雙筒液壓減震器設(shè)計(jì)

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1、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘　　要 為改善汽車行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減振器，為衰減振動(dòng)，汽車懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器，其工作原理是當(dāng)車架(或車身)和車橋間受振動(dòng)出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的活塞上下移動(dòng)，減振器腔內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)腔經(jīng)過不同的孔隙流入另一個(gè)腔內(nèi)。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對(duì)振動(dòng)形成阻尼力，使汽車振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為油液熱能，再由減振器吸收散發(fā)到大氣中。在油液通道截面和等因素不變時(shí)，阻尼力隨車架與車橋(或車輪)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度增減，并與油液粘度有關(guān)。 發(fā)展到今天減振器的結(jié)構(gòu)有了很大的改變，性能也有了極大的提高。通過對(duì)減振器的發(fā)

2、展歷史和發(fā)展趨勢(shì)的深入了解，明確了設(shè)計(jì)該型減振器的重要性和意義，并設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于微型汽車懸架的雙筒油壓減振器。本文研究的主要問題如下： （1）對(duì)雙筒式油壓減震器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定減振器的類型、布置形式、安裝角度和選用數(shù)量，這是進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 （2）對(duì)雙筒式油壓減震器的尺寸設(shè)計(jì)，尺寸設(shè)計(jì)的過程主要包括相對(duì)阻尼系數(shù)以及最大卸荷力的確定，減振器工作缸、活塞、活塞桿、閥系以及相關(guān)零部件的尺寸計(jì)算。 （3）完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸設(shè)計(jì)后應(yīng)對(duì)減振器的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行校核，校核的結(jié)果應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 （4）對(duì)雙筒油壓減震器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這主要是連接件的比較和焊接工藝的優(yōu)化

3、。 （5）對(duì)雙筒油壓減振器的三維模型建立，包括工作缸、活塞、活塞桿及相關(guān)零件的模型建立，和裝配方法。 本文的研究成果對(duì)減振器的進(jìn)一步研究有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用意義，本文提出的優(yōu)化方案為實(shí)際的生產(chǎn)制造提供一定的理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：油壓式； 減振器； 優(yōu)化；阻尼系數(shù)；工作缸 ABSTRACT The shock absorber is an important constituent of automobile suspension; it has a big change in the structure of the shock absorber until

4、now. The performance also had big enhancement. Through the deep understanding of the history and tendency of the shock absorber, we make clear the importance and significance of the designing of the shock absorber, and design a kind of shock absorber which is applied to the suspension of the compact

5、 car. The main problems discussed in this paper are as follows: （1）The design to the structure of the gasification type shock absorber. It mainly determines the types of the shock absorber, layouts, the angle of installing and the quantity of selecting, these are the foundation of the designing of

6、the sizes. （2）The design to the size of the gasification type shock absorber. It includes relative damping coefficient, the determination of the biggest discharge strength, and the computing of the sizes of work cylinder, piston, connecting rod, valve and related spare parts. （3）After completing t

7、he structural design and the designing of the sizes, the shock absorber intensity and the stability should be checked, the results should conform to the country related technical standards. （4）The optimization design to the structure of the gasification type shock absorber, which mainly concludes t

8、he comparison of connected pieces and optimization of the welding process. （5）The building of the three-dimensional model of the gasification type shock absorber. It includes the building of the work-cylinder, piston, rod and the relevant parts of the model, and assembly methods. In this pape

9、r, the results of research has important theoretical and practical significance on the shock absorber’s further study, the optimal scheme which put forward in this paper has provided the certain theoretical basis for the manufacturing of the reality production. Key words: Type；Shock Absorber；

10、Optimization；Damping Factor；Work Cylinder II 目　　錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 選題的目的和意義 1 1.2 減振器的發(fā)展歷史 2 1.3雙筒式減振器國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢(shì) 3 1.4 研究的主要內(nèi)容及方法 4 第2章 減振器的類型和工作原理 6 2.1 減振器的類型 6 2.2 減振器的工作原理 6 2.3 雙筒式液壓減振器的工作原理及優(yōu)點(diǎn) 7 2.4 本章小結(jié) 8 第3章 雙筒式液壓減振器的設(shè)計(jì) 9 3.1 雙筒式液壓減振器的設(shè)計(jì)參數(shù) 9 3.2雙筒減在振器的

11、外特性與設(shè)計(jì)的原則 9 3.2.1 汽車懸架與減振器的匹配與減振器的放置 9 3.2.2 雙筒式液壓減振器的外特性 10 3.2.3 雙筒式減振器的外特性設(shè)計(jì)原則 11 3.3 雙筒式減振器參數(shù)和尺寸的確定 12 3.3.1 雙筒式減振器相對(duì)阻尼系數(shù)的確定 12 3.3.2 雙筒式減振器阻尼系數(shù)的確定 14 3.3.3 最大卸荷力的確定 16 3.3.4 減振器工作缸直徑D的確定 16 3.3.5 雙筒式減振器活塞行程的確定 17 3.3.6 液壓缸壁厚、缸蓋、活塞桿和最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的計(jì)算 18 3.3.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 3.3.8 活塞及閥系的尺寸計(jì)算 26

12、 3.3.9 密封元件和工作油液的確定 29 3.4 本章小結(jié) 31 第4章 雙筒液壓減振器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 32 4.1雙筒液壓減振器連接件的優(yōu)化 32 4.2 雙筒液壓振器焊接方法的優(yōu)化 34 4.3 本章小結(jié) 35 第5章 雙筒液壓減振器的三維造型 36 5.1 運(yùn)用Inventor對(duì)雙筒液壓的主要零件進(jìn)行繪制 36 5.1.1工作缸的三維造型 36 5.1.2活塞的三維造型 37 5.1.3活塞桿的三維造型 40 5.1.4活塞的三維造型 41 5.2 雙筒液壓減振器的裝配過程 45 5.3 本章小結(jié) 57 結(jié) 論 58 參考文獻(xiàn) 59 致 謝 60

