖1-6所示。圖1-6 本課題研究方案第二章 減震器零部件的三維建模7 / 492.1 UG軟件介紹UG是目前市場(chǎng)上功能最極致的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具。它不但擁有現(xiàn)今CAD/CAM軟件中功能最強(qiáng)大的Parasolid實(shí)體建模核心技術(shù)，更提供高效能的曲面建構(gòu)能力，能夠完成最復(fù)雜造型的設(shè)計(jì)。UG提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之人機(jī)接口，不但易學(xué)易用，更有無(wú)限次數(shù)的undo功能、方便好用的彈出窗口指令、快速圖像操作說(shuō)明、自定操作功能指令及中文化操作接口等特色，并且擁有一個(gè)強(qiáng)固的檔案轉(zhuǎn)換工具，能轉(zhuǎn)換各種不同CAD應(yīng)用軟件的圖文件，以重復(fù)使用原有資料3。 Unigraphics(UG)是一套復(fù)雜產(chǎn)品

24、設(shè)計(jì)制造的最佳系統(tǒng)，從概念設(shè)計(jì)到生產(chǎn)產(chǎn)品，UG廣泛被應(yīng)用于汽車業(yè)、航天業(yè)、模具加工及設(shè)計(jì)業(yè)、醫(yī)療器材產(chǎn)業(yè)等等，近年來(lái)更將觸角深及消費(fèi)性市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)中最復(fù)雜的領(lǐng)域工業(yè)設(shè)計(jì)。運(yùn)用其功能強(qiáng)大的復(fù)合式建模工具，設(shè)計(jì)者可依工作的需求選擇最適合的建模方式；關(guān)聯(lián)性的單一數(shù)據(jù)庫(kù)，使大量零件的處理更加穩(wěn)定。應(yīng)用工程軟件UG進(jìn)行三維建模的優(yōu)點(diǎn)：UG的實(shí)體建模除了可以靈活采用自上而下、自下而上、混合建模三種基本類型外，還具有以下優(yōu)點(diǎn):1.采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實(shí)體建模、曲線建模、線框建模、顯示幾何模型與參數(shù)化建模融為一體；2.曲面設(shè)計(jì)采用非均勻有理B樣條作基礎(chǔ)，可用多種方法生成復(fù)雜曲面，待別適合于汽車外形等復(fù)雜曲面造型

25、；3.以Parasolid為實(shí)體建模核心，實(shí)體造型功能處于業(yè)界領(lǐng)先地位；4.用基于特征(如孔、凸臺(tái)、鍵槽、溝槽、倒圓、倒角等)的建模和編揖方法作為實(shí)體造型基礎(chǔ)，模型形象直觀，并能用參數(shù)驅(qū)動(dòng)。5)軟件內(nèi)嵌的由5.三維實(shí)體模型出工程圖紙功能強(qiáng)大并且方便易用。采用數(shù)化，使得三維實(shí)體模型改變，工程圖紙也可以隨之更新，免去從新開(kāi)始出工程圖的麻煩，節(jié)省產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，靈活。基于UG軟件以上優(yōu)點(diǎn)，本課題中的橋殼實(shí)體模型采用UG軟件建立富康前減震器的三維實(shí)體模型，并且UG與有限元分析軟件ANSYS有良好的接口程序，在UG中建立的模型，導(dǎo)入ANSYS后所作的修改，工作量少，能更好的減少后續(xù)工作。2.2減震器各零部

26、件的建模8 / 492.2.1減震器各零部件的結(jié)構(gòu)分析本課題為對(duì)富康減震器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)采用雙向作用筒式減震器，該類減震器的大致結(jié)構(gòu)包括壓縮閥、伸張閥、流通閥、補(bǔ)償閥、儲(chǔ)油缸、工作缸等。為了合理的管理減震器產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，按照減震器的組件組成，分為：油封組件；導(dǎo)向器組件；儲(chǔ)油缸組件；工作缸；連桿組件；底閥組件；防塵蓋組件和彈簧盤八個(gè)零部件4。下面按照這個(gè)八個(gè)零部件的組成，利用三維工程軟件UG，對(duì)富康前減震器的各個(gè)零件進(jìn)行三維建模。值得注意的是，為了避免在裝配過(guò)程中產(chǎn)生不必要的問(wèn)題，所以在進(jìn)行實(shí)體建模時(shí)，盡量讓實(shí)體以工作坐標(biāo)系原點(diǎn)為中心。2.2.2減震器油封組件的三維建模富康前減震器的油封組件是由

