節(jié)能磁油混合式雙級減振器

1、第1章 緒 論1.1懸架技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢懸架系統(tǒng)是汽車的重要組成部分之一。汽車懸架系統(tǒng)是指連接車身和車輪之間全部零部件的總稱，主要由彈簧、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三大部分組成，其作用是傳遞車輪和車架之間的一切力和力矩，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的平順行駛。當(dāng)汽車行駛在不同路面上而使車輪受到隨機(jī)振動時，由于懸架裝置實(shí)現(xiàn)了車體和車輪之間的彈性支承，有效地抑制、降低了車體與車輪的動載和振動，從而保證汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性，達(dá)到提高平均行駛速度的目的。舒適性是轎車重要的性能之一。舒適性與車身的固有振動特性有關(guān)，而車身的固有振動特性又與懸架的

2、特性相關(guān)。所以，汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時，汽車懸架作為車架(或車身)與車軸(或車輪)之間作連接的傳力機(jī)件，又是保證汽車行駛安全的重要部件。因此，轎車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術(shù)規(guī)格表，作為衡量轎車質(zhì)量的指標(biāo)之一。 現(xiàn)代轎車的懸架都有減振器。當(dāng)轎車在不平坦的道路上行駛，車身會發(fā)生振動，減振器能迅速衰減車身的振動，利用本身的油液流動的阻力來消耗振動的能量。人們?yōu)榱烁玫貙?shí)現(xiàn)轎車的行駛平穩(wěn)性和安全性，將阻尼系數(shù)不固定在某一數(shù)值上，而是能隨轎車運(yùn)行的狀態(tài)而變化，使懸架性能總是處在最優(yōu)的狀態(tài)附近。因此，有些轎車的減振器是可調(diào)式的，將阻尼分成兩級或三級，根據(jù)傳感器信號自動選擇所需要的

3、阻尼級。在現(xiàn)代轎車懸架上，麥弗遜式及燭式懸架都將螺旋彈簧和減振器組合在一起，這是因?yàn)槌俗氖孢m性有賴于對沖擊的緩沖和對沖擊產(chǎn)生的振動的消減兩個方面，缺一不可。只有緩沖沒有消振只能暫時緩和沖擊力的影響而不能最終使它消失；只有對振動的消減而沒有緩沖則不能有效地避免沖擊所造成的破壞。螺旋彈簧是緩沖元件，它具有不需潤滑，不怕污垢，重量小且占空間位置少的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)路面對車輪的沖擊力傳到螺旋彈簧時，螺旋彈簧產(chǎn)生變形，吸收車輪的動能，轉(zhuǎn)換為螺旋彈簧的位能(勢能)，從而緩和了地面的沖擊對車身的影響。但是，螺旋彈簧本身不消耗能量，儲存了位能的彈簧將恢復(fù)原來的形狀，把位能重新變?yōu)閯幽?。如果單?dú)使用彈簧而沒有消振元件

4、，汽車就會像雜技演員跳“蹦蹦床”一樣，受到一次沖擊后連續(xù)不斷地上下運(yùn)動。因此，螺旋彈簧與減振器組合使用是一種力學(xué)上的巧妙組合，充分利用二者的特點(diǎn)，能夠即時緩沖地面的沖擊，并在螺旋彈簧幾個來回過程中拖動減振器活塞，驅(qū)動油液把大部分振動能量吸收掉，使得汽車迅速平穩(wěn)下來。為了提高轎車的舒適性，現(xiàn)代轎車懸架的垂直剛度值設(shè)計得較低，用通俗話來講就是很“軟”，這樣雖然乘坐舒適了，但轎車在轉(zhuǎn)彎時，由于離心力的作用會產(chǎn)生較大的車身傾斜角，直接影響到操縱的穩(wěn)定性。為了改善這一狀態(tài)，許多轎車的前后懸架增添橫向穩(wěn)定桿，當(dāng)車身傾斜時，兩側(cè)懸架變形不等，橫向穩(wěn)定桿就會起到類似杠桿作用，使左右兩邊的彈簧變形接近一致，以減

