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,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)生的振動得到緩沖，減少車身的加速度從而減少有關(guān)零件的動負(fù)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。但汽車是在連續(xù)不平

2、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(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、儲油缸筒、工作缸筒、活塞桿構(gòu)成。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振動的阻尼力,將振動能量轉(zhuǎn)化為熱能,進(jìn)而達(dá)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。*阻尼特性減振器在規(guī)定的行程和試驗(yàn)頻率下，作相對簡諧運(yùn)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

3、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，作相對簡諧運(yùn)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(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

4、大的汽泡導(dǎo)致的，在減振器運(yùn)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??；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、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)的評分員已可在道路試驗(yàn)時(shí)

5、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

6、、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)：5.1.1、減振器阻尼力特性的確定油液經(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，壓力為： 式中：油液密度，；通過閥的流量，；節(jié)流孔面積，；流量系數(shù)；節(jié)流孔形狀和油液粘度有關(guān)的系數(shù)；5.1.2、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)為： 式中：相對阻尼系數(shù)；減振器阻尼系數(shù)(阻尼特性的導(dǎo)數(shù))；懸架剛度，；-簧上質(zhì)量，；當(dāng)相對阻尼系數(shù)時(shí)，產(chǎn)生非周期域運(yùn)動，很大時(shí)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(dāng)時(shí)，產(chǎn)生周期運(yùn)動，很小時(shí)振動衰減很慢，共振振幅過大。一

7、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(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數(shù)應(yīng)為： 式中：杠桿比， 減振器軸線與垂直線的夾角； 簧上質(zhì)量固有頻率。5.1.3、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

8、：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：作缸徑，； 工作缸允許最大壓力，一般為34； 減振器最大拉伸阻力，; 減振器桿直徑與工作缸之比，雙筒減振器為0.40.5，單筒減振器為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。減振器儲油缸直徑，工作缸與儲油缸壁厚一般取1.52.0。5.1.4、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：S1=L-Lmin L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：S2Lmax-L 由于減振器可承受一

9、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)）5.2.1輸入項(xiàng)：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- rr5.2.2、檢測基準(zhǔn)車前后S/ABS的單件零件阻

10、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(shí)的阻尼力特性。5.2.3、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、Ccr：:Design Load時(shí)的單側(cè)輪的Sprung Weigh:輪端的Spring Rate5.2.4、計(jì)算基準(zhǔn)車前后輪端的阻尼力系數(shù)Cf、Cr：5.2.5、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：5.2.6、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×r 綜上得：這樣我們

11、就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：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。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：

12、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

13、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， 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)、雙動耐久性試驗(yàn)臺； (2)、強(qiáng)制風(fēng)冷或水冷，溫度為6080°C； (3)、振動方式：上下兩端同時(shí)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(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

14、變化最大為±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)后阻力變化最大為±15；在試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)稱重，測量漏油量，質(zhì)量損失10%；6.4、高低溫試驗(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)、測量基準(zhǔn)溫度為-30±3和80±3，試驗(yàn)溫度依次為：20、-30、80、20；溫差均為±3。 (3)、各溫度下的測量方法類似于在環(huán)境溫度下進(jìn)行測量。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

15、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)：減振器在試驗(yàn)全過程中不得損壞，相對于20±3時(shí)，減振器性能的變化量（%）（拉伸和壓縮）：在-20±3時(shí)，阻尼力增加200%；在+80±3時(shí)，阻尼力損失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60N。（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下的測量結(jié)果，各速度下減振器性能的變化量應(yīng)小60N 或7%；在-30±3時(shí)，阻尼力增加200%；在80±3時(shí)，阻尼力損失25%。

16、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)、鹽霧試驗(yàn) :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(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r2.5mm。 c、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r<2.5mm (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)檢測總成相對運(yùn)動件

17、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： ±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（±0.5%N）施加；后減振器按順序050100150N（±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100mm處設(shè)置噪音傳感器。減振器試驗(yàn)環(huán)境噪音小于20dB。 (1)、活塞行程：±25mm±1%； (2).活塞速度：0.1m/s、0.3m/s、0.6m/s； (3).振幅：40mm； (4)、試驗(yàn)溫度20±3、60±3； (5)、測試時(shí)根據(jù)整車實(shí)際情況和試