27、油封體和骨架組成的。油封體的造型是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的回旋體，所以只要先在UG的草繪器中畫(huà)出油封體的斷面線，再應(yīng)用UG軟件中的回旋即可完成油封體的三維建模。 在油封組件中，油封體和骨架的裝配時(shí)候是將骨架壓入到油封體中，骨架增強(qiáng)油封體的強(qiáng)度，使得油封組件和導(dǎo)向器組件很好的裝配，從而又不影響油封體密封儲(chǔ)油缸內(nèi)的液壓油。油封體組件裝配三維模型如圖2-1所示。圖2-1 油封體組件2.2.3減震器導(dǎo)向器組件的三維建模9 / 49 所設(shè)計(jì)的富康減震器產(chǎn)品的導(dǎo)向器組件是由三個(gè)零件組成的，包括導(dǎo)向器、襯套和密封環(huán)。導(dǎo)向器主要是由一個(gè)回旋體和三個(gè)旁通孔組成，回旋體可以利用UG軟件中的回旋功能獲得，在移動(dòng)工作坐標(biāo)做出旁通孔

28、和凹槽后和回旋體進(jìn)行布爾運(yùn)算中的求差，從而獲得導(dǎo)向器的三維模型?？梢灾蛔龀鲆粋€(gè)旁通孔和凹槽后，再利用UG中的環(huán)形陣列生成其它的旁通孔和凹槽。這樣可以節(jié)省時(shí)間，減少繁瑣的重復(fù)操作、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)方便數(shù)據(jù)的管理。而襯套和密封環(huán)三維模型較簡(jiǎn)單環(huán)形柱體。最后的導(dǎo)向器組件裝配圖，如圖2-2所示。圖2-2 導(dǎo)向器組件裝配圖2.2.4減震器儲(chǔ)油缸組件的三維建模 富康前減震器的儲(chǔ)油缸組件是由儲(chǔ)油缸和支架組成的。儲(chǔ)油缸和支架是通過(guò)焊接連接起來(lái)的。支架功用是只要是固定整個(gè)前減震器。而儲(chǔ)油缸的小特征比較多，一些復(fù)雜但是對(duì)其功用和工作性能影響不大的可以在實(shí)體建模中適當(dāng)?shù)氖÷?。在一些特征造型上可以合理的利用UG軟件

29、中強(qiáng)大的陣列和靈活利用布爾運(yùn)算可以達(dá)到事半功倍的效果。最后獲得的儲(chǔ)油缸組件的儲(chǔ)油缸、支架和儲(chǔ)油缸組件裝配圖，如圖2-3所示。10 / 49圖2-3 儲(chǔ)油缸組件裝配圖2.2.5減震器工作缸的三維建模 工作缸是減震器中的重要零部件之一。所設(shè)計(jì)的富康前減震器工作缸的尺寸：內(nèi)徑：35cm 外徑：38cm 長(zhǎng)度：365.5cm，并在端部倒斜角，角度為45°、長(zhǎng)度最大為0.5cm，其三維實(shí)體如圖2-4所示。圖2-4 工作缸2.2.6減震器活塞連桿組件的三維建模減震器的活塞連桿組件是一個(gè)零部件較多的組件，所設(shè)計(jì)的富康前減震器的活塞連桿組件的零部件包括：連桿、限位套、限位彈簧、活塞、活塞環(huán)、流通閥座

30、、流通閥閥片、伸張閥閥片、伸張閥墊片、伸張閥彈簧、螺栓等。11 / 49在對(duì)減震器的活塞連桿組件的零件進(jìn)行三維建模前，首先認(rèn)真思考采用那種就建模方式才是最合適的?；钊B桿中的連桿建模的時(shí)候可以先在草圖模塊畫(huà)出連桿的斷面二維圖，再通過(guò)UG的成型特征工具的回旋工具一次性生成連桿的三維實(shí)體模型，在進(jìn)行利用UG特征操作中的螺紋工具直接創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)螺紋即可，完成的連桿三維實(shí)體模型如圖2-5所示。圖2-5 活塞連桿活塞連桿組件中，活塞是一個(gè)特征較多的零件，但是通過(guò)仔細(xì)的觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)活塞的造型其實(shí)也不是復(fù)雜的。首先通過(guò)UG的草圖模塊畫(huà)出活塞的斷面線（如圖2-6所示），然后利用UG的特征成型下的回旋造型工具，獲