5、少車身的傾斜和振動，提高轎車行駛的穩(wěn)定性。1.1.1車輛半主動懸架技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢根據(jù)懸架的阻尼和剛度是否隨著行駛條件的變化而變化，可將懸架分為被動懸架、半主動懸架和主動懸架。半主動懸架是指懸架彈性元件剛度和減振器阻尼力之一或兩者均可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的懸架。由于半主動懸架在控制品質(zhì)上接近于主動懸架，且結(jié)構(gòu)簡單，能量損耗小，成本低，因而具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?.半主動懸架技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀隨著生活水平的不斷提高，用戶對汽車舒適性的要求也越來越高，傳統(tǒng)的汽車懸架系統(tǒng)已不能滿足人們的要求。人們希望汽車車身的高度、懸架的剛度、減振器的阻尼大小能隨汽車行駛速度以及路面狀況等行駛條件的變化而自動調(diào)節(jié)，從而達(dá)到乘

6、坐舒適性的提高。1973年，美國加州大學(xué)戴維斯分校的D.A.Crosby和D.C.Karnopp首先提出了半主動懸架的概念。其基本原理是：用可調(diào)剛度彈簧或可調(diào)阻尼的減振器組成懸架，并根據(jù)簧載質(zhì)量的加速度響應(yīng)等反饋信號，按照一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)彈簧剛度或減振器的阻尼，以達(dá)到較好的減振效果。半主動懸架分為剛度可調(diào)和阻尼可調(diào)兩大類。目前，在半主動懸架的控制研究中，以對阻尼控制的研究居多。阻尼可調(diào)半主動懸架又可分為有級可調(diào)半主動懸架和連續(xù)可調(diào)半主動懸架，有級可調(diào)半主動懸架的阻尼系數(shù)只能取幾個離散的阻尼值，而連續(xù)可調(diào)半主動懸架的阻尼系數(shù)在一定的范圍內(nèi)可連續(xù)變化。阻尼可調(diào)減振器有以下兩種：1）有級可調(diào)減振器

7、有級可調(diào)減振器阻尼可在23檔之間快速切換，切換時間通常為1020ms。有級可調(diào)減振器實(shí)際上是在減振器結(jié)構(gòu)中采用較為簡單的控制閥，使通流面積在最大、中等或最小之間進(jìn)行有級調(diào)節(jié)。通過減振器頂部的電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)位置，使減振器的阻尼在“軟、中、硬”三檔之間變化。有級可調(diào)減振器的結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)相對簡單，但在適應(yīng)汽車行駛工況和道路條件的變化方面有一定的局限性。2）連續(xù)可調(diào)減振器連續(xù)可調(diào)減振器的阻尼調(diào)節(jié)可采取以下兩種方式：(1)節(jié)流孔徑調(diào)節(jié)早期的可調(diào)阻尼器主要是節(jié)流孔可實(shí)時調(diào)節(jié)的油液阻尼器。通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動減振器的閥桿，連續(xù)調(diào)節(jié)減振器節(jié)流閥的通流面積來改變阻尼，節(jié)流閥可采用電磁閥或其它形式的驅(qū)動閥來

8、實(shí)現(xiàn)。這類減振器的主要問題是節(jié)流閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。（2）減振液粘性調(diào)節(jié)使用黏度連續(xù)可調(diào)的電流變或磁流變液體作為減振液，從而實(shí)現(xiàn)阻尼無級變化，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。電流變液體在外加電場作用下，其流體材料性能，如剪切強(qiáng)度、粘度等會發(fā)生顯著的變化，將其作為減振液，只需通過改變電場強(qiáng)度，使電流變液體的粘度改變，就可改變減振器的阻尼力。電流變減振器的阻尼可隨電場強(qiáng)度的改變而連續(xù)變化，無須高精度的節(jié)流閥，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，且無液壓閥的振動、沖擊與噪聲，不需要復(fù)雜的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，作為半主動懸架的執(zhí)行器是一個非常好的選擇。但電流變液體存在著一些問題，如電致屈服強(qiáng)度小，溫度工作范圍不寬，零電場粘度偏高，懸浮

9、液中固體顆粒與基礎(chǔ)液體之間比重相差較大，易分離、沉降，穩(wěn)定性差，對雜質(zhì)敏感等。要使電流變減振器響應(yīng)迅速、工作可靠，必須解決以下幾個問題：設(shè)計一個體積小、重量輕、能任意調(diào)節(jié)的高壓電源。為保證電流變液體的正常工作溫度，有一個散熱系統(tǒng)。高壓電源的絕緣與封裝。國外如德國Bayer公司和美國Lord公司都已有電流變減振器產(chǎn)品。磁流變液體是指在外加磁場的作用下，流變材料性能發(fā)生急劇變化的流體。通過控制磁場強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)磁流變減振器阻尼的連續(xù)、無級調(diào)節(jié)。磁流變減振器具有電流變減振器相似的特點(diǎn)，磁流變液是一種由細(xì)小的磁性顆粒懸浮于絕緣介質(zhì)中形成的液體。其黏度隨著外加磁場強(qiáng)度的增加而遞增，直至半固態(tài)，而一旦外加磁

