懸架用減振器設(shè)計(jì)指南

1、懸架用減振器設(shè)計(jì)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(dòng)，改善汽 車的行駛平順性，增強(qiáng)車輪和地面的附著力另外,減振器能夠降低車身部分 的動(dòng)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(dǎo)向機(jī)構(gòu) 的作用是傳遞力和力矩，同時(shí)兼起導(dǎo)向作用.在汽車的行駛過程當(dāng)中，能夠控 制車輪的運(yùn)動(dòng)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(shí)由于不平路面產(chǎn)生的 振動(dòng)得到緩沖，減少車身的加速度從而減少有關(guān)零件的動(dòng)負(fù)荷和動(dòng)應(yīng)力。如 果只有彈性元件，則汽車在受到一次沖擊后振動(dòng)會(huì)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(dòng)加劇， 甚至發(fā)生共振，反而使車身的動(dòng)負(fù)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(dǎo)向座、閥系、儲(chǔ)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(cè)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(jì)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(shí)孔壁與油液間的摩擦和液體分子間的摩擦形成對(duì) 振動(dòng)的阻尼力，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而達(dá)到衰減汽車振動(dòng)，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(yàn)頻率下，作相對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)，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(yàn)頻率下，作相對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)，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(cè)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(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)后，其特性的變化稱為耐久特性。*氣體反彈力對(duì)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(shí)，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(yùn)行時(shí)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(dǎo)致的，在減振器運(yùn)動(dòng)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(dāng)車橋（或車輪）與車架（或車身）的相對(duì)速度過大時(shí)，減振器阻尼力應(yīng)保持在一定的限度之內(nèi)；三、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：a、通過計(jì)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(gè)準(zhǔn)確的最佳匹配值，則是一個(gè)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(jì)算后，進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)修正。b、如果減振器示功試驗(yàn)時(shí)阻力相差 15%，有經(jīng)驗(yàn)的評(píng)分員已可在道路試驗(yàn)時(shí)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(shí)調(diào)整的，所以減振器是不可能同時(shí)滿足各種路況及載重要 求的。例如滿足汽車重載要求時(shí)，空載時(shí)就顯得太硬；在瀝青路面行駛時(shí)覺得合 適，在壞路行駛時(shí)必然搖晃不停。因此選擇減振器時(shí)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(shí)的最佳值略小一些，在好路上行駛時(shí)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(shí)最佳值略大一些，而在壞路行駛時(shí)只能讓車身略有搖晃。c、選擇的阻力是示功試驗(yàn)時(shí)的阻力，而減振器在整車中的實(shí)際工作阻力要大 于其510倍。四、設(shè)計(jì)流程:1、正向設(shè)計(jì)：2、逆向設(shè)計(jì):五、計(jì)算和驗(yàn)證:5.1、正向設(shè)計(jì)：、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(duì)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(duì)阻尼系數(shù)表示，相對(duì)阻尼系數(shù)為:A 丫

7、2、KM式中：一相對(duì)阻尼系數(shù)；減振器阻尼系數(shù)（阻尼特性的導(dǎo)數(shù)）；K 懸架剛度，N/mm ；M -簧上質(zhì)量，kg ；當(dāng)相對(duì)阻尼系數(shù) -1時(shí)，產(chǎn)生非周期域運(yùn)動(dòng)，艮大時(shí)雖然能在共振區(qū)很快 衰減振動(dòng)，但在非共振區(qū)內(nèi)激振增大。當(dāng) -1時(shí)，產(chǎn)生周期運(yùn)動(dòng)，彳艮小時(shí)振動(dòng) 衰減很慢，共振振幅過大。一般相對(duì)阻尼系數(shù) 值在0.30.5范圍內(nèi)，對(duì)于無 阻尼的彈性元件去上限，彈性元件和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中存在阻尼時(shí)取下限。為迅速衰減汽車振動(dòng)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(shí)，應(yīng)考慮懸架導(dǎo)向桿的杠桿比和減振器的安裝 角度的影響，下圖所示減震器阻尼力系

8、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(shí)主要考慮一下兩點(diǎn)：在工作速度范圍內(nèi)油液壓力適當(dāng)， 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，雙筒減振器為 0.40.5，單筒減D p(1丸2m