13、 附 錄 61 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒　　論 1.1 選題的目的和意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平日漸提高，汽車已經(jīng)成為人們的生活中必不可少的交通工具，并且對(duì)乘車的安全性和舒適性也有了更高的要求，對(duì)研究雙筒液壓減振器就是為了滿足這一目的。 車輛是一個(gè)由許多子系統(tǒng)組合而成的復(fù)雜系統(tǒng)，其總體性能與零部件的性能關(guān)系密切。因此，零部件的研發(fā)，不但涉及零部件本身的分析計(jì)算與試驗(yàn)等，而且涉及許多與整車有關(guān)的參數(shù)，是一個(gè)較為復(fù)雜的研發(fā)過程。減振器是車輛懸架系統(tǒng)中的重要部件，其性能的好壞對(duì)車輛的舒適性以及車輛及懸架系統(tǒng)的使用壽命等有較大

14、影響。 Inventor美國(guó)AutoDesk公司推出的一款三維可視化實(shí)體模擬軟件Autodesk® Inventor? Professional（AIP），目前已推出最新版本AIP2010。Autodesk Inventor Professional包括Autodesk Inventor®三維設(shè)計(jì)軟件；基于AutoCAD®平臺(tái)開發(fā)的二維機(jī)械制圖和詳圖軟件AutoCAD® Mechanical；還加入了用于纜線和束線設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)及PCB IDF文件輸入的專業(yè)功能模塊，并加入了由業(yè)界領(lǐng)先的ANSYS®技術(shù)支持的FEA功能，可以直接在Autodesk In

15、ventor軟件中進(jìn)行應(yīng)力分析。在此基礎(chǔ)上，集成的數(shù)據(jù)管理軟件Autodesk® Vault-用于安全地管理進(jìn)展中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。由于Autodesk Inventor Professional集所有這些產(chǎn)品于一體，因此提供了一個(gè)無風(fēng)險(xiǎn)的二維到三維轉(zhuǎn)換路徑。 　　Autodesk® Inventor? 軟件是一套全面的設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建和驗(yàn)證完整的數(shù)字樣機(jī)；幫助制造商減少物理樣機(jī)投入，以更快的速度將更多的創(chuàng)新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。 Autodesk Inventor 產(chǎn)品系列正在改變傳統(tǒng)的 CAD 工作流程：因?yàn)楹?jiǎn)化了復(fù)雜三維模型的創(chuàng)建，工程師即可專注于設(shè)計(jì)的功能實(shí)現(xiàn)。通過快速創(chuàng)建數(shù)字

16、樣機(jī)，并利用數(shù)字樣機(jī)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的功能，工程師即可在投產(chǎn)前更容易發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。Inventor 能夠加速概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制造的整個(gè)流程，并憑借著這一創(chuàng)新方法，連續(xù) 7 年銷量居同類產(chǎn)品之首。 通過運(yùn)用Inventor的主要功能與雙筒液壓減震器的具體設(shè)計(jì)相結(jié)合，學(xué)會(huì)減震器的計(jì)算設(shè)計(jì)與力學(xué)校核的同時(shí)，學(xué)會(huì)怎樣與設(shè)計(jì)軟件的綜合運(yùn)用，將設(shè)計(jì)思路清晰化，將設(shè)計(jì)過程更加科學(xué)、更加準(zhǔn)確。 1.2 減振器的發(fā)展歷史 世界上第一個(gè)有記載、比較簡(jiǎn)單的減振器是1897年由兩個(gè)姓吉明的人發(fā)明的。他們把橡膠塊與葉片彈簧的端部相連，當(dāng)懸架被完全壓縮時(shí)，橡膠減振塊就碰到連接在汽車大梁上的一個(gè)螺栓，產(chǎn)生止動(dòng)。這種減振器

17、在很多現(xiàn)代汽車懸架上仍有使用，但其減振效果很小。 1898年，第一個(gè)實(shí)用的減振器由一法國(guó)人特魯芬特研制成功并被安裝到摩托賽車上。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，以防止摩托車的振顫。減振器的結(jié)構(gòu)發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾種發(fā)展形式： 加布里埃爾減振器，它是由固定在汽車大梁上的罩殼和裝在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，以限制由振動(dòng)引起的彈跳量。 平衡彈簧式減振器，這是加到葉片彈簧上的一種輔助螺旋彈簧。由于每一個(gè)彈簧都有不同的諧振頻率，它們趨向于抵消各自的振顫，但同時(shí)也增大了懸架的剛性，所以很快就停止了使用[1]。 空氣彈簧減振器，空

18、氣彈簧不僅兼有彈簧和吸振的作用，而且常?？墒∪ソ饘購椈?。第一個(gè)空氣彈簧減振器是1909年由英國(guó)考溫汽車工廠研制成功的。它是一個(gè)圓柱形的空氣筒，利用打氣筒可以把空氣經(jīng)外殼上部的氣閥注滿空氣筒，空氣筒的下半部分容納一個(gè)由橡膠和簾布制成的膜片。因?yàn)樗豢諝馑鼑?，所以其工作原理與充氣輪胎相似，它的主要缺點(diǎn)是常常泄漏空氣。 液壓減振器，第一個(gè)實(shí)用的液壓減振器是1908年由法國(guó)人霍迪立設(shè)計(jì)的。液壓減振器的原理是迫使液流通過小孔產(chǎn)生阻尼作用。通常的筒式減振器是由一個(gè)與汽車底盤固定的帶有節(jié)流小孔的活塞和一個(gè)與懸架或車橋固定的圓柱形貯液筒組成。門羅在1933年為赫德森制造的汽車裝用了第一個(gè)采用原始液壓減振器

19、的汽車。到了二十世紀(jì)三十年代末，雙作用減振器在美國(guó)生產(chǎn)的汽車上被普遍采用。到了二十世紀(jì)六十年代，歐洲采用的杠桿式液壓減振器占了優(yōu)勢(shì)，這種減振器與哈德福特的摩擦式減振原理相似，但使用的是液流而不是摩擦緩沖襯墊。 麥弗遜支柱式減振器，隨著前輪驅(qū)動(dòng)汽車的出現(xiàn)，二十世紀(jì)七十年代以來，制造商開始采用麥弗遜式減振器。這種減振器是二十世紀(jì)六十年代通用公司麥弗遜工程師研制成功的。他把螺旋彈簧、液壓減振器和上懸架臂桿組成一個(gè)緊湊的部件。其主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，適合前輪驅(qū)動(dòng)汽車，可在與變速器組成一體的驅(qū)動(dòng)橋上應(yīng)用。另外，有一種電子控制減振器，能根據(jù)道路狀況、車速和驅(qū)動(dòng)形式自動(dòng)調(diào)節(jié)懸架軟、中、硬三種剛度。該減振器通過