10、場消失，它又自行恢復(fù)原狀，整個過程可在毫秒級時間內(nèi)完成。美國Lord公司、福特公司、德國BASF等紛紛投入巨資進(jìn)行了研究，如Lord公司開發(fā)的磁流變液MRX126PD，采用單出桿活塞缸結(jié)構(gòu)設(shè)計的磁流變減振器已用于大型載貨汽車半主動懸架減振系統(tǒng)。電流變液與磁流變液的特性如下表所示，它們都能滿足汽車工作要求。但在屈服應(yīng)力、溫度范圍、塑性粘度和穩(wěn)定性等性能方面，磁流變液體強(qiáng)于電流變液體。2.半主動懸架發(fā)展趨勢汽車懸架控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)是車輛動力學(xué)與控制領(lǐng)域的國際性前沿課題，開發(fā)具有安全、舒適和清潔高效、節(jié)能、智能控制的懸架是車輛懸架系統(tǒng)發(fā)展的方向。（1）控制策略的研究。半主動懸架系統(tǒng)的控制幾乎涉及

11、了所有的現(xiàn)代控制理論和方法，但由于每種控制方法都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此，綜合應(yīng)用多種控制方法是半主動懸架控制發(fā)展的方向。（2）控制器的研究。智能化控制器能夠根據(jù)路況和汽車振動等信息，自動地調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的參數(shù)，使汽車具有良好行駛平順性和穩(wěn)定性。（3）可控減振器的研制。研究與開發(fā)可靠的電流變和磁流變可控減振器。開發(fā)低成本和高可靠性的傳感器，以及高性能微處理器是半主動懸架實(shí)用化的前題。目前，磁流變液雖然已進(jìn)入商品化階段，但在減振器上使用還存如噪聲、耐久性、穩(wěn)定性等問題，還需進(jìn)一步深入研究。1.1.2車輛主動懸架技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢主動懸架的控制環(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

12、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。主動懸架是近十幾年發(fā)展起來的，由電腦控制的一種新型懸架，具備三個條件：具有能夠產(chǎn)生作用力的動力源；執(zhí)行元件能夠傳遞這種作用力并能連續(xù)工作；具有多種傳感器并將有關(guān)數(shù)據(jù)集中到微電腦進(jìn)行運(yùn)算并決定控制方式。因此，主動懸架匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識，是一種比較復(fù)雜的高技術(shù)裝置。例如裝置了主動懸架的法國雪鐵龍桑蒂雅，該車懸架系統(tǒng)的中樞是一個微電腦，懸架上有5種傳感器，分別向微電腦傳送車速、前輪制動壓力、踏動油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉(zhuǎn)向盤角度及轉(zhuǎn)向速度等數(shù)據(jù)。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)

13、行比較，選擇相應(yīng)的懸架狀態(tài)。同時，微電腦獨(dú)立控制每一只車輪上的執(zhí)行元件，通過控制減振器內(nèi)油壓的變化產(chǎn)生抽動，從而能在任何時候、任何車輪上產(chǎn)生符合要求的懸架運(yùn)動。因此，桑蒂雅轎車備有多種駕駛模式選擇，駕車者只要扳動位于副儀表板上的“正?！被颉斑\(yùn)動”按鈕，轎車就會自動設(shè)置在最佳的懸架狀態(tài)，以求最好的舒適性能。另外，主動懸架具有控制車身運(yùn)動的功能。當(dāng)汽車制動或轉(zhuǎn)向時的慣性引起彈簧變形時，主動懸架會產(chǎn)生一個與慣力相對抗的力，減少車身位置的變化。1.2減振器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1減振器的現(xiàn)狀現(xiàn)代汽車大部分都裝有減振器，且減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的?，F(xiàn)今汽車大部分采用的是液力減振器。液力減振器的作用原

