減震器的設(shè)計

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1、 產(chǎn)品設(shè)計項目說明書 一號宋體，居中 汽車減震器的研究設(shè)計 三號粗黑體，居中 院（系） 機械工程學院 專 業(yè) 機械工程及自動化 班 級 創(chuàng)新班 學生姓名 指導老師 2015 年 01 月 05 日

2、 目錄 摘 要 7 第一章 緒論 8 1.1概述 8 1.2 雙筒液壓減震器工作原理及優(yōu)點 9 1.3項目名稱和要求 10 1.4項目分析 11 1.4.1雙筒式減振器的外特性設(shè)計原則 11 1.4.2減震器參數(shù) 11 第二章 參數(shù)的計算 13 比亞迪S6主要參數(shù) 13 2.1懸架靜撓度的計算 13 2.2相對阻尼系數(shù) 14 2.3阻尼系數(shù)的確定 15 2.4最大卸載力的計算 16 2.5工作缸直徑和減震器活塞行程的確定 16 2.6減振器活塞行程的確定 17 2.7 液壓缸壁厚、缸蓋、活塞桿和最小導向長度的計

3、算 18 2.7.1、液壓缸的壁厚的計算 18 2.7.2、液壓缸的穩(wěn)定性驗算 19 2.7.3、缸蓋厚度的計算 20 2.7.4、活塞桿的計算 21 2.7.5、對桿強度進行 21 2.7.6最小導向長度的確定 21 2.8 活塞及閥系的尺寸計算 22 第三章　液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23 3.1、缸體與缸蓋的連接形式 23 3.2、活塞桿與活塞的連接形式 23 3.3、活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu) 23 3.4、活塞及活塞桿處密封圈的選用 23 3.5、液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 23 3.6、活塞環(huán) 24 3.7、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 24 3.8彈簧片的選擇 24

4、 3.9 密封元件和工作油液的確定 25 3.9.1油封設(shè)計 25 3.9.2密封元件 25 3.9.3、油液的選取 25 第四章 使用說明 27 4.1匹配技巧 27 4.2故障維修與檢測 27 4.3漏油故障編輯 28 總結(jié) 30 參考文獻 31 附錄 32 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， 汽車懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器。減震器的性能好壞直接關(guān)系到汽車的安全性和舒適度和行駛的平順性。液壓式減

5、震器是汽車懸架系統(tǒng)中采用最廣泛的減震器。其原理是，當車架與車橋做往復(fù)相對運動而活塞在減震器的缸筒內(nèi)往復(fù)移動時，減震器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時，液體與內(nèi)壁的摩擦及液體分子的內(nèi)摩擦便形成對振動的阻尼力。設(shè)計汽車液壓時需要根據(jù)汽車的主要參數(shù)進行計算和分析。本次設(shè)計是以比亞迪S6的參數(shù)為依據(jù)進行設(shè)計。 關(guān)鍵詞：汽車液壓；減震器；設(shè)計；比亞迪S6 第一章 緒論 1.1概述 減震器(Absorber) ，減震器主要用來抑制彈簧吸震后反彈時的震蕩及來自路面的沖擊。在經(jīng)

6、過不平路面時，雖然吸震彈簧可以過濾路面的震動，但彈簧自身還會有往復(fù)運動，而減震器就是用來抑制這種彈簧跳躍的。減震器太軟，車身就會上下跳躍，減震器太硬就會帶來太大的阻力，妨礙彈簧正常工作。[1] 液壓減振器，第一個實用的液壓減振器是1908年由法國人霍迪立設(shè)計的。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與汽車底盤固定的帶有節(jié)流小孔的活塞和一個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采用原始液壓減振器的汽車。到了二十世紀三十年代末，雙作用減振器在美國生產(chǎn)的汽車上被普遍采用。到了二十世紀六十年代，歐洲采用的杠桿式液壓減

7、振器占了優(yōu)勢，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。 減震器是汽車懸掛系統(tǒng)中的重要組成部分，以改善汽車行駛的平順性。按產(chǎn)生阻尼的材料減震器可以分為液壓式和充氣式減震器，這兩種都是定阻尼減震器，還有一種應(yīng)用于高檔汽車的可調(diào)阻尼減震器。第一個使用的液壓減震器出現(xiàn)于20 世紀10 年代，其原理為油液流經(jīng)橡膠制成的中空節(jié)流通道產(chǎn)生的阻尼可以讓振動衰減。目前國內(nèi)外汽車普遍使用的是液壓減震器，液壓減震器可分為單筒液壓減震器和雙筒液壓減震器，雙筒液壓減震器在壓縮和伸張狀態(tài)都有設(shè)定好的阻尼力，穩(wěn)定性能較好，所以應(yīng)用廣泛。[2] 圖1減震器 1.2 雙筒液壓減