20、在汽車保險(xiǎn)杠下方裝有一個(gè)帶聲納的測(cè)量部件監(jiān)測(cè)路面狀況，把測(cè)得的數(shù)據(jù)輸入處理單元，然后調(diào)節(jié)減振器中的按鍵，以改變液流通道的尺寸。 充氣式減振器是二十世紀(jì)六七十年代以來發(fā)展起來的一種新型減振器。充氣式減振器的特殊結(jié)構(gòu)和充氣參數(shù)，可以大大地降低噪音，并有利于保證活塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻尼特征，同時(shí)減振器上的減振支柱實(shí)質(zhì)上屬于雙筒結(jié)構(gòu)，它除了阻尼減振還有如下附加功能：他和控制臂一起對(duì)車輪進(jìn)行導(dǎo)向[2]。 1.3雙筒式減振器國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)汽車減振器大部分是筒式液阻減振器，其阻尼力主要通過油液流經(jīng)空隙的節(jié)流作用產(chǎn)生。減振器的設(shè)計(jì)開發(fā)也由基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)加實(shí)驗(yàn)修整的傳統(tǒng)方法向基于CAD/CA

21、E技術(shù)的現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)變。20世紀(jì)50年代發(fā)展起來了液壓減振器技術(shù)，在雙筒式減振器內(nèi)充入油液（0.3～0.5MPa）減振器的臨界工作速度相應(yīng)提高，后來又發(fā)展了雙筒式減振器，它采用活塞閥體與底閥相配合的結(jié)構(gòu)，在浮動(dòng)活塞在缸筒間的一端形成的補(bǔ)償室內(nèi)充入一定量的高壓氣體（2.0～2.5MPa）氮?dú)狻Ｅc雙筒式減振器比，單筒充氣式減振器質(zhì)量顯著減輕，安裝角度不受限制，但其制造精度要求和成本較高[3]。 據(jù)調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)雙筒液阻減振器配套產(chǎn)能有過剩趨勢(shì)，生產(chǎn)高檔次減振器的不多。單筒充氣式減振器國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家正在消化吸收設(shè)計(jì)技術(shù)和提高制造工藝技術(shù)階段，產(chǎn)品質(zhì)量還沒很過關(guān)。對(duì)于充氣式減振器的研究也主要集中

22、在單缸充氣式汽車減振器方面。在郭孔輝院士的領(lǐng)導(dǎo)下，長(zhǎng)春汽車研究所作了大量的試驗(yàn)工作，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。但由于橡膠的壽命不過關(guān)及設(shè)計(jì)、制造等多方面因素的影響，一直沒有形成比較成熟的技術(shù)。近幾年，由于高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)舒適性的要求也越來越高，國(guó)內(nèi)對(duì)充氣式減振器研究及產(chǎn)品開發(fā)工作又重新重視起來。哈爾濱鐵路局減速預(yù)調(diào)速研究中心和哈爾濱工業(yè)大學(xué)的高起波、曾祥榮兩位老師對(duì)充氣式減振器性能進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)；天津大學(xué)的馬國(guó)清、王樹新、卞學(xué)良等對(duì)充氣式減振器建立數(shù)學(xué)模型，建立計(jì)算機(jī)仿真程序，利用該程序可以得到參數(shù)變化對(duì)減振器性能的影響趨勢(shì)，取得一些較好的研究成果。后勤工程學(xué)院的晏華等設(shè)計(jì)的充氣式電流變減振

23、器設(shè)計(jì)比較先進(jìn)。有些廠家也投入人力物力對(duì)充氣式減振器關(guān)鍵部件進(jìn)行開發(fā)，如浙江瑞安東歐汽車零部件廠、貴州前進(jìn)橡膠有限公司、寧波美亞達(dá)金屬塑料有限公司等，并具有了一定的生產(chǎn)規(guī)模。 國(guó)外工程機(jī)械主要配套件大多數(shù)都生產(chǎn)歷史悠久，技術(shù)成熟、供應(yīng)充足、生產(chǎn)集中度高、品牌效應(yīng)突出。目前世界上生產(chǎn)減振器最大的企業(yè)，美國(guó)天納克（TA）汽車工業(yè)公司是世界最著名的減振器生產(chǎn)商，也是目前全球最大的專業(yè)生產(chǎn)減振器的廠家，其生產(chǎn)的充氣式減振器符合美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還不斷推出新的減振器，推動(dòng)減振器技術(shù)不斷向更高技術(shù)水平發(fā)展。另外還有幾家較為先進(jìn)的公司如：Ford和General Motors這兩家。這兩家公司生產(chǎn)的減振器

24、能很好的解決汽車的安全性和舒適性這兩方面的要求，例如德國(guó)大眾公司的GTI、甲殼蟲，奔馳-戴姆勒克萊斯勒汽車有限公司生產(chǎn)的C200均采用了雙筒油壓式減振器，在保證安全性的前提下充分提升了汽車的穩(wěn)定和操控性。 由于汽車在不同的行駛工況下對(duì)減振器的特性有不同的要求，可調(diào)阻尼減振器是筒式減振器技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)。目前國(guó)外已經(jīng)開發(fā)有機(jī)械控制式的充氣式減振器，電子控制式的充氣式減振器，在個(gè)別高檔車還試用電流變液減振器，但電流變液減振器的工作溫度范圍窄-25～125℃，其強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性較差，影響其工作的可靠性。充氣式減振器相比電流變液減振器，不需要特殊的高壓供電裝置，成本低、使用安全、穩(wěn)定性強(qiáng)[9]。目前最

25、先進(jìn)的充氣式減振器的響應(yīng)時(shí)間約10ms，需進(jìn)一步提高。充氣式減振器有很好的運(yùn)用前景，是半主動(dòng)或主動(dòng)懸架較好的配置，但是尚需在縮短響應(yīng)時(shí)間上改進(jìn)。德國(guó)奧迪推出的2.7T越野車，使用了雙充氣式減振器，奔馳-戴姆勒克萊斯勒汽車有限公司生產(chǎn)的300C和Jeep4700均采用了充氣式減振器。充氣式減振器是一個(gè)較為新興的技術(shù)，可同時(shí)提高車輛的舒適程度、駕駛性能和安全性能。由于車輪控制得到改善，車輛的安全性和可靠性得到提升；通過控制車身運(yùn)動(dòng)，提高駕駛平順性，并使操作更精確、反應(yīng)更迅速；在剎車和加速過程中減少乘員“前沖”和“后仰”；改善負(fù)荷轉(zhuǎn)移特性，在車輛高速行駛中突然變向時(shí)，可提供更好的防側(cè)翻控制；由于減小