14、理是當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對運(yùn)動時，減振器中的活塞在鋼筒內(nèi)也做往復(fù)運(yùn)動，于是減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)的從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對振動的阻尼力，使車身與車架的振動能轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和減振器殼體所吸收，然后散到大氣中。減振器的阻尼力的大小隨車架和車橋相對速度的增減而增減，并且與油液的粘度有關(guān)。要求減振器所用油液的粘度受溫度變化的影響盡可能小，且具有抗汽化、抗氧化以及對各種金屬和非金屬零件不起腐蝕作用等性能。由于減振器的阻尼力越大，振動消除得越快，但卻使并聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮；同時過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架損壞

15、。為解決上述問題對減振器提出以下幾種要求：(1)在懸架壓縮行程（車橋和車架相互移近的行程）內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)較小，以便充分利用彈性元件的彈性老緩和沖擊。(2)在懸架伸張行程（車橋與車架相互遠(yuǎn)離的行程）內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)較大，以求迅速減振。 (3)當(dāng)車橋（或車輪）與車架的相對速度過大時，減振器應(yīng)當(dāng)能自動加大液流通道截面積，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。 雙向筒式減振器一般都有內(nèi)外兩個筒活塞在內(nèi)筒中運(yùn)動，由于活塞桿的進(jìn)入與抽出，內(nèi)筒中油的體積隨之增大與收縮，因此要通過與外筒進(jìn)行交換來維持內(nèi)筒中油的平衡。所以其具有4個閥，其中流通閥和補(bǔ)償閥是一般的單向閥，其彈簧很若。

16、當(dāng)閥上的油壓作用力與彈簧力反向時，只要有很小的油壓，閥便開啟。而壓縮閥和伸張閥則是卸載閥，彈性較強(qiáng)，預(yù)緊力較大，而只有當(dāng)油壓升高到一定程度時，閥才能開啟；而當(dāng)油壓降低到一定程度時，閥即自行關(guān)閉。雙向作用筒式液力減振器在懸掛的壓縮和伸張兩個行程內(nèi)均能起到減振的作用。充氣式減振器也是運(yùn)用較多的減振器。充氣式減振器又稱為單筒式減振器，其缸筒下部裝有浮動活塞，工作原理與雙筒式液力減振器類似。其優(yōu)點(diǎn)是減少了一套閥門系統(tǒng)，僅有壓縮閥和伸張閥，結(jié)構(gòu)得到簡化，浮動活塞下方構(gòu)成的密閉氣室內(nèi)充有高壓氣體，可減少高頻振動。其缺點(diǎn)是對油封密閉性要求搞，充氣工藝復(fù)雜，在缸體變形時，減振器即失效，不能修理，只能更換。1.

17、2.2減振器的發(fā)展趨勢正在成為主流減振器的是阻力可調(diào)式減振器，特別是電子控制式減振器，其可通過傳感器檢測行駛狀態(tài)，由計算機(jī)計算出最佳阻尼力，使減振器上的阻尼力調(diào)整機(jī)構(gòu)自動工作，通過改變節(jié)流孔的大小等方式來調(diào)節(jié)減振器的阻尼力。汽車行駛的平順舒適性和操縱穩(wěn)定性是衡量懸掛以及減振性能好壞的主要指標(biāo)，但這兩個方面是相互排斥的性能要求，因此要在操縱性和舒適性之間取得理想的最佳點(diǎn)是比較困難的。特別是在車輛進(jìn)彎和出彎時，車身重量轉(zhuǎn)移的速度會影響操控的平衡，這種影響會持續(xù)到重量轉(zhuǎn)移完成，而車身重量轉(zhuǎn)移的速度是由減振器所控制的，改變減振器在壓縮和拉伸行程的軟硬度可改變車身重量轉(zhuǎn)移速度。減振器越硬，重量轉(zhuǎn)移速度越

18、快，重量轉(zhuǎn)移越快，則汽車的轉(zhuǎn)向反應(yīng)越好，但隨之也降低舒適性。因此，未來理想的減振阻尼既能滿足平順性要求又能滿足操縱穩(wěn)定性要求。大多數(shù)汽車會采用阻尼較軟且價格相對便宜的減振器，以降低成本并獲得普通駕駛狀態(tài)下的柔軟舒適的感覺，但在劇烈駕駛狀態(tài)下，這類減振器就無法勝任。要想獲得高速駕駛的操控感覺，就需要采用阻尼較硬、品質(zhì)較好且能與彈簧充分配合的減振器?？傊?，未來優(yōu)秀的減振器應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：有高精密度的柱栓，密閉性良好的油封，高品質(zhì)的阻尼油（優(yōu)質(zhì)的阻尼油是阻尼衰退及氣泡現(xiàn)象的治本之道），填充高壓氣體的氣室設(shè)計，當(dāng)然，最好是可調(diào)式的。第2章 節(jié)能磁油混合式雙級減振器設(shè)計方案2.1整體設(shè)計思路此減振器與