8、震器工作原理及優(yōu)點 當汽車行駛過程中遇到顛簸時，車身與車輪之間會產(chǎn)生相對移動。在車身遠離車輪時，活塞向下移動，導致下腔的油液由于壓力升高經(jīng)過流通閥而流入上腔。由于活塞桿的存在，上腔容積的增加小于下腔容積的減小，使得部分油液推開壓縮閥進入儲油缸筒。反之，當車身原理車輪是，下腔會產(chǎn)生真空，儲油缸的油液推開補償閥進入下腔。這些閥的節(jié)流作用對懸架啟動會的阻尼作用。[3] 該減震器廣泛應(yīng)用在汽車懸架系統(tǒng)之中，且在壓縮和伸張行程中都能起到減震作用，因此它又叫做雙向作用式減震器。 組件包括：1.活塞桿；2.工作缸筒；3.活塞；4.伸張閥；5.儲油缸筒；6.壓縮閥；7.補償閥；8流通閥；9.導向座；

9、10.防塵罩；11.油封。 雙向作用筒式減振器工作原理說明。 在壓縮行程時，指汽車車輪移近車身減振器受壓縮，此時減振器內(nèi)活塞3向下移動?；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，一部分油液于是就推開壓縮閥6流回貯油缸5這些閥對油的節(jié)約形成懸架受壓縮運動的阻尼力。減振器在伸張行程時，車輪相當于遠離車身，減振器受拉伸。這時減振器的活塞向上移動?；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

10、，這時儲油缸中的油液推開補償閥7流進下腔進行補充。由于這些閥的節(jié)流用對懸架在伸張運動時起到阻尼作用。由于伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力設(shè)計的大于壓縮閥，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，達到迅速減振的要求。 圖2 筒式減震器 圖3 筒式減震器工作示意圖 雙筒式減振器具有如下的優(yōu)點：使用廣泛、制造成本低，使結(jié)構(gòu)簡化，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)計好的阻尼力， 所

11、以在各個工況 1.3項目名稱和要求 項目名稱：汽車減震器的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 要求：根據(jù)比亞迪S6參數(shù)，設(shè)計一款能達到其性能要求的減震器。 減振器的設(shè)計有兩個基本質(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； 1.4項目分析 根據(jù)其要達到的性能要求，進行數(shù)據(jù)計算和分析；作圖分析；各部件的參數(shù)確定；各部件的選材；液壓油的選擇。設(shè)計減振器時應(yīng)當滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定。 1.4.1雙筒式減振器的外特性設(shè)計原則 對外特性的基本設(shè)計依據(jù)，需要研究車身的振動。車身的振動又取決與輪軸的振 動。輪軸的振動同時受上、下兩端的影響，與車輪的阻尼有

12、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?shù)臏p振器，能有效的阻尼車身振動，保證良好的平順性。通過查閱資料可以知道，增大相對阻尼系數(shù)將有效的抑制車身加速度和車輪動栽增大，但是增大相對阻尼系數(shù)雖然有利于降低車身動載，但車身的加速度會相對于阻尼系數(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，降低了舒適性，但減振器此時由于對車輪動載有抑制作用，卻能提高行駛的安全性。因此外特性的設(shè)計應(yīng)該有兩個基本方面的意義：一是使減振器的外特性與車輛懸架振動特性相匹配；二是在復(fù)雜的運行工況下，能較

13、穩(wěn)定的保持這種相適應(yīng)的外特性。車輛在復(fù)雜的運行工況下，減振器的相對穩(wěn)定地保持其外特性的預(yù)期設(shè)計能力，是評價懸架減振器減振效能和等級質(zhì)量的決定性標志。[4] 1.4.2減震器參數(shù) 減震器中涉及的參數(shù)較多，大致分為以下幾類： （1）整車參數(shù) 包括車輛全重、懸置質(zhì)量、車輛縱向的轉(zhuǎn)動慣量、車輛懸架剛度、車輛振動固有 頻率（圓頻率）、減振器個數(shù)等。 （2）減振器結(jié)構(gòu)參數(shù) 包括減振器長度、減振器活塞直徑、活塞桿直徑、閥孔位置、閥孔個數(shù)、閥孔直 徑、減振器筒徑、工作缸直徑與長度、儲液筒直徑與長度等。 （3）減振器工作參數(shù) 包括減振器的工作長度、限壓閥閥門彈簧的剛度、彈簧預(yù)緊壓縮量、閥門附