31、得活塞繞中軸的特征。最后通過(guò)布爾運(yùn)算的減運(yùn)算創(chuàng)建活塞連桿繞中軸的均勻分布的六個(gè)孔和兩個(gè)槽。其中在創(chuàng)建孔的時(shí)候先創(chuàng)建一個(gè)孔再利用UG的環(huán)形陣列創(chuàng)建其它五個(gè)孔，這樣既可以保證這六個(gè)孔是均勻分布的，又可以節(jié)省時(shí)間，最重要的是這樣方便實(shí)體模型數(shù)據(jù)的管理。再利用布爾運(yùn)算為活塞實(shí)體模型創(chuàng)建兩個(gè)槽，即完成了活塞連桿中重要零件活塞的實(shí)體模型的創(chuàng)建，活塞的三維實(shí)體模型如下圖2-7所示。圖2-6 活塞斷面線 圖2-7 活塞12 / 49活塞連桿組件中的限位彈簧由于采用了兩端磨平的柱形彈簧的設(shè)計(jì)，其有效圈數(shù)為：4.5；總?cè)?shù)為：6；彈簧線徑為：6mm；自由高度為：54mm；彈簧外直徑為：27mm。在建立限位彈簧的三

32、維實(shí)體模型時(shí)利用UG軟件的表達(dá)式工具。先在操作系統(tǒng)自帶記事本中鍵入控制限位彈簧的曲線規(guī)律的公式后，另存為UG可以識(shí)別為表達(dá)式的“exp”文件，再通過(guò)UG的表達(dá)式接口將 “exp”格式的限位彈簧曲線規(guī)律表達(dá)式文件導(dǎo)入到UG內(nèi)，通過(guò)“規(guī)律曲線”這個(gè)工具生成所需的限位彈簧的規(guī)律曲線，再通過(guò)成性特征的“沿導(dǎo)引線掃掠”生成實(shí)體模型。最后完善特征，將限位彈簧實(shí)體模型修剪好，分別修剪上下兩個(gè)面，從而獲得活塞連桿組件的纖維彈簧三維實(shí)體模型，如下圖2-8所示。圖2-8 限位彈簧創(chuàng)建好限位彈簧的實(shí)體模型后還必須將限位彈簧定義為可變形部件，方便裝配之用。步驟如下：【工具】【定義可變形部件】，在定義可變形部件設(shè)置時(shí)按

33、照實(shí)際的裝配尺寸對(duì)變形上下限進(jìn)行設(shè)置。同理完成活塞連桿組件中的伸張閥的彈簧和流通閥彈簧的三維實(shí)體建模，分別如圖2-9和圖2-10所示。圖2-9 伸張閥彈簧 圖2-10 流通閥彈簧 13 / 49 富康前減震器產(chǎn)品的活塞連桿組件中包括了閥門有流通閥和伸張閥兩個(gè)閥，其各個(gè)閥片的三維實(shí)體都是較規(guī)則的圓形片體，所以只要利用UG的草圖模塊和拉伸工具就可以完成各個(gè)閥片的三維實(shí)體建模。其中伸張閥是由3個(gè)閥片和一個(gè)墊片組成，各閥片三維模型如圖2-11所示。圖2-11 閥片活塞連桿組件的其他零件的三維實(shí)體建模的過(guò)程都是以上面的建模方法類似，故在此就不再一一說(shuō)明。其中要注意的是對(duì)各個(gè)活塞組件零件創(chuàng)建三維模型時(shí)都必

34、須把模型安排與UG界面的基準(zhǔn)對(duì)稱，這樣可以方便后續(xù)的裝配順序的安排。在完成了活塞連桿組件各個(gè)零部件的三維實(shí)體建模之后，進(jìn)行活塞組件的裝配，并檢測(cè)各零部件之間干涉性。進(jìn)行裝配的時(shí)候，首先把活塞放在絕對(duì)坐標(biāo)的位置，其他的零部件的定位方式均選擇“裝配”。裝配到活塞上的零部件定位方式，由于各個(gè)組件都是軸中心對(duì)稱的，所以對(duì)齊方式盡量選擇“對(duì)齊”，有面是互相貼合的，采用的對(duì)齊方式為“配對(duì)”，這樣就可以把各個(gè)零部件裝配好。但是有些裝配采用對(duì)齊方式為“配對(duì)”和“對(duì)齊”的組合并不可以達(dá)到預(yù)設(shè)的效果，可以考慮采用“對(duì)齊”和“中心”這兩種對(duì)齊方式的組合。另外在裝配彈簧時(shí)需要注意的是，在彈簧的單獨(dú)模型里先建立一個(gè)中心