19、普通減振器在外形結(jié)構(gòu)上大體相同，主要創(chuàng)新設(shè)計在于磁油混合減振相關(guān)的結(jié)構(gòu)上。把環(huán)形磁鐵，纏繞線圈的鼠籠等發(fā)電設(shè)備集中于缸筒中。根據(jù)道路情況的不同，自動調(diào)整并形成最優(yōu)磁油阻尼，減少車身晃動和傾斜，達(dá)到高效吸振的目的，通過光耦傳感器檢測活塞桿的位置，二級減振由電磁繼電器控制線圈的開閉，實(shí)現(xiàn)壓縮比伸張反應(yīng)快的效果，并且利用了封閉缸筒的磁屏蔽性能有效地防止了磁泄漏，由于磁場被屏蔽在缸筒內(nèi)部因而最大限度的提高了發(fā)電效率。圖2.1 零件爆炸圖2.2儲能系統(tǒng)設(shè)計思路 （1）對于電動汽車和油電混合動力汽車：回收的電能通過一系列整流穩(wěn)壓后可為汽車提供動力 （2）對于其它車型：回收的電能通過一系列整流穩(wěn)壓后給電池充

20、電。（實(shí)驗(yàn)用鋰電池容量：24Ah110Ah 電壓：12V）第3章 節(jié)能磁油混合式雙級減振器結(jié)構(gòu)1.此減振器包括液壓減振器的減振筒（1），裝在減振筒（1）內(nèi)的活塞（2）和連接在活塞（2）上的減振柱（3），其特征在于減振柱（3）由上柱（31）和下柱（32）構(gòu)成，活塞（2）連接在下柱（32）下端，下柱（32）上端設(shè)有與減振筒（1）內(nèi)腔壁液密封配合的配合段（4），配合段（4）內(nèi)設(shè)有連接腔（5）；上柱（31）的一端伸出減振筒（1），另一端設(shè)有與連接腔（5）的腔壁滑動配合的滑動段（6），滑動段（6）兩側(cè)各設(shè)有位于連接腔（5）內(nèi)的緩沖彈簧（7）；減振筒（1）內(nèi)固裝有通過充電電路與電池連接的下線圈繞組（8）和

21、上線圈繞組（9），下線圈繞組（8）位于活塞（2）和配合段（4）之間，上線圈繞組（9）位于配合段（4）上方，上柱（31）和下柱（32）上各固接有能分別在下線圈繞組（8）和上線圈繞組（9）內(nèi)往復(fù)穿行的永磁鐵（10）。2.所述減振筒（1）的筒壁和上柱（31）上裝有使下線圈繞組（8）通過充電電路向電池供電與否的位置開關(guān)。3.所述位置開關(guān)為裝在減振筒（1）的筒壁且控制繼電器通斷的光耦合器和裝在上柱（31）上且與光耦合器相配合的擋光桿（13）。 圖3.1減振器結(jié)構(gòu)示意圖圖3.2 三維效果圖（小型車用）圖3.3 三維效果圖（中大型車用）9濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 圖3.4 上下活塞桿圖3.5 實(shí)物圖第4章 強(qiáng)度

22、校核4.1 活塞桿強(qiáng)度校核 圖4.1 減振器在車輪平面和車軸平面受力分析圖中：O減振器與車身鉸接點(diǎn)；O 減振器與后橋的鉸接點(diǎn)；F1、F2、F12和F13O點(diǎn)對缸筒的約束反力；F6、F7、F10和F11O點(diǎn)對活塞桿的約束力；M 和M 活塞桿轉(zhuǎn)過一個小角度后，產(chǎn)生的回復(fù)力矩；MO點(diǎn)對缸筒的轉(zhuǎn)矩。 圖4.2 缸筒和活塞桿在車輪平面內(nèi)的受力分析 圖中：F3活塞桿在缸筒口對缸筒的作用力；F4為活塞對缸筒的作用力；F5為活塞在缸筒內(nèi)運(yùn)動時，由阻尼器產(chǎn)生在缸筒底部的力；Oc為缸筒質(zhì)心。 圖4.3 缸筒和活塞桿在車軸平面內(nèi)的受力分析 圖中：F5為活塞在缸筒內(nèi)運(yùn)動時，有阻尼器產(chǎn)生在缸筒底部的力；F8活塞桿在缸筒