9、m振器為0.30.35。求出缸徑后，參照J(rèn)B1459標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)工作缸徑1.5減振器儲(chǔ)油缸直徑1.35 1.57 D，工作缸與儲(chǔ)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(shí)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(dāng)必然使減振器工作不正常，因而產(chǎn)生拉脫壓毀、撞壞或安 裝支架斷裂等現(xiàn)象。5.2、有參考車的設(shè)計(jì)（逆向設(shè)計(jì)）輸入項(xiàng)：

10、基準(zhǔn)車與開發(fā)車的車輛狀態(tài)量：a、 Design Load 時(shí)的前輪 Sprung Weigh （單側(cè)輪）Wfb、 Design Load 時(shí)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(cè)基準(zhǔn)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(cè)減振器拉伸、壓縮時(shí)的阻尼力特性。、 計(jì)算出基準(zhǔn)車以及新開發(fā)車的前后輪臨界阻尼力系數(shù)Ccf、Cc

11、r:WCc =2：K 9.8W :Design Load 時(shí)的單側(cè)輪的 Sprung WeighK :輪端的 Spring Rate524、計(jì)算基準(zhǔn)車前后輪端的阻尼力系數(shù) Cf、Cr：單個(gè)零件阻尼力xr2單個(gè)零件速度、計(jì)算HA車輪端的阻尼力系數(shù)比 C/CC由于設(shè)計(jì)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(jì)算新開發(fā)車的S/ABS單個(gè)零件的阻尼力特性：單個(gè)減振器速度-輪端速度x r綜上得：H13車S/ABS單個(gè)零件的阻尼力 一單個(gè)零件速度r這樣我們就得到一組阻尼力-速度特性值，可以大致做出阻力-速度特

12、性曲線:S- F/v 陰力一速期性六、主要試驗(yàn)項(xiàng)目和方法：6.1阻力特性試驗(yàn)試驗(yàn)零件總數(shù)量：2支。a、程序或標(biāo)準(zhǔn)：(1) 、減振器要垂直放在試驗(yàn)臺(tái)上;、試驗(yàn)溫度是20 2 C,試驗(yàn)前試件在恒溫箱中保存至少 6h以上;(3) 、試驗(yàn)的開始位置在減振器行程的中點(diǎn)；(4) 、試驗(yàn)行程100mm試驗(yàn)行程中點(diǎn)與減震器的行程中點(diǎn)一致；(5) 、速度分別為：0.05、0.10、0.30、0.60、1.00m/s。b、接受標(biāo)準(zhǔn)：0.05m/s速度時(shí)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(jì)要 求(阻尼值按圖紙要求或等匹配完成后確定)。c、目標(biāo)要求：在各種速度下的壓縮和伸張力滿足設(shè)計(jì)要求(阻尼值見批量生

13、產(chǎn)圖紙)。6.2、示功試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：2支a、程序或標(biāo)準(zhǔn)：(1) 、減振器要垂直放在試驗(yàn)臺(tái)上；(2) 、試驗(yàn)溫度是20 2 C，試驗(yàn)前試件在恒溫箱中保存至少 6h以上(3) 、試驗(yàn)的開始位置在減振器行程的中點(diǎn)；(4) 、試驗(yàn)行程100mm試驗(yàn)行程中點(diǎn)與減震器的行程中點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)：(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(yàn)中，不得有漏油現(xiàn)象，不得有明顯的噪聲。c、目標(biāo)要求：(1) 、示功圖應(yīng)豐滿，圓滑，不得有空程，畸形等，

14、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(yàn)中，不得有漏油現(xiàn)象，不得有明顯的噪聲。6.3、耐久性試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：2支a、程序或標(biāo)準(zhǔn)：(1) 、雙動(dòng)耐久性試驗(yàn)臺(tái)；(2) 、強(qiáng)制風(fēng)冷或水冷，溫度為60-80 C;(3) 、振動(dòng)方式：上下兩端同時(shí)沿垂直方向振動(dòng)；(4) 、上端振動(dòng)頻率：1Hz;(5) 、下端振動(dòng)頻率：12Hz;(6) 、試驗(yàn)次數(shù)：100萬次(上端)；(7) 、記錄速度為0.3m/s時(shí)的阻力變化；(8) 、試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)模擬實(shí)車受力，在活塞桿導(dǎo)向座處施加適當(dāng)?shù)膫?cè)向力。b、接受標(biāo)準(zhǔn)：耐久試驗(yàn)后阻力變化最大為土 15%，漏油不應(yīng)干擾減振器運(yùn)行。c、目標(biāo)要求：耐久試驗(yàn)后阻力變化最