35、軸（沿著螺14 / 49旋線的中心軸），并且要選擇整個(gè)部件進(jìn)行裝配。整個(gè)活塞連桿組件裝配后如圖2-12所示，其裝配爆炸圖如圖2-13所示。圖2-12 活塞連桿組件圖2-13 活塞組件爆炸圖2.2.7減震器的底閥組件的三維建模所設(shè)計(jì)的富康前減震器產(chǎn)品的底閥組件包括：底閥座、補(bǔ)償閥限位、補(bǔ)償閥彈簧、補(bǔ)償閥閥片、壓縮閥底座、壓縮閥片（三片）、銷。底閥的各個(gè)零部件的三維實(shí)體建模的方法并不是很復(fù)雜。只有底閥座的特征較多，但是利用UG15 / 49軟件中的布爾運(yùn)算一步一步把底閥座的各個(gè)特征都設(shè)計(jì)出來(lái)，也就完成了底閥座的三維實(shí)體建模，如下圖2-14所示，底閥組件中的其它重要零部件則如下面圖2-23所示。圖2

36、-14 底閥組件的零部件 減震器的底閥組件的裝配，采用以底閥座為絕對(duì)位置，其他零部件按照裝配順序一一裝配起來(lái)。在這里的裝配方式也是盡量采用“配對(duì)”和“對(duì)齊”這兩種裝配對(duì)齊方式的組合進(jìn)行裝配。最后裝配好的效果如圖2-15所示，底閥組件的裝配爆炸圖如圖2-16所示。圖2-15 底閥組件16 / 49圖2-16 底閥組件爆炸圖2.2.8減震器防塵蓋組件的三維建模圖2-17 防塵蓋組件減震器的防塵蓋組件由防塵蓋體和防塵蓋組成。防塵蓋只要通過(guò)UG內(nèi)的拉伸工具即獲得其實(shí)體模型，而防塵蓋體則主要通過(guò)回旋工具獲得。2.2.9減震器彈簧盤的三維建模 減震器的彈簧盤是造型較為復(fù)雜的零件，其三維實(shí)體建模也是較復(fù)雜的

37、，但是因?yàn)閁G所提供的造型工具也比較全面所以對(duì)彈簧盤的進(jìn)行實(shí)體建模主要抓住彈簧盤的幾根脊線。用B樣曲線、曲線投影和曲線展開(kāi)工具即可獲得彈簧盤的脊線，再通過(guò)成性特征的“沿導(dǎo)引線掃掠”即可獲得彈簧盤的大致實(shí)體模型，最后對(duì)一些邊進(jìn)行邊倒角或是面倒角即獲得減震器的彈簧盤三維實(shí)體模型，如圖2-18所示。17 / 49圖2-18 彈簧盤2.2.9減震器實(shí)體模型的總裝配圖2-19 減震器總裝配圖在完成減震器的油封組件、導(dǎo)向器組件、儲(chǔ)油缸組件、工作缸、活塞連桿組件、底閥組件、防塵蓋組件和彈簧盤八個(gè)組件的實(shí)體建模之后對(duì)減震器實(shí)體模型進(jìn)行虛擬總裝配，以檢測(cè)所設(shè)計(jì)的減震器產(chǎn)品是否會(huì)發(fā)生干涉。在進(jìn)行總裝配時(shí)，可以利用

38、上面的八個(gè)組件的裝配，直接以組件的模式添加到總裝配實(shí)體模型上，這樣既可以節(jié)省裝配步驟，不必要在一個(gè)一個(gè)零件的再次裝配，又方便減震器產(chǎn)品實(shí)體模型數(shù)據(jù)的管理。首先在UG軟件里創(chuàng)建一個(gè)“prt”文件，19 / 49再添加組件，添加組件時(shí)候先選擇活塞連桿組件，再依次選擇工作缸、底閥組件、儲(chǔ)油缸組件、導(dǎo)向器組件、油封組件、防塵蓋組件和彈簧盤。需要注意的是裝配只是關(guān)聯(lián)各個(gè)零部件，所以在裝配時(shí)候要連零部件一起放在同一個(gè)文件夾下面。裝配完成后的效果如圖2-19所示,圖2-20所示為總裝配的剖面圖。圖2-20 總裝配剖面圖2.3本章小結(jié)本章闡述了三維建模軟件UG的歷史、建模方式，以及簡(jiǎn)化建模的原則和方法，并給出