23、口對缸筒的作用力；F9活塞對缸筒的作用力。由分析結(jié)果得：活塞桿最大應(yīng)力值為212.973MP，活塞桿的最大應(yīng)力強(qiáng)度極限為620740MP,若取安全系數(shù)為2，許用強(qiáng)度極限為310370MP。由分析結(jié)果得活塞桿的工作是安全的。4.2 內(nèi)外筒強(qiáng)度校核 減振器工作壓力：2.55Mpa 減振器的相對阻尼系數(shù)： （4-1） ：伸張行程時的相對阻尼系數(shù)；：懸架系統(tǒng)的固有頻率；：雙橫臂懸架的下臂長；a:減振器在下橫臂上的連接點(diǎn)到下橫臂在車身上的之間的距離；：減振器軸線與鉛垂線之間的夾角； 相關(guān)數(shù)據(jù)： =0.34， =10Hz，=0.56m a=0.10m =10° 計算出=38400N 最大卸荷力

24、（活塞振動速度=0.3m/s） （4-2） 所以， 工作缸（內(nèi)缸筒）直徑 (4-3) P為工作缸最大壓力；為連桿直徑與缸筒直徑之比；=0.400.50 ；P=34Mpa；外筒直徑=（1.351.50）D 代入數(shù)據(jù): 工作缸（內(nèi)缸筒）直徑D=41mm；外筒直徑=53.5mm第5章 發(fā)電原理及理論計算5.1發(fā)電原理 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律（因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線的運(yùn)動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。）此減振器可看作兩個直線

25、發(fā)電機(jī)，發(fā)出后的電能經(jīng)過電橋等的整流轉(zhuǎn)化進(jìn)一步應(yīng)用。發(fā)電原理圖如下：圖5.1電路圖5.2理論計算 （普適公式）法拉第電磁感應(yīng)定律，E：感應(yīng)電動勢(V)，n：感應(yīng)線圈匝數(shù)，:磁通量的變化率 產(chǎn)電功率為: （6-1） 汽車振動功率: （6-2） 能量轉(zhuǎn)換率: （6-3） 產(chǎn)生的電能： （6-4） 試驗(yàn)數(shù)據(jù)： n=20 B=1.4T D=16mm M=1400kg V=0.3m/s t=2h 代入得： 一輛車2個小時回收的電能：W=3.17度 中國現(xiàn)有一億多萬輛汽車，假設(shè)有2000萬都采用此減振器，那么1年節(jié)約的電能為： 300* 3.17 * 2000萬=190.2億度， 即產(chǎn)生效益：190.2億

26、*0.6=114.12億元 除去每個減振器增加的50元成本，即共除去10億元； 總體一年可凈回收能源價值：56.88-10=46.88億元第6章 節(jié)能磁油混合式雙級減振器工作過程減振器包括液壓減振器的減振筒1，減振筒1的筒壁為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外兩層筒壁之間設(shè)有儲油腔12，減振筒1內(nèi)裝有活塞2和連接在活塞2上的減振柱3，減振柱3由上柱31和下柱32構(gòu)成，活塞2連接在下柱32下端，下柱32上端設(shè)有與減振筒1內(nèi)腔壁液密封配合的配合段4，配合段4內(nèi)設(shè)有連接腔5；上柱31的一端伸出減振筒1，另一端設(shè)有與連接腔5的腔壁滑動配合的滑動段6，連接腔5內(nèi)設(shè)有兩件緩沖彈簧7，其中的一件套裝在上柱31上且位于滑動段6和