26、了路面反沖力，使駕駛更為安靜、精確。正是由于這些特點(diǎn)，充氣式減振器首先在中高級(jí)轎車上得到了應(yīng)用。 充氣式減振器的發(fā)展前景，國(guó)外對(duì)充氣式減振器的研究已經(jīng)發(fā)展到電子控制式減振器。我國(guó)對(duì)減振器的研究主要集中在單筒充氣式減振器方面，而且發(fā)展比較緩慢。我們應(yīng)當(dāng)在前人對(duì)充氣式減振器研究的基礎(chǔ)上更加深入地對(duì)其進(jìn)行分析和研究，努力縮短和發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。對(duì)充氣式減振器的研究能有效的提高我國(guó)汽車工業(yè)的制造水平，降低汽車的制造成本，對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展大有益處。 1.4 研究的主要內(nèi)容及方法 通過Inventor軟件的輔助，設(shè)計(jì)一種用于松花江民意微型汽車并且符合技術(shù)要求，具有良好經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性的雙筒液壓式減振

27、器。通過大量的社會(huì)實(shí)際調(diào)查研究和圖書館查閱資料，設(shè)計(jì)計(jì)算以及老師的指導(dǎo)下，按照任務(wù)書的要求最終完成設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)的過程中參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)資料以及借鑒相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品，預(yù)期的設(shè)計(jì)產(chǎn)品能夠符合理論設(shè)計(jì)要求，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合要求，并且將生產(chǎn)成本降到最低。 第2章 減振器的類型和工作原理 2.1 減振器的類型 懸架中用的最多的減振器是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。汽車車身和車輪振動(dòng)時(shí)減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和粘性液體的摩擦

28、形成了振動(dòng)阻尼，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，并散發(fā)到周圍的空氣中去，達(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的。如果能量的消耗僅僅只是在壓縮行程或者是在伸張行程進(jìn)行，則把這種減振器稱為單向作用減振器；反之稱為雙向作用減振器。后者因?yàn)闇p振作用比前者好而得到廣泛應(yīng)用。 減振器大體上分為兩大類，即摩擦式減振器和液力減振器。摩擦式減振器利用兩個(gè)緊壓在一起的盤片之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力提供阻尼。但是由于庫侖摩擦力隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的提高而減小，并且很容易受到油、水等的影響，無法正常工作，無法滿 足平順性的要求，因此雖然具有質(zhì)量小、造價(jià)低、容易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)在汽車上已經(jīng)不再采用這類減振器。 液力減振器最早出現(xiàn)于1901 年，有兩

29、種主要的結(jié)構(gòu)形式分別是搖臂式和筒式。懸架中用的最多的減振器是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。所以我選擇筒式減振器。而在筒式減振器中，常用的三種形式是：雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式。我選擇雙筒式液力減振器。 2.2 減振器的工作原理 懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動(dòng)，為改善汽車行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減振器用來衰減振動(dòng)。液力減振器在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，其作用原理是利用液體流動(dòng)的阻力來消耗振動(dòng)的能量。當(dāng)車架與車橋相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞在缸筒內(nèi)上下移動(dòng)，減振器殼體內(nèi)的油壓便反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一個(gè)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(duì)振動(dòng)的阻尼，使

30、車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能而被油液和減振器殼體所吸收，最后散到大氣中去。減振器的阻尼力大小隨車架與車橋的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的增減而增減，并且與油液的粘度有關(guān)[6]。 減振器與彈性元件承擔(dān)著減振和緩沖擊的任務(wù)，阻尼力過大，將使懸架彈性變壞，甚至使減振器連接件損壞，因面要調(diào)節(jié)彈性元件和減振器這一矛盾。 1、壓縮行程 車橋和車架相互靠近，減振器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。這時(shí)，彈性元件起主要作用。 2、懸架伸張行程 車橋和車架相互遠(yuǎn)離，減振器阻尼力應(yīng)大，迅速減振。 3、相對(duì)速度 當(dāng)車橋或車輪與車橋間的相對(duì)速度過大時(shí)，要求減振器能自動(dòng)加大液流量，使阻尼力始終保持在

31、一定限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。 在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減振器，且在壓縮和伸張行程中均能起減振作用叫雙向作用式減振器。還有采用新式減振器，它包括充氣式減振器和阻力可調(diào)式減振器. 2.3 雙筒式液壓減振器的工作原理及優(yōu)點(diǎn) 主要構(gòu)成有：密封氣室、浮動(dòng)活塞、工作活塞、封圈、壓力閥板、活塞、速度閥板、活塞桿等。 雙向作用筒式減振器工作原理說明。在壓縮行程時(shí)，指汽車車輪移近車身減振器受壓縮，此時(shí)減振器內(nèi)活塞3向下移動(dòng)?；钊虑皇业娜莘e減少，油壓升高，油液流經(jīng)流通閥8流到活塞上面的腔室(上腔)。上腔被活塞桿1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，一部分油液于是就

32、推開壓縮閥6流回貯油缸5。這些閥對(duì)油的節(jié)約形成懸架受壓縮運(yùn)動(dòng)的阻尼力。減振器在伸張行程時(shí)，車輪相當(dāng)于遠(yuǎn)離車身，減振器受拉伸。這時(shí)減振器的活塞向上移動(dòng)?；钊锨挥蛪荷撸魍ㄩy8關(guān)閉，上腔內(nèi)的油液推開伸張閥4流入下腔。由于活塞桿的存在，自上腔流來的油液不足以充滿下腔增加的容積，主使下腔產(chǎn)生一真空度，這時(shí)儲(chǔ)油缸中的油液推開補(bǔ)償閥7流進(jìn)下腔進(jìn)行補(bǔ)充。由于這些閥的節(jié)流作用對(duì)懸架在伸張運(yùn)動(dòng)時(shí)起到阻尼作用。由于伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力設(shè)計(jì)的大于壓縮閥，在同樣壓力作用下，伸張閥及相應(yīng)的常通縫隙的通道載面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)常通縫隙通道截面積總和。這使得減振器的伸張行程產(chǎn)生的阻尼力大于壓縮行程的阻尼力，達(dá)到