39、了汽車減震器主要部件的幾何模型。在用UG軟件建模過(guò)程中，剛開(kāi)始由于軟件用的不是非常熟練，有時(shí)候會(huì)犯些錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)汽車減震器一些零部建模后，發(fā)現(xiàn)自己無(wú)意中到是收獲了不少技巧。對(duì)復(fù)雜模型的零件更應(yīng)該周全地考慮好，先做什么，后做什么，用什么方法做， 這對(duì)后序工作的完成有極其重要的影響。要做到瞻前顧后，每一步都要給出一個(gè)合理的理由，考慮周全，才可以避免一些出現(xiàn)一些不可以預(yù)想的問(wèn)題。另外，建模前一定要應(yīng)仔細(xì)檢查尺寸，防止出現(xiàn)錯(cuò)漏，在其后所做的工作，可能會(huì)因該遺漏而造成全部報(bào)廢，從頭而來(lái)，浪費(fèi)時(shí)間，影響了進(jìn)度。19 / 49第三章 汽車減震器的設(shè)計(jì)與工藝3.1 零件的設(shè)計(jì)與工程制圖3.1.1 零件的設(shè)計(jì)與工

40、藝零件工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性5。擁有良好的工藝性，可以使加工方便，保質(zhì)保量，并能取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。零件結(jié)構(gòu)工藝性分析的主要內(nèi)容有：1. 根據(jù)零件材料的種類和性能，確定毛坯種類，選擇加工方法，確定毛坯預(yù)備熱處理和工序間熱處理的方法。2. 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析確定其加工方法。首先應(yīng)分析該零件由哪些典型表面所組成，它們各自的尺寸大小及組合方式。各種典型表面各有其加工方法，知道了組成該零件的典型表面種類，就基本上確定了其加工方法。根據(jù)各種不同的組合方式，可以將零件大體分為軸類、套類、盤環(huán)類、叉架類和箱體類等零件。各類零件各有其工藝上的特點(diǎn)，也就是具有相

41、似的工藝過(guò)程就可以參考以往經(jīng)驗(yàn)或者資料來(lái)制定機(jī)械加工工藝規(guī)程。3. 根據(jù)零件功能、加工質(zhì)量指標(biāo)，分析哪些是主要加工面。主要加工面是指那些決定零件使用功能的加工表面，以及與其它零件相配的表面。主要加工表面的加工指標(biāo)要求較高，它是決定零件加工先后順序和最終加工方法的依據(jù)。此外，還要結(jié)合零件功能分析主要加工面與不加工面的相互位置要求，這種要求在零件圖上不一定說(shuō)明，但是在制定機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)卻要認(rèn)真考慮。4. 分析其他技術(shù)要求，如熱處理、動(dòng)平衡、探傷、試壓等，主要考慮采取方法、安排次序或者組織安排外協(xié)加工。3.1.2 工程制圖工程圖紙是用圖樣確切表示機(jī)械的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、工作原理和技術(shù)要求。在這

42、里，對(duì)汽車減震器進(jìn)行設(shè)計(jì)和工藝的制定的最終目的也是為了獲得汽車減震器的各個(gè)零部件的工程圖紙，包括零件圖和裝配圖。20 / 49UG的Drafting模塊提供了繪制和管理工程圖與技術(shù)圖的完整的過(guò)程與工具，是依據(jù)已創(chuàng)建成的3D模型來(lái)快速產(chǎn)生模型的投影與尺寸標(biāo)注。在繪圖模塊中產(chǎn)生的視圖及尺寸與3D模型完全相關(guān)聯(lián)：即3D模型上的任何改變都會(huì)自動(dòng)的反應(yīng)在所產(chǎn)生的工程圖上，此種關(guān)聯(lián)可讓用戶任意修改3D模型，而不用擔(dān)心工程圖與3D模型不同。另外UG軟件所提供的工程制圖模塊功能也很強(qiáng)大，既提供了各種標(biāo)準(zhǔn)，包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，又可以根據(jù)企業(yè)或是個(gè)人的偏好進(jìn)行一些設(shè)定。有條件的話，還可以直接進(jìn)行工程圖紙的打印

43、。免去轉(zhuǎn)化成其他二維圖紙?jiān)俅蛴?，這樣就大大提供了工作的效率和數(shù)據(jù)管理的靈活性。下面就根據(jù)本課題對(duì)富康前減震器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，對(duì)所設(shè)計(jì)的減震器的制造典型的工藝進(jìn)行分析，并應(yīng)用UG軟件中的Drafting模塊，獲得減震器典型零部件的工程圖紙。3.2在UG的Drafting模塊下制作制圖模板在制作減震器零部件工程圖紙之前，先在Drafting模塊建立自己的模板文件，下面以創(chuàng)建橫向的A4圖紙模板為例，詳細(xì)說(shuō)明模板創(chuàng)建。首先建立一個(gè)UG的“prt”文件，將所有的設(shè)置都改好，包括單位等，然后轉(zhuǎn)到制圖模塊，即Drafting模塊。在插入圖紙對(duì)話框中選擇A4圖紙，并將高度和長(zhǎng)度分別改為297和210（默認(rèn)單位為m