27、連接腔5的上腔壁之間，另一件位于滑動段6和連接腔5的下腔壁之間；減振筒1內(nèi)固裝有通過充電電路與電池連接的下線圈繞組8和上線圈繞組9，下線圈繞組8位于活塞2和配合段4之間，上線圈繞組9位于配合段4上方，上柱31和下柱32上各固接有能分別在下線圈繞組8和上線圈繞組9內(nèi)上下穿行的永磁鐵10。活塞2和減振筒的內(nèi)層壁的底壁上各裝有兩個單向閥20，活塞2上的兩個單向閥20能將活塞兩側(cè)的兩段減振筒內(nèi)腔連通且兩單向閥20的開啟方向相反；底壁上的兩個單向閥20能將減振筒內(nèi)腔與儲油腔12連通。上述結(jié)構(gòu)的減振器，主要用于車輛的減振，當(dāng)車輛行駛在較平坦的路面上時，上柱31和兩件緩沖彈簧7相配合就可實(shí)現(xiàn)減振，當(dāng)車輛行駛

28、在起伏較大的路面上時，上柱31和兩只緩沖彈簧7相配合就不足以消除車輛的振動，上柱31下移到極限位置，通過下面的緩沖彈簧7壓迫下柱32使之動作，從而使下柱32也參與到減振中，也就是說可以實(shí)現(xiàn)分級減振。本減振器的下線圈繞組8和上線圈繞組9通過充電電路與電池連接后，下線圈繞組8和上線圈繞組9在上柱31和下柱32的上下移動過程中都可產(chǎn)生電流，可實(shí)現(xiàn)向電池充電和提供磁阻尼減振，上述充電電路為現(xiàn)有技術(shù)在此不再贅述。但是為了改善減振器的減振性能，即在下柱32下移的過程中下線圈繞組8不產(chǎn)生電流，下柱32上移的過程中下線圈繞組8才產(chǎn)生電流，從而實(shí)現(xiàn)減振柱的下移快上移慢。為了達(dá)到此目的，在上述結(jié)構(gòu)的減振器的基礎(chǔ)上

29、作如下改進(jìn)，即在減振筒1的外壁上裝有上、下兩個光耦合器，上部的為上光耦合器11，下部的為下光耦合器14，上柱31的外露端上連接有與兩個光耦合器相配合的擋光桿13，擋光桿13上設(shè)有透光孔15。下面參照圖3.1和圖6.1，對本減振器的工作過程作一描述。初始狀態(tài)時，在擋光桿13的遮擋下，上光耦合器11和下光耦合器14都截止。上柱31下移過程中，上線圈繞組9切割磁力線，滑動段6和連接腔5的下腔壁之間的緩沖彈簧7亦即下部的緩沖彈簧7被壓縮，上線圈繞組9產(chǎn)生的電流通過充電電路16向電池17充電。雖然下線圈繞組8通過充電繼電器18的常閉觸點(diǎn)與充電電路16電連接，然而由于此時下柱32并沒有下移，下線圈繞組8不

30、切割磁力線，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)上柱31繼續(xù)下移使下部的緩沖彈簧7收縮到極限，透光孔15到達(dá)上光耦合器11的位置，上光耦合器11導(dǎo)通使充電繼電器18得電動作，其常閉觸點(diǎn)斷開，由于充電繼電器18的自鎖電路與自鎖繼電器19的常閉觸點(diǎn)串接，充電繼電器18的常閉觸點(diǎn)一直保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，下線圈繞組8斷開與充電電路16的連接，上柱31繼續(xù)下移推動下柱32下移的過程中，下線圈繞組8不產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就是說上柱31和下柱32的下移過程中，下線圈繞組8不能提供電磁阻尼減振，下柱32的下移僅實(shí)現(xiàn)油阻尼減振。當(dāng)下柱32的下移到極限位置即透光孔15到達(dá)下光耦合器14的位置，下光耦合器14導(dǎo)通，自鎖繼電器19得電，自鎖解除

31、，充電繼電器18的常閉觸點(diǎn)閉合使下線圈繞組8與充電電路16接通，此時上柱31和下柱32開始上移，上移過程中下線圈繞組8和上線圈繞組9都產(chǎn)生感應(yīng)電流，可實(shí)現(xiàn)電磁阻尼，當(dāng)下柱32上移極限位置后，上柱31在下部的緩沖彈簧7的作用下繼續(xù)上移，直至回到初始狀態(tài)，一個減振過程實(shí)現(xiàn)。位于滑動段6和連接腔5的上腔壁之間的緩沖彈簧7的作用是防止上柱31在下部的緩沖彈簧7的作用下上移過快。 圖6.1電路原理圖第7章 性能指標(biāo)7.1主要技術(shù)指標(biāo) （1）額定動靜負(fù)荷：20KN，靜負(fù)荷精度優(yōu)于示值 1%（每檔20%起） （2）作動器額定位移：±100mm,位移精度±1%F.S。 （3）頻率范圍：0.