15、大為土 15%；在試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)稱重，測(cè)量漏油量， 質(zhì)量損失w 10%6.4、咼低溫試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：2支驗(yàn)證減振器的高低溫特性，做出溫度特性 P-t曲線并計(jì)算熱衰減率。a、程序或標(biāo)準(zhǔn)：(1) 、每種溫度條件下的試件都要放到恒溫箱當(dāng)中在該溫度下至少存放6h以上；(2) 、測(cè)量基準(zhǔn)溫度為-30 C 3C和80 C 3 C,試驗(yàn)溫度依次為：20 C、 -30 C、80C、20E ;溫差均為土 3C。(3) 、各溫度下的測(cè)量方法類似于在環(huán)境溫度下進(jìn)行測(cè)量。正式試驗(yàn)前，應(yīng) 先做2次預(yù)行程，預(yù)行程要求與試驗(yàn)行程相同，根據(jù)不同的試驗(yàn)設(shè)備，選用活塞 運(yùn)行速度V= (0.30.6 ) m/s。b、接受標(biāo)準(zhǔn)：

16、減振器在試驗(yàn)全過程中不得損壞，相對(duì)于 20C 3C時(shí)，減振器性能的變化 量(% (拉伸和壓縮)：在-20 C 3C時(shí)，阻尼力增加V 200%在+80C 3C時(shí)， 阻尼力損失V 30%且第一次20。C測(cè)試的阻尼力與最后一次20 C的測(cè)試的阻 尼力相差不得大于60M (0.30/0.60m/s )。c、目標(biāo)要求：減振器在試驗(yàn)全過程中不得損壞。試驗(yàn)前后，在 20 C下的測(cè)量結(jié)果，各速度 下減振器性能的變化量應(yīng)小 60N或7%在-30 C 3C時(shí)，阻尼力增加V 200% 在80C 3C時(shí)，阻尼力損失V 25%6.5、漆層性能試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：2支驗(yàn)證減振器漆層的耐腐蝕性能。a、程序或標(biāo)準(zhǔn)：(1)、鹽霧

17、試驗(yàn)：油漆層表面切割劃線(長50mm寬0.5mm)；對(duì)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(yàn)要求480h;不承受側(cè)向力滑柱式減振器鹽霧試驗(yàn)要求 360h;彈簧與減振器分開安裝類型的減振器試驗(yàn)要求240h;b、接受標(biāo)準(zhǔn)：試驗(yàn)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(biāo)要求：(1)、鹽霧試驗(yàn)：試驗(yàn)后漆層無起泡，無母體金屬腐蝕，劃線周圍腐蝕單邊寬 r2.5mm(2)、試驗(yàn)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(yàn)檢測(cè)總成相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力值。試驗(yàn)樣件數(shù)量：2支a、程序或標(biāo)準(zhǔn)：減振器垂直向上安裝，試驗(yàn)開始位置在減振器行程的中點(diǎn)，在

18、試驗(yàn)以前要進(jìn) 行減振器磨合試驗(yàn)，(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(shí)，保證減振器活塞運(yùn)行速度為 0.005m/s。(5) 、在活塞桿導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)：施加側(cè)向力為0時(shí)摩擦力小于50N,施加側(cè)向力為最大時(shí)摩擦力小于 100Nc、目標(biāo)要求：施加側(cè)向力為0時(shí)摩擦力小于50N,施加側(cè)向力為最大時(shí)摩擦力小于 100N。6.7、噪聲試驗(yàn)試驗(yàn)樣件數(shù)量：2支a、程序或標(biāo)準(zhǔn)：減振器垂直向上安裝，試驗(yàn)開始位置在減振器行程的中點(diǎn)，距減振器本體 100mn處設(shè)置噪音傳感器。減振器試驗(yàn)環(huán)境