33、迅速減振的要求。 （3-1） 雙筒式減振器具有如下的優(yōu)點(diǎn)：使用廣泛、制造成本低，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，重量減輕、性能也較為穩(wěn)定，而且是雙向作用，在壓縮與伸張的狀態(tài)下都有設(shè)計(jì)好的阻尼力，所以在各個(gè)工況 2.4 本章小結(jié) 主要介紹減振器種類、分類方法和具體的工作原理以及在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用。在闡明雙筒式液壓結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用，得出雙筒式液壓減震器功能上的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為后文的設(shè)計(jì)計(jì)算做好基礎(chǔ)。 第3章 雙筒式液

34、壓減振器的設(shè)計(jì) 3.1 雙筒式液壓減振器的設(shè)計(jì)參數(shù) 筒式減振器設(shè)計(jì)中涉及的參數(shù)較多，大致可以分為如下幾類： （1）整車參數(shù) 包括車輛全重、懸置質(zhì)量、車輛縱向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、車輛懸架剛度、車輛振動(dòng)固有頻率（圓頻率）、減振器個(gè)數(shù)等。 （2）幾何布置參數(shù) 包括減振器的位置、彈性元件位置、安裝杠桿角度等。 （3）減振器結(jié)構(gòu)參數(shù) 包括減振器長(zhǎng)度、減振器活塞直徑、活塞桿直徑、閥孔位置、閥孔個(gè)數(shù)、閥孔直徑、減振器筒徑、工作缸直徑與長(zhǎng)度、儲(chǔ)液筒直徑與長(zhǎng)度等。 （4）減振器工作參數(shù) 包括減振器的工作長(zhǎng)度、限壓閥閥門彈簧的剛度、彈簧預(yù)緊壓縮量、閥門附加最大行程、活塞行程、活塞最大線速度、活塞正

35、反最大阻力、開閥壓力、減振器阻尼系數(shù)等[8]。 這些參數(shù)在設(shè)計(jì)中有的是作為已知量，有的是作為待確定量，所以選擇參數(shù)時(shí)，要考慮的情況比較多，但一般來說，主要包括活塞面積計(jì)算、閥門機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、阻尼比或者阻尼系數(shù)，最大卸荷力等參數(shù)的計(jì)算，尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，強(qiáng)度校合，壽命計(jì)算等?；钊娣e按反行程的最大阻力來確定，反行程最大阻力與活塞最大線速度有關(guān)，活塞最大線速度取決于懸架裝置結(jié)構(gòu)。閥門機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括常通孔面積計(jì)算和閥門彈簧的計(jì)算。減振器內(nèi)通常有兩個(gè)常通孔，活塞上常通孔和補(bǔ)償閥座上的常通孔?；钊铣Ｍ酌娣e按壓縮行程最大活塞線速度即開閥速度計(jì)算。設(shè)計(jì)減振器時(shí)，阻尼比的確切值是未知的，它只能通過測(cè)定減振

36、器工作時(shí)的衰減振動(dòng)情況計(jì)算求得。但是阻尼比的大小又關(guān)系到活塞最大線速度、減振器阻尼力等物理量的值，所以，在設(shè)計(jì)過程中通常從減振器吸收振動(dòng)能量的角度來估計(jì)阻尼比的值。 3.2雙筒減振器的外特性與設(shè)計(jì)的原則 3.2.1 汽車懸架與減震器的匹配與減震器的放置 選用麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)如右圖， 特性：側(cè)傾中心高度較高；車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變 化??；輪距變化很小，故輪胎磨損速度慢；懸架側(cè)傾角剛度 較大可不裝橫向穩(wěn)定器；橫向剛度大；占用空間尺寸?。唤Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊乘用車上用得較多。 3.2.2 雙筒式液壓減振器的外特性

37、 懸架減振器的外特性，是指減振器伴隨（相對(duì)）運(yùn)動(dòng)的位移或（相對(duì)）運(yùn)動(dòng)的速度，與相應(yīng)產(chǎn)生的工作阻力之間的關(guān)系，通常我們分別稱之為示功特性和速度特性。外特性能良好的匹配懸架的性能需要，就能獲得良好的振動(dòng)特性。設(shè)計(jì)的減振器在實(shí)際使用中，其外特性必須保證良好的相對(duì)穩(wěn)定性。 （3-2） 減振器外特性的畸變往往會(huì)使預(yù)期設(shè)計(jì)的外特性出現(xiàn)某些缺陷，因此，減振器的設(shè)計(jì)有兩個(gè)基本質(zhì)量要求：一是外特性必須滿足車輛懸架的性能需求；二是無畸變，即這種外特性要有穩(wěn)定而持久的工作質(zhì)量。減振器的外特性即為其速度特性，如圖3.1所示。 a)

38、 b) 圖3.1 減振器特性 a) 阻力一位移特性 b)阻力一速度特性 減振器的特性可以用下圖所示的示功圖和阻尼力-速度曲線描述。減振器特性曲線的形狀取決于閥系的具體結(jié)構(gòu)和各閥開啟力的選擇。一般而言，當(dāng)油液流經(jīng)某一給定的通道時(shí)，其壓力損失由兩部分構(gòu)成。其一為粘性阻力損失，對(duì)一般的湍流而言，其數(shù)值近似地正比于流速。其二為進(jìn)入和離開通道時(shí)的動(dòng)能損失，其 數(shù)值也與流速近似成正比，但主要受油液密度而不是粘性的影響。由于油液粘性隨溫度的變化遠(yuǎn)比密度隨溫度的變化顯著， 因而在設(shè)計(jì)閥系時(shí)若能盡

39、量利用前述的第二種壓力損失，則其特性將不易受油液粘性變化的影響，也即不受油液溫度變化的影響。不論是哪種情形，其阻力都大致與速度的平方成正比。圖中曲線A 所示為在某一給定的A 通道下阻尼力F 與液流速度v 的關(guān)系，若遇通道A 并聯(lián)一個(gè)直徑更大的通道B，則總的特性將如圖中曲線A+B 所示。如果B 為一個(gè)閥門，則當(dāng)其逐漸打開時(shí)，可獲得曲線A 與曲線A+B 間的過渡特性。恰但選擇A、B 的孔徑和閥的逐漸開啟量，可以獲得任何給定特性曲線。閥打開的過程可用三個(gè)階段來描述，第一階段為閥完全關(guān)閉，第二階段為閥部分開啟，第三階段為閥完全打開。通常情況下，當(dāng)減振器活塞相對(duì)于缸筒的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到0.1m/s 時(shí)閥就開