44、m）；比例為內(nèi)設(shè)：1；選擇毫米為單位；投影方式選擇第一象限投影。點(diǎn)擊“確認(rèn)”之后進(jìn)入到制圖界面。在這里可以按照國(guó)家關(guān)于機(jī)械制圖的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14689-93，對(duì)制圖幅面、格式進(jìn)行繪制。在這里采用預(yù)留裝訂線的制圖幅面設(shè)置，裝訂邊寬：25cm,其它邊框?qū)挒椋?cm。把邊框設(shè)定好后，再按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10609.1-2008，進(jìn)行標(biāo)題欄的繪制，如下圖3-1所示。圖3-1 模板標(biāo)題欄的設(shè)定21 / 49另外需要注意的是，在制作制圖模板的時(shí)候，所畫(huà)的線均須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17450，對(duì)畫(huà)線線性大小粗細(xì)進(jìn)行設(shè)置；模板中所鍵入的文字須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14691-93，對(duì)文字的字體和文字的大小

45、進(jìn)行設(shè)置。在完成制圖模板的圖框和標(biāo)題欄后，將該“prt”文件保存，再將文件移動(dòng)存放制圖模板的目錄下（文件路徑不允許出現(xiàn)中文）。創(chuàng)建一個(gè)選項(xiàng)面板，依次選擇：【新條目】【非主模型制圖模板】，再將剛才的剛才保存好的“prt”導(dǎo)入即可。就這樣在UG中的制圖模塊創(chuàng)建好了A4橫向的制圖模板。在應(yīng)用制圖模塊的時(shí)候，在插入圖紙對(duì)話框中選擇取消后，直接調(diào)出設(shè)置好的制圖模板即可。根據(jù)需要再創(chuàng)建其他尺寸的圖紙的制圖模板，如A0橫向、A3橫向、A4縱向等制圖模板。并將其全部放在存放A4橫向的制圖模板的文件中。圖3-2 制圖模板22 / 493.3汽車減震器中連桿的設(shè)計(jì)與工藝分析3.3.1連桿的設(shè)計(jì)汽車減震器中連桿是傳

46、遞力的重要零件。在減振器中，連桿的長(zhǎng)度于直徑之比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般的液壓機(jī)構(gòu)中連桿的長(zhǎng)度與直徑之比，因而，要求連桿有較高的穩(wěn)定性6。由于在設(shè)計(jì)中將連桿連接到端部連接機(jī)構(gòu)上，當(dāng)連桿受到非軸向力作用時(shí)，由于端部連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以防對(duì)連桿產(chǎn)生剪切或彎曲，因此，連桿主要承受軸向力的作用，則連桿的直徑由連桿承受的最大阻尼力來(lái)確定。所以，對(duì)連桿的軸線直線度有較高的要求。在連桿的光軸處的圓柱面的軸線必須位于直徑為公差值為：0.02的圓柱面內(nèi)。同樣由于連桿下端要連接減震器的活塞，所以這部分的同軸度要求也較高。此處圓柱面的軸線必須位于直徑為公差值為：0.03，且與以光軸處的軸線為基線的同軸圓周面內(nèi)。3.3.2連桿的

47、工藝分析根據(jù)連桿的受力要求及材料的抗拉強(qiáng)度，故所設(shè)計(jì)的富康汽車減震器產(chǎn)品中的連桿采用的材料為：冷拉圓鋼。連桿的制造過(guò)程大致為： 毛備料冷拉圓鋼正火熱處理粗車外圓半精車調(diào)質(zhì)處理精車粗磨精磨銑螺紋表面感應(yīng)淬火表面鍍鉻在200攝氏度溫度下2小時(shí)（去氫）消除應(yīng)力連桿的滑動(dòng)面的表面的硬度要達(dá)到HRC48-54，所以要采取表面感應(yīng)淬火工藝淬火的深度0.8-1.2mm。粗糙度對(duì)耐磨性的影響有一個(gè)最佳范圍值，粗糙度過(guò)大與過(guò)小都不利于摩擦副的耐磨壽命。通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)研究認(rèn)為最佳表面粗糙度范圍為Ra0.1-0.2微米，因此要對(duì)表面進(jìn)行精密磨光。連桿要求表面具有自主潤(rùn)滑性，所以表面要求進(jìn)行鍍鉻處理，鉻層厚度為20&#

