汽車減震器的設(shè)計(jì)

汽車減震器的設(shè)計(jì)汽車減震器的設(shè)計(jì)1緒論(1)1.1本課題設(shè)計(jì)的目的(3)1.2設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容(5)2減震器阻尼值計(jì)算和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(5)2.1相對阻尼系數(shù)和阻尼系數(shù)的確定(5)2.1.1懸架彈性特性的選擇(5)2.1.2相對阻尼系數(shù)ψ的選擇(6)2.1.3減震器阻尼系數(shù)δ的確定(7)F的確定(7)2.2最大卸荷力02.3缸筒的設(shè)計(jì)計(jì)算(8)2.4活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算(8)2.5小結(jié)(8)3減震器其他部件的設(shè)計(jì)(8)3.1固定連接的結(jié)構(gòu)形式(8)3.2減震器油封設(shè)計(jì)(10)3.3O型橡膠密封圈(10)3.5彈簧片和減震器油的選擇(11)3.5.1彈簧片的選擇(11)3.5.2減震器油的選擇(11)3.6小結(jié)(12)4活塞桿的強(qiáng)度校核(12)4.1強(qiáng)度校核(12)4.2穩(wěn)定性的校核(12)5全文總結(jié)及展望(13)參考文獻(xiàn)(13)謝辭...................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。1緒論社會不斷在進(jìn)步，人們對出行的要求也越來越高。汽車作為越來越普及的出行方式受到了人們的關(guān)注。于是人們對包括對汽車平順性，舒適性的要求也是不斷在加大，而減震器則是提供舒適性的一個(gè)很關(guān)鍵的部位。減震器是汽車懸掛系統(tǒng)的重要組成部件。如果把發(fā)動(dòng)機(jī)比喻為汽車的“心臟”，變速器為汽車的“中樞神經(jīng)”，那么底盤及懸掛系統(tǒng)就是汽車的“骨骼骨架”。懸掛系統(tǒng)不僅決定了一輛汽車的舒適性與操控性同時(shí)對車輛的安全性起到很大的決定作用，從而成為衡量汽車質(zhì)量及檔次的重要指標(biāo)之一。設(shè)計(jì)師們一直不斷對汽車的各種性能進(jìn)行優(yōu)化為了提供更好的駕駛體驗(yàn)。一個(gè)好的減震器可以使駕駛員感覺到更加舒服，可以提供更好的駕駛體驗(yàn)。世界上第一個(gè)有記載、比較簡單的減震器是1897由兩個(gè)姓吉明的人發(fā)明的。他們把橡膠減震塊與葉片彈簧的端部相連，當(dāng)懸架杯完全壓縮時(shí)，橡膠減震塊就碰到連接在汽車大梁上的一個(gè)螺栓,產(chǎn)生止動(dòng)。這種減震器再很多現(xiàn)代汽車懸架上仍有使用，但其減震效果很小。1898年第一個(gè)適用的減震器由一個(gè)法國人特魯芬研制成功并安裝到摩托賽車上。該車的前叉懸置于彈簧上，同時(shí)與一個(gè)摩擦阻尼件相連，以防止摩托車的震顫。1899年，美國汽車哈特福特意識到這種阻尼件跨越應(yīng)用到汽車上。第二年他制成了特魯芬摩托阻尼件的變形結(jié)構(gòu)，并把它裝到哈德福特的烏茲莫?jiǎng)e汽車上。它是一副用鉸鏈連接在一起的杠桿，該汽車上的第一個(gè)減震器再鉸鏈軸處裝有橡膠墊，一個(gè)杠桿臂與車架連接，而另一個(gè)用螺栓與葉片彈簧連接。螺栓安裝再鉸鏈結(jié)點(diǎn)，能夠通過調(diào)節(jié)通過對減震器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變摩擦阻力的大小，從而得到所需要的緩沖程度。因此它們的設(shè)計(jì)的部件不僅僅是第一個(gè)汽車緩沖器，而且也是第一個(gè)“可調(diào)”減震器。哈特福特把裝有這種減震器的汽車弄回到美國后不久，在新澤西城州的澤西城開辦了一個(gè)哈特福特懸架公司。隨后該減震器與前輪螺旋彈簧一起被安裝到1906年生產(chǎn)的布魯舒小型輕便汽車上。從此以后，減震器的結(jié)構(gòu)發(fā)生了幾種新的發(fā)展。加布里埃爾減震器它是由固定在汽車大梁上的罩殼和裝再其里面的渦旋形鋼帶組成，鋼帶通過一個(gè)彈簧保持其張力，鋼帶的外端與車橋軸端連接，以限制由震動(dòng)引起的彈跳量。彈簧式減震器這是加到葉片彈簧上的一種輔助螺旋彈簧。由于每一個(gè)彈簧都有相同的諧震頻率，它們趨向于抵消各自的震顫，但同時(shí)也增大了懸架的剛性，所以很快就停止了使用。以及后來的空氣彈簧和液力彈簧?，F(xiàn)代汽車大部分都裝有減震器，且減震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震器。液力減震器的作用原理是當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對運(yùn)動(dòng)時(shí)減震器中的活塞在鋼筒內(nèi)也做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，于是減震器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)的從一個(gè)內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對震動(dòng)的阻尼力，使車身與車架的震動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和減震器殼體所吸收，然后散到大氣中。減震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)。要求減震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。由于減震器的阻尼力越大，震動(dòng)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(shí)過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減震器連接零件及車架損壞。不同國家和地區(qū)對減震器的要求各不相同，不同減震器也有著他們各自的用途。。汽車廠商們已經(jīng)有了自己的特色的汽車，本文就是針對普通的小型轎車來設(shè)計(jì)的減震器。