40、始打開，完全打開則需要運(yùn) （3-3） 速度達(dá)到數(shù)米每秒。 3.2.3 雙筒式減振器的外特性設(shè)計(jì)原則 對(duì)外特性的基本設(shè)計(jì)依據(jù)，需要研究車身的振動(dòng)。車身的振動(dòng)又取決與輪軸的振動(dòng)。輪軸的振動(dòng)同時(shí)受上、下兩端的影響，與車輪的阻尼有關(guān)。車輪的激振力等于懸架質(zhì)量的慣性力和輪軸質(zhì)量的慣性力之和。同時(shí)車輪的激振力又決定了車輪的接地性能，是行駛安全性的重要尺度，在懸架系統(tǒng)中配置適當(dāng)?shù)臏p

41、振器，能有效的阻尼車身振動(dòng)，保證良好的平順性。通過查閱資料可以知道，增大相對(duì)阻尼系數(shù)將有效的抑制車身加速度和車輪動(dòng)栽增大，但是增大相對(duì)阻尼系數(shù)雖然有利于降低車身動(dòng)載，但車身的加速度會(huì)相對(duì)于阻尼系數(shù)的增大而增大。因此在高的激振情況下，減振器的作用加劇了車身的振動(dòng)，降低了舒適性，但減振器此時(shí)由于對(duì)車輪動(dòng)載有抑制作用，卻能提高行駛的安全性。因此外特性的設(shè)計(jì)應(yīng)該有兩個(gè)基本方面的意義：一是使減振器的外特性與車輛懸架振動(dòng)特性相匹配；二是在復(fù)雜的運(yùn)行工況下，能較穩(wěn)定的保持這種相適應(yīng)的外特性。車輛在復(fù)雜的運(yùn)行工況下，減振器的相對(duì)穩(wěn)定地保持其外特性的預(yù)期設(shè)計(jì)能力，是評(píng)價(jià)懸架減振器減振效能和等級(jí)質(zhì)量的決定性標(biāo)志[

42、9]。 3.3 雙筒式減振器參數(shù)和尺寸的確定 3.3.1 雙筒式減振器相對(duì)阻尼系數(shù)的確定 首先確定其簧上質(zhì)量，本文設(shè)計(jì)對(duì)象是設(shè)計(jì)城市用小型車輛的減振器，參照哈飛民意微型車參數(shù)。如表3.1。 表3.1哈飛民意技術(shù)參數(shù) 車型 哈飛民意1.0L 長(zhǎng)寬高（mm） 448117461526 軸距（mm） 2470 輪距 前/后（mm） 1300/1310 最小離地間隙（mm） 155 最小轉(zhuǎn)彎直徑（m） 4.75 行李箱容積（L） ---------------- 油箱容積（L） 36 整備質(zhì)量（kg） 1000

43、 滿載質(zhì)量（kg） 1560 最大功率（PS(kW)/rpm） 106(78)5750 最大扭矩（Nm/rpm） 142/4000 發(fā)動(dòng)機(jī)型式 直列四缸，雙頂置凸輪軸（DOHC），16氣門，多點(diǎn)順序燃油噴射，電子節(jié)氣門 排量（cm3） 970 壓縮比 10 燃料要求 93號(hào)及以上無鉛汽油，可使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的車用乙醇汽油 懸架 前：麥克弗遜式獨(dú)立懸架，螺旋彈簧，帶三角型下橫臂及橫向穩(wěn)定桿 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 齒輪齒條式，可變助力轉(zhuǎn)向 制動(dòng)系統(tǒng) 四輪盤式制動(dòng)（前輪采用通風(fēng)盤） 最高車速（km/h） 100 90km/h等速油耗（L/100km） 4.5

44、 懸架靜撓度c f 的計(jì)算 懸架靜撓度是指汽車在滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度才c 之比，即 = （3.1） 汽車懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車平順性的主要參數(shù)之 一． 而汽車部分車身固有頻率（偏頻）可用下式表示： C——汽車前懸架剛度，N/mm； m ——汽車前懸架簧上質(zhì)量，kg； n——汽車前懸架偏頻，Hz 而汽車懸架的靜撓度可用下式表示： 由

45、這兩式可得出： （3.2） 由這兩式可得出： 根據(jù)上面公式可以計(jì)算出前懸架的靜撓度為： =188.6mm 相對(duì)阻尼系數(shù)ψ 通常根據(jù)汽車的平順性、操縱性和穩(wěn)定性的要求確定減振器阻力特性。減振器阻力值能滿足汽車操縱性穩(wěn)定性要求，但不一定能滿足汽車平順性要求；反之亦然。因此減振器的阻力特性的選擇應(yīng)按所設(shè)計(jì)車型對(duì)汽車平順性、操縱性、穩(wěn)定性進(jìn)行綜合考慮。根據(jù)減振

46、器的阻力——速度特性，可以知道減振器有四個(gè)阻尼系數(shù)。在沒有特別指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟其前的阻尼系數(shù)。通常壓縮行程的阻尼系數(shù)與伸張行程的阻尼系數(shù)不相等。 汽車懸架有阻尼后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)的大小來評(píng)定衰減的快慢速度。的表達(dá)式為： （3.3） 式中：—為懸架系統(tǒng)的垂直剛度； —為簧上質(zhì)量； —為阻尼系數(shù)。 上式表明，相對(duì)系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度c和不同簧上質(zhì)量ms的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)

47、又能將較大的路面沖擊力傳到車身；值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)取的小些，伸張行程的相對(duì)阻尼系數(shù)Ψs取得大些。兩者之間保持的關(guān)系 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取ψY 與ψS 的平均值ψ 。相對(duì)無摩擦的彈性元件懸架，取ψ =0.25～0.35；對(duì)有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，ψ 值取的小些。為避免懸架碰撞車駕，取 ψy =0.5 ψs 。 取ψ =0.3，則有： 計(jì)算得：伸張ψ=0.4 壓縮ψ=0.2 3.3.2 雙筒式減振器阻尼系數(shù)的確定 減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率，所以理論上。實(shí)際上，應(yīng)該根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的阻尼系數(shù)。懸架