32、0120Hz?；钊俣?1.5米/秒(可調(diào))。 （4）具有位移、負(fù)荷兩種控制方式，并可在試驗(yàn)過程中平滑切換。 （5）側(cè)向力：0500N可調(diào)，靜態(tài)精度±2%F.S。 （6）使用壽命：4-5年。（失效形式：漏油、噪音、卡滯、斷裂）7.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表7.1 實(shí)驗(yàn)值與仿真值對比速度（m/s）復(fù)原阻尼力（N）壓縮阻尼力（N）實(shí)驗(yàn)值仿真值相對誤差（%）實(shí)驗(yàn)值仿真值相對誤差（%）0.05218115216.02-85-6325.880.1316576146.54-176-15213.640.2629168734.69-296-25613.510.393111210594.77-406-3855.17

33、0.524132312733.78-510-4933.33阻尼系數(shù)247023943.089479301.8圖7.1 示功圖對比圖7.2 速度特性圖對比第8章 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用前景8.1創(chuàng)新點(diǎn) （1）結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用分段減振，兩級設(shè)計，更符合需求。 （2）采用光耦傳感器，用于檢測活塞桿的位置，控制線圈的開閉，實(shí)現(xiàn)壓縮比伸張反應(yīng)快的效果，提高行車舒適度。 （3）利用封閉缸筒的磁屏蔽作用有效的防止了磁泄漏。由于磁場全都屏蔽在了缸筒內(nèi)部，因而可以最大限度的利用磁場能發(fā)電。 （4）蓄電池充滿電后，多余的電反饋給線圈用于減振增強(qiáng)減振效果。 （5）二級減振時兩個線圈相當(dāng)于兩個直線電機(jī)并聯(lián)，有利于直線電機(jī)的推廣。

34、8.2 應(yīng)用前景 汽車減振器的更新?lián)Q代技術(shù)，屬重大創(chuàng)新，經(jīng)濟(jì)價值和社會效益巨大，便于普及推廣。此減振器安裝于各種類型的車輛，既具有減振功能，又可將汽車的振動能量轉(zhuǎn)化為電能，自動給車輛充電，提高了能量利用率。此減振器可直接應(yīng)用于電動汽車和混合動力汽車還可間接應(yīng)用于其它車型。我國有一億多車輛，如果都裝備此減振器，每年就可以間接節(jié)約大量的汽油、柴油，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^，對改善大氣污染起到積極的推動作用，在目前能源緊張、油價居高不下，該技術(shù)具有良好實(shí)用性和發(fā)展前景。致謝本文是在尊敬的張鵬老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。值此論文完稿之際，首先向?qū)煆堸i老師致以崇高的敬意和由衷的感謝！特別感謝導(dǎo)師多年來對

35、自己的辛勤培養(yǎng)和殷切教誨，以及始終給予的指導(dǎo)、支持和幫助。導(dǎo)師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、一絲不茍的敬業(yè)精神、實(shí)事求是的工作作風(fēng)、開拓創(chuàng)新的思維方式和熱心助人的品德使本人終身受益，永遠(yuǎn)值得我認(rèn)真學(xué)習(xí)。同時，導(dǎo)師在機(jī)械行業(yè)較強(qiáng)的實(shí)踐能力及業(yè)務(wù)能力，使我敬佩不已；張老師對待學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度以及對我們的精心指導(dǎo)更讓我感動不已。在導(dǎo)師的辛勤培養(yǎng)下，我掌握了系統(tǒng)的理論知識，提高了獨(dú)立從事科研工作的能力，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和忘我的工作精神使作者受益匪淺，難以忘懷。本論文不僅是我在本科學(xué)習(xí)階段的工作總結(jié)，同時也是導(dǎo)師孜孜不倦、諄諄教誨的結(jié)晶。特此向各位老師和同學(xué)以及有關(guān)單位表示衷心的感謝和深深的敬意！參考文獻(xiàn)1 秦曾煌 電工與電子技術(shù)（第七版下冊） 高等教育出版社 2009.62 孫靖民 梁迎春. 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計 機(jī)械設(shè)計出版社 200