在文章的最前面對于減震器的幾個(gè)問題做出了闡述，針對這些評價(jià)所以就對減震器提出以下幾種要求，希望能和大家一起討論：1.在懸架壓縮行程（車橋和車架相互移近的行程）內(nèi)，減震器的阻尼力應(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)，減震器的阻尼力應(yīng)較大，以求迅速減震。3.當(dāng)車橋（或車輪）與車架的相對速度過大時(shí)，減震器應(yīng)當(dāng)能自動(dòng)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。而雙向筒式減震器一般都有內(nèi)外兩個(gè)筒活塞在內(nèi)筒中運(yùn)動(dòng)，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(gè)閥，其中流通閥和補(bǔ)償閥是一般的單向閥，其彈簧很若。當(dāng)閥上的油壓作用力與彈簧力反向時(shí)，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(shí)，閥才能開啟；而當(dāng)油壓降低到一定程度時(shí)，閥即自行關(guān)閉。雙向作用筒式液力減震器在懸掛的壓縮和伸張兩個(gè)行程內(nèi)均能起到減震的作用。充氣式減震器也是運(yùn)用較多的減震器。充氣式減震器又稱為單筒式減震器，其缸筒下部裝有浮動(dòng)活塞，工作原理與雙筒式液力減震器類似。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(dòng)活塞下方構(gòu)成的密閉氣室內(nèi)充有高壓氣體，可減少高頻震動(dòng)。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(shí)，減震器即失效，不能修理，只能更換。正在成為主流減震器的是阻力可調(diào)式減震器，特別是電子控制式減震器，其可通過傳感器檢測行駛狀態(tài)，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出最佳阻尼力，使減震器上的阻尼力調(diào)整機(jī)構(gòu)自動(dòng)工作，通過改變節(jié)流孔的大小等方式來調(diào)節(jié)減震器的阻尼力。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震性能好壞的主要指標(biāo)，但這兩個(gè)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(shí)，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)移的速度是由減震器所控制的，改變減震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。減震器越硬，重量轉(zhuǎn)移速度越快，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，未來理想的減震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(jià)格相對便宜的減震器，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，這類減震器就無法勝任。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震器?？傊?，未來優(yōu)秀的減震器應(yīng)該具有以下的特點(diǎn)：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(jì)，當(dāng)然，最好是可調(diào)的。減震器的發(fā)展從“簡單方便”開始，設(shè)計(jì)師們對其進(jìn)行了無數(shù)次創(chuàng)新。本人是從一個(gè)普通的轎車質(zhì)量開始，分步驟計(jì)算了阻尼系數(shù)，建立了理想曲線，計(jì)算了各個(gè)部件的數(shù)據(jù)，總的來說運(yùn)用的都是較為適合的數(shù)據(jù)。1.1本課題設(shè)計(jì)的目的減震器是產(chǎn)生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰減汽車的震動(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,減震器能夠降低車身部分的動(dòng)載荷,延長汽車的使用壽命.汽車減震器按類型可分為、液壓式減震器、充氣式減震器和阻力可調(diào)式減震器。目前在汽車上廣泛使用的減震器主要是筒式液力減震器,其結(jié)構(gòu)可分為雙筒式,單筒充氣式和雙筒充氣式。減震器的結(jié)構(gòu)是帶有活塞的活塞桿插入筒內(nèi)，在筒中充滿油?；钊嫌泄?jié)流孔，使得被活塞分隔出來的兩部分空間中的油可以互相補(bǔ)充。阻尼就是在具有粘性的油通過節(jié)流孔時(shí)產(chǎn)生的，節(jié)流孔越小，阻尼力越大，油的黏度越大，阻尼力越大。如果節(jié)流孔大小不變，當(dāng)減震器工作速度快時(shí)，阻尼過大會影響對沖擊的吸收。因此，在節(jié)流孔的出口處設(shè)置一個(gè)圓盤狀的板簧閥門，當(dāng)壓力變大時(shí)，閥門被頂開，節(jié)流孔開度變大，阻尼變小。由于活塞是雙向運(yùn)動(dòng)的，所以在活塞的兩側(cè)都裝有板簧閥門，分別叫做壓縮閥和伸張閥。減震器按其結(jié)構(gòu)可分為雙筒式和單筒式。單筒式減震器結(jié)構(gòu)簡單，減少了一套閥門系統(tǒng)。它在缸筒的下部裝有一個(gè)浮動(dòng)活塞，(所謂浮動(dòng)即指沒有活塞桿控制其運(yùn)動(dòng))，在浮動(dòng)活塞的下面形成一個(gè)密閉的氣室，充有高壓氮?dú)?。上面提到的由于活塞桿進(jìn)出油液而造成的液面高度變化就通過浮動(dòng)活塞的浮動(dòng)來自動(dòng)適應(yīng)之。圖1-1單筒式減震器的結(jié)構(gòu)圖雙筒式是指減震器有內(nèi)外兩個(gè)筒，活塞在內(nèi)筒中運(yùn)動(dòng)，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。所以雙筒減震器中要有四個(gè)閥，即除了上面提到的活塞上的兩個(gè)節(jié)流閥外，還有裝在內(nèi)外筒之間的完成交