48、系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率的值在1.00～1.45之間，取為1.2。 確定減振器的安裝角度。由于減振器軸與道路負(fù)載傳入軸即輪胎觸地點(diǎn)與減振器上端安裝點(diǎn)連線存在一定角度，在懸架系統(tǒng)受到路面激勵(lì)后，減振器會(huì)受到一個(gè)垂直于滑柱的側(cè)向力矩。該側(cè)向力矩和其他傳統(tǒng)的懸架形式相比較大，是懸架與減振器的設(shè)計(jì)和制造過程中所不容忽視的[10]。在減振器的軸線相對(duì)地面水平安裝 （3-4） 時(shí)，減振器的剛度最??；在減振器的軸線相對(duì)地面垂直安裝時(shí)，減振器的剛度最大。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)得出減振器的安裝角度在30度的時(shí)候較為合適。從上面的分析中可以看出， 在減振器的軸心線水平安裝時(shí)，其在垂直方向的剛度最

49、小，同時(shí)對(duì)垂直方向負(fù)荷的承受能力也比較小。在減振器的軸心線垂直安裝時(shí)，其在垂直方向的剛度最大；同時(shí)對(duì)垂直方向負(fù)荷的承受能力也最大。從隔振的角度來講，需要較小的剛度；而從提高減振器的使用壽命的角度來講，需要減振器有較大的承載能力。盡管本文僅討論了垂直方向激振力對(duì)減振器的影響，實(shí)際在水平方向上也存在類似的問題。由此可以得出確定減振器安裝角度的大致要符合以下幾點(diǎn)原則： （1）由于平激振力大多在前后方向和上下方向振動(dòng)，如果要使減振器在這兩個(gè)方向都有著良好的隔振性能，在減振器強(qiáng)度足夠的條件下，同時(shí)使。這樣，激振力使減振器在前后、上下都作剪切變形，處于良好的隔振狀態(tài)。 （2）在減振器強(qiáng)度較差的時(shí)候，這

50、樣，激振力使減振器在前后、上下方向的作用效果相同。對(duì)水平和垂直方向的激振力不相同的平板夯，要根據(jù)實(shí)際情況按優(yōu)先保證強(qiáng)度的原則確定。 （3）對(duì)大多數(shù)形狀系數(shù)f明顯小于1的圓柱型減振器來說，形狀系數(shù)對(duì)系統(tǒng)剛度的影響可以忽略不計(jì)，但形狀系數(shù)對(duì)正應(yīng)力安裝角度系數(shù)和相當(dāng)應(yīng)力系數(shù)影響較大，不可忽略，這實(shí)際上是彎曲變形對(duì)減振器性能的影響。也就是說，在設(shè)計(jì)減振器時(shí)，其強(qiáng)度計(jì)算不僅要計(jì)算剪切變形和拉壓變形，而且要計(jì)算其彎曲變形。 由上述可以選取減振器的安裝角度在30度的時(shí)候較為合適。根據(jù)下式： （3.4） 與公式n== 代入數(shù)據(jù)得：ω = 得

51、:　　　ω＝6.91Hz ；取 α=30度 按滿載計(jì)算有：簧上質(zhì)量m s =(790-50)=370kg 代入數(shù)據(jù)得減振器的阻尼系數(shù)為： δ= 20.33706.91() =2042.5 NS/m 3.3.3 最大卸荷力的確定 為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開卸荷閥。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度，一般為0.15～0.30m/s,取0.2m/s[11]。 如已知伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)，在伸張行程的最大卸荷力是：

52、 （3.5） 式中， x v 為卸荷速度，一般為0.15～0.3m/s；A 為車身振幅，取 40 mm；ω 為懸架震動(dòng)固有頻率。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得卸荷速度為： v =0.046.90.8cos30=0.24m/s 符合x v 在0.15～0.30 之間范圍要求。 根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式： F o =可以計(jì)算最大卸荷力. 式中，c 是沖擊載荷系數(shù)，取C=1.5；代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力F0 為： c

53、 =2042.50.241.5 =765.3KN 3.3.4 減振器工作缸直徑D的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計(jì)算工作缸直徑D為： （3.6） 式中：[p]為工作缸最大允許壓力，取3～4MPa，為連桿直徑與缸筒直徑之比，單筒式減振器取=0.30～0.35，取為0.3。根據(jù)式（3.4）計(jì)算得：

54、 = =20.05mm 由上式計(jì)算得出工作缸直徑的理論值，再依據(jù)QC/T491-1999《汽車筒式減振器尺寸系列及技術(shù)條件》，如表3.2。將工作缸直徑D圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑為30mm；初選壁厚取為2mm，材料選用20鋼。 表3.2 筒式減振器工作缸直徑 （mm） 工作缸直徑D 20 30 40 (45) 50 65 注：表中有括號(hào)者，不推薦使用。 由于已經(jīng)知道了減振器的工作缸直徑D=30mm

55、，根據(jù)表3.3確定減振器的復(fù)原阻力在1000—2800之間和壓縮阻力不大于1000，可以確定其大概的復(fù)原阻力和壓縮阻力分別是1800N和700N。 3.3.5 雙筒式減振器活塞行程的確定 減振器活塞行程即液壓缸的工作行程。液壓缸的工作行程長(zhǎng)度，可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照表3.4和表3.5設(shè)計(jì)要求來選取標(biāo)準(zhǔn)值，故選取活塞行程為180㎜。 表3.3 復(fù)原阻力和壓縮阻力取值 （N） 工作缸直徑D（mm） 復(fù)原阻力 壓縮阻力 20 200—1200 不大于600 30 1000—

56、2800 不大于1000 40 1600—4500 400—1800 （45） 2500—5500 600—2000 50 4000—7000 700—2800 65 5000—10000 1000—3600 表3.4 減振器設(shè)計(jì)尺寸 （㎜） 工作缸 直徑D 基長(zhǎng) 貯液筒最大外徑 防塵罩最大外徑 壓縮到底長(zhǎng)度 允差 最大拉伸長(zhǎng)度 允差 (HH型) (CG型) (HG型) (GH型) 20 90 70 80 34 40 +3 負(fù)值不限 +4 負(fù)值不限

57、 正值不限 -3 正值不限 -4 30 120 86 103 48 56 40 160 120 140 65 75 （45） 70 80 50 190 120 155 80 90 65 210 130 170 90 102 注：1、基長(zhǎng)為設(shè)計(jì)尺寸，其值為。 2、為行程。 3、壓縮到底長(zhǎng)度。 4、最大拉伸長(zhǎng)度。 3.3.6 液壓缸壁厚、缸蓋、活塞桿和最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的計(jì)算 1、液壓缸的壁厚的計(jì)算 液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。當(dāng)缸筒壁厚與內(nèi)徑D的比值小于0.1時(shí)，稱為薄壁缸筒。壁厚