48、177;7微米，鍍層粗度均勻不得有剝落、碰傷和刻痕等現(xiàn)象。鍍層硬度HV900以上，鍍絡(luò)后應(yīng)在200下保溫約2小時(shí)以消除應(yīng)力。對(duì)于連桿的未鍍絡(luò)的部位進(jìn)行防銹處理，連桿下端的螺紋用液壓的方法加工。23 / 49圖3-3 連桿工程圖紙24 / 493.4汽車減震器中工作缸的設(shè)計(jì)與工藝分析 3.4.1工作缸的設(shè)計(jì)工作缸是主體構(gòu)件用于貯油和活塞進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作的部位。工作缸作為承受內(nèi)壓的薄壁缸筒，它的壁厚必須滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度和剛度要求。一般取筒壁厚與工作缸的內(nèi)徑之比為0.08-0.3之間，由機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范公式有：式中： Pmax工作缸缸內(nèi)最高工作壓力，Mpa； D工作缸的內(nèi)徑，m； N安全系數(shù)。 3.4.

49、2工作缸的工藝分析在確定了工作缸的基本尺寸后根據(jù)實(shí)際對(duì)工作缸進(jìn)行加工工藝。由于工作缸在工作中被活塞分成上腔和下腔，并且內(nèi)表面與活塞表面形成運(yùn)動(dòng)副，所以它與活塞的同軸度要求比較高，還有的耐磨性和耐腐蝕性都有特定的要求7。工作缸的選擇材料為：精拔管。加工時(shí)內(nèi)外表面都要去毛刺并且加工內(nèi)表面的粗糙度為Ra0.8mm所以需對(duì)內(nèi)表面采用精磨工藝。此外必須保證工作缸的圓柱度和垂直度。25 / 49圖3-4 工作缸工程圖紙26 / 493.5汽車減震器中活塞的設(shè)計(jì)與工藝分析 3.5.1活塞的設(shè)計(jì)活塞上下平面分別用于支撐流通閥閥片和伸張閥閥片，所以對(duì)這兩個(gè)平面的平面度有較高的要求。活塞上平面是利用兩個(gè)凸起的環(huán)形

50、平面來(lái)支撐流通閥閥片。當(dāng)減震器處于伸張工作狀態(tài)時(shí)，此時(shí)減震器流通閥利用這兩個(gè)凸起的環(huán)形平面與流通閥閥片之間的密封以阻止液壓油液通過(guò)流通閥流入下腔。假設(shè)活塞上平面的平面度公差過(guò)大，液壓油液就有可能通過(guò)閥片與凸起平面之間的縫隙流入到下腔，減震器伸張工作過(guò)程產(chǎn)生的阻尼力就大大減小，甚至?xí)?dǎo)致減震器失效8。同樣，用于支撐減震器伸張閥的下平面也是利用凸起的環(huán)形平面來(lái)支撐伸張閥閥片的。所以，一般選擇活塞上端面的平面度公差為：0.01，下端面的平面度公差為：0.02。此處的端面全跳動(dòng)公差也有一定的要求。相對(duì)活塞軸線，端面全跳動(dòng)公差值為：0.03。3.5.2活塞的工藝分析活塞跟連桿在外力作用下一起運(yùn)動(dòng)，并且活

51、塞是長(zhǎng)期在減震器油中運(yùn)動(dòng)，所以要求生產(chǎn)他的材料的耐腐蝕性要好。根據(jù)活塞的工作條件，在這里我們選擇鐵基粉末冶金作為加工活塞的材料。材料的選擇對(duì)活塞的加工性能和使用壽命都有直接的影響。材料選擇好了之后，對(duì)材料進(jìn)行毛坯鑄造。毛坯制造好了之后，在加工過(guò)程中，根據(jù)不同的目的安排2中熱處理工序，首先是毛坯熱處理，在加工前進(jìn)行預(yù)先熱處理（通常為正火和調(diào)質(zhì)）。其主要目的是消除鑄造及粗加工引起的殘余應(yīng)力，改善材料的切削性能和提高綜合力學(xué)性能；其次是在加工完成后，對(duì)表面進(jìn)行蒸汽處理，提高其硬度。然后進(jìn)行粗車外圓及端面，再精車，最后進(jìn)行磨斷面等工作。大致加工工藝過(guò)程如下所示:備料制造毛坯預(yù)先熱處理（調(diào)質(zhì)）粗車外圓及