58、按照材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算。 計(jì)算公式如下式： （3.7） 式中：—實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍； —液壓缸壁厚； —液壓缸內(nèi)徑： —缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鑄鐵：=100～110MPa。 計(jì)算得： ==0.675 表3.5 減振器活塞行程 （㎜） 工作缸直徑D 活 塞 行 程 S 100 110 120 130 14

59、0 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 20 － － － － － － － － － － － 30 － － － － － － － － － － － － － － 40 － － － － － － － － － － － － （45） － － － － － － － － － － 50 － － － － － － － － 65

60、 － － － － － － 在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得的液壓缸壁厚往往很小，是剛體的剛度不夠，如在切削過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不做計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)取值，然后進(jìn)行校核。 缸筒內(nèi)徑確定后，由強(qiáng)度條件確定壁厚；然后求出缸筒外徑D1。 當(dāng)缸筒壁后厚與內(nèi)徑D的比值小于0.1時(shí)，稱為薄壁缸筒壁厚的校核按照材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算。在設(shè)計(jì)中選定的缸筒壁厚為2㎜，內(nèi)徑D為30㎜。 因?yàn)楸戎敌∮?.1，故 （3.8） 式中：p—液壓缸的最大工作壓力； —缸筒材料的抗拉強(qiáng)度極限；

61、n—安全系數(shù)，一般取n=5； —活塞桿材料的許用應(yīng)力，=。 取設(shè)計(jì)中的工作壓力3MPa內(nèi)徑D已知為30mm。查閱GB699—88取=376MPa。 ==75.2 =0.6 設(shè)計(jì)的壁厚為2㎜，符合強(qiáng)度要求。 2、液壓缸的穩(wěn)定性驗(yàn)算 按照材料力學(xué)的理論，一根受壓的直桿，在其軸向負(fù)載超過穩(wěn)定臨界力時(shí)，即失去原有狀態(tài)下的平衡，稱為失穩(wěn)。對(duì)液壓缸其穩(wěn)定條件為 （3.9） 式中：—液壓缸最大推力； —液壓缸的穩(wěn)定臨界力； —穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取=2～4。 液壓缸的穩(wěn)定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長(zhǎng)度、剛度、

62、及其兩端的支撐狀況等因素有關(guān)。 因?yàn)楫?dāng)時(shí)要進(jìn)行穩(wěn)定性校核，依據(jù)長(zhǎng)度折算系數(shù)知 故需要對(duì)液壓缸進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，由式（3.8）與式（3.9）可知： （3.10） 0.25 （3.11） 得 表3.6 穩(wěn)定校核相關(guān)系數(shù) 材 料 a b λ1 λ2 鋼（Q235） 3100 11.40 105 61 鋼（Q275） 4600 36.17 100 60 硅 鋼 5890 38.17 100 60 鑄 鐵 7700 120

63、80 — 由下式計(jì)算： （3.12） = =2.2N 經(jīng)過校核，液壓缸穩(wěn)定性符合要求。 3、缸蓋厚度的計(jì)算 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可以用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。 無孔時(shí) （3.13） 有孔時(shí) （3.14） 式中：t—缸蓋

64、有效厚度（m）； D2—缸蓋止口內(nèi)徑（m）； d0—缸蓋孔的直徑（m）； 材料許用應(yīng)力； ------實(shí)驗(yàn)壓力； 因?yàn)榛钊麠U的直徑為20mm，所以，而儲(chǔ)液筒的最大外徑48mm，除去筒壁厚度3m 經(jīng)計(jì)算得 =0.0061m 4、活塞桿的計(jì)算 減振器活塞桿（或前叉管） 承受來自活塞和連接部件拉伸和壓縮載荷以及或大或小的側(cè)向力。因其表面粗糙度對(duì)減振器滲漏油影響較大，在減振器所有零部件中被列為A 類件。其要求必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和較低的表面粗糙度。 活塞桿（或前叉管）材料一般采用35、40、45、40Cr

65、等冷拉圓鋼. 其硬度為HRC18～HRC32。取活塞桿的材料為45#鋼，硬度為HRC18。 由于活塞的行程S為200mm，活塞桿的長(zhǎng)度應(yīng)該大于活塞的行程，初步確定活塞桿的長(zhǎng)為220mm。 5、對(duì)桿強(qiáng)度進(jìn)行校核 活塞桿的強(qiáng)度校合，前面已經(jīng)得知活塞的復(fù)原阻力和壓縮阻力分別是1800N和700N。 在確定活塞桿直徑后，還需要滿足液壓缸的穩(wěn)定性及其強(qiáng)度要求。 液壓缸的穩(wěn)定性驗(yàn)算 按照材料力學(xué)的理論，其穩(wěn)定條件為 （3.15） 式中：—液壓缸最大推力； —液壓缸的穩(wěn)定臨界力； —穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取=2～4 液壓缸的穩(wěn)

66、定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長(zhǎng)度、剛度、及其兩端的支撐狀況等因素有關(guān)。 當(dāng)l/d的比值大于10時(shí)要進(jìn)行穩(wěn)定性校核，依據(jù)長(zhǎng)度折算系數(shù)知 =0.7260/r （3.16） （3.17） 由歐拉公式計(jì)算 符合要求。 （3.18） d1—空心活塞桿內(nèi)徑，對(duì)實(shí)心桿，d1=0。 活塞桿材料的許用應(yīng)力，為材料的屈服強(qiáng)度，安全系數(shù)n=1.4～2，系數(shù)越高，安全性越好，取n為2。 故，符合要求。 6、對(duì)壓桿穩(wěn)定性進(jìn)行校核 當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)徑比，且活塞桿承受壓力時(shí)，需要對(duì)壓桿穩(wěn)定性進(jìn)行校核。 由上式可知： 桿屬于中長(zhǎng)壓桿，只有細(xì)長(zhǎng)桿才能應(yīng)用歐拉公式來計(jì)算臨界力，因此采用直線公式計(jì)算臨界力。 （3.19） 在工程中為了簡(jiǎn)便計(jì)算，對(duì)壓桿的穩(wěn)定計(jì)算常采用折減系數(shù)法。引入，則用