52、端面鏜孔精磨斷面表面進(jìn)行蒸汽處理27 / 49圖3-5 活塞工程圖紙28 / 493.6本章小結(jié)本章通過(guò)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和相關(guān)汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真分析了汽車減震器重要零部件的各個(gè)公差的，并按照實(shí)際的使用情況進(jìn)一步設(shè)計(jì)減震器重要零部件的公差，并利用先前在UG軟件內(nèi)做好的模板在制圖模塊很快的設(shè)計(jì)出工程圖紙同時(shí)。但是剛開(kāi)始制圖的時(shí)候很是有很多問(wèn)題沒(méi)有注意到，比如說(shuō)表面粗糙度的標(biāo)定。剛開(kāi)始標(biāo)定的時(shí)候沒(méi)有把隱藏制圖模塊的表面粗糙度標(biāo)定調(diào)出，靠自己畫(huà)線標(biāo)定，這樣浪費(fèi)時(shí)間和精力，后面熟悉UG的制圖模塊之后掌握這個(gè)工具，表面粗糙度標(biāo)定起來(lái)就方便多了。所以說(shuō)，制圖過(guò)程中遇到問(wèn)題的時(shí)候，解決問(wèn)題的辦法是首先去找U

53、G相關(guān)學(xué)習(xí)資料， 查閱資料了解了才繼續(xù)制圖。在制圖的同時(shí)，本章也對(duì)重要零部件的加工工藝進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，從選材到最后的加工工序都作了詳細(xì)的分析，制訂出一系列的加工工藝過(guò)程，進(jìn)而獲得了減震器零部件產(chǎn)品。在制訂加工工藝時(shí)參考了減震器的使用條件和減震器行業(yè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，使所制訂的加工工藝路線符合實(shí)際生產(chǎn)的要求。29 / 49第四章 減震器的有限元分析4.1有限元分析軟件ANSYS的介紹有限元法是一種在工程分析中常用的解決復(fù)雜問(wèn)題的近似數(shù)值分析方法，以其在機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析方面具有較高的計(jì)算精度而得到普遍應(yīng)用，特別是在材料應(yīng)力、應(yīng)變的線性范圍更是如此。有限元分析最基本的研究方法就是：結(jié)構(gòu)離散單元分

54、析整體求解。經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展，有限元法的理論日趨完善，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一批通用和專用的有限元軟件。ANSYS是當(dāng)前國(guó)際上流行的有限元分析軟件，廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，是一種通用程序，可以用它進(jìn)行所有行業(yè)的幾乎任何類型的有限元分析，如汽車、宇航、鐵路、機(jī)械和電子等行業(yè)。通過(guò)ANSYS軟件，能高效準(zhǔn)確地建立分析構(gòu)件的三維實(shí)體模型，自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格，建立相應(yīng)的約束及載荷工況，并自動(dòng)進(jìn)行有限元求解，對(duì)模態(tài)分析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圖形顯示和結(jié)果輸出，對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性做出評(píng)價(jià)。它包括結(jié)構(gòu)分析、模態(tài)分析、磁場(chǎng)分析、熱分析和多物理場(chǎng)分析等眾多功能模塊。有限元求解問(wèn)題的基本步驟通常為： 第一步：?jiǎn)栴}及求解域定義：根據(jù)實(shí)際

55、問(wèn)題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。 第二步：求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個(gè)單元組成的離散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分。顯然單元越?。ňW(wǎng)絡(luò)越細(xì)）則離散域的近似程度越好，計(jì)算結(jié)果也越精確，但計(jì)算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術(shù)之一。 第三步：確定狀態(tài)變量及控制方法：一個(gè)具體的物理問(wèn)題通常可以用一組包含問(wèn)題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等價(jià)的泛函形式。第四步：?jiǎn)卧茖?dǎo)：對(duì)單元構(gòu)造一個(gè)適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的

56、離散關(guān)系，從而形成單元矩陣（結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣）。 為保證問(wèn)題求解的收斂性，單元推導(dǎo)有許多原則要遵循。 對(duì)工程應(yīng)用而言，重要的是應(yīng)注意每一種單元的解題性能與約束。例如，單元形狀應(yīng)以規(guī)則為好，畸形時(shí)不僅精度低，而且有缺秩的危險(xiǎn)，將導(dǎo)致無(wú)法求解。 30 / 49第五步：總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方程（聯(lián)合方程組），反映對(duì)近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件?？傃b是在相鄰單元結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)（可能的話）連續(xù)性建立在結(jié)點(diǎn)處。 第六步：聯(lián)立方程組求解和結(jié)果解釋：有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程組。聯(lián)立方程組的求解可用直接法、選代法和隨機(jī)法。求解結(jié)果是單元結(jié)點(diǎn)處狀態(tài)變量的近似值。對(duì)于計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，將通過(guò)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供的允許值比較來(lái)評(píng)價(jià)并確定