14、加最 大行程、活塞行程、活塞最大線速度、活塞正反最大阻力、開閥壓力、減振器阻尼系數(shù)。 這些參數(shù)在設(shè)計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， 要考慮的情況比較多，但一般來說，主要包括活塞面積計算、閥門機構(gòu)設(shè)計計算、阻尼比或者阻尼系數(shù)，最大卸荷力等參數(shù)的計算，尺寸設(shè)計計算，強度校合，壽命計算等?；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)。閥門機構(gòu)設(shè)計主要包括常通孔面積計算和閥門彈簧的計算。減振器內(nèi)通常有兩個常通孔，活塞上常通孔和補償閥座上的常通孔?；钊铣Ｍ酌娣e按壓縮行程最大活塞線速度即開閥速度計算。設(shè)計減振器時

15、，阻尼比的確切值是未知的，它只能通過測定減振器工作時的衰減振動情況計算求得。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)計過程中通常從減振器吸收振動能量的角度來估計阻尼比的值。[5] 第二章 參數(shù)的計算 比亞迪S6主要參數(shù) 查的比亞迪S6的數(shù)據(jù)如下： 長×寬×高(mm) 4810×1855×1680 軸距（mm） 2720 最小離地間隙（mm） 130 整車質(zhì)量（kg） 1620 表2.1比亞迪S6的主要參數(shù) 2.1懸

16、架靜撓度的計算 懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。[6] 懸架靜撓度概念；懸架靜撓度，是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷Fw與此時懸架剛度c之比， 即=Fw／c。 汽車前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。懸架的靜撓度直接影響車身振動的偏頻。 fc = Fw/C ①式中FW=mg- 靜止時懸架的剛度； n=1/2π√C/M ②式 C——汽車前懸架剛度，N/mm； m ——汽車

17、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： 聯(lián)立①②式可得fc = g/4π2n2， （2-1） 取n=1.0可得fc =248.5mm。 2.2相對阻尼系數(shù) 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)計車型對汽車平順性、操縱性、穩(wěn)定性進行綜合考慮。根據(jù)減振器的阻力——速度特性，可以知道減振器有四個阻尼系數(shù)。在沒有特別指明時，減

18、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)量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼系數(shù)Ψ的大小來評定衰減的快慢速度。Ψ的表達式為： ψ=δ/2√cm （2-2） 式中：c —為懸架系統(tǒng)的垂直剛度 m —為簧上質(zhì)量； δ —為阻尼系數(shù)。 上式表明，相對系數(shù)Ψ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，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。Ψ值大，振動能迅速衰減，同時又能將較大的路面沖擊力傳到車身；

19、Ψ值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時的相對阻尼系數(shù)Ψy 取的小些，伸張行程的相對阻尼系數(shù)Ψs 取得大些。兩者之間保持Ψy=( 0.25 ~ 0.50) Ψs. 2.3阻尼系數(shù)的確定 確定減振器的安裝角度。由于減振器軸與道路負載傳入軸即輪胎觸地點與減振器上端安裝點連線存在一定角度，在懸架系統(tǒng)受到路面激勵后，減振器會受到一個垂直于滑柱的側(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)計和制造過程中所不容忽視的[7]。在減振器的軸線相對地面水平安裝時，減振器的剛度最??；在減振器的軸線相對地面垂直安裝時，減振器的剛度最大。經(jīng)過大量實驗得出減振器的安裝角度在30

20、度的時候較為合適。從上面的分析中可以看出， 在減振器的軸心線水平安裝時，其在垂直方向的剛度最小，同時對垂直方向負荷的承受能力也比較小。在減振器的軸心線垂直安裝時，其在垂直方向的剛度最大；同時對垂直方向負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減振器的影響，實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 幾點原則： （1）由于平激振力大多在前后方向和上下方向振動，如果要使減振器在這兩個方向都有著良好的隔振性能，在減振器強度足夠的條件下，同時使α =

21、0。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）在減振器強度較差的時候，這樣，激振力使減振器在前后、上下方向的作用效果相同。對水平和垂直方向的激振力不相同的平板夯，要根據(jù)實際情況按優(yōu)先保證強度的原則確定。 （3）對大多數(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)對系統(tǒng)剛度的影響可以忽略不計，但形狀系數(shù)對正應(yīng)力安裝角度系數(shù)和相當應(yīng)力系數(shù)影響較大，不可忽略，這實際上是彎曲變形對減振器性能的影響。也就是說，在設(shè)計減振器時，其強度計算不僅要計算剪切變形和拉壓變形，而且要計算其彎曲變形。 由上述可以選取減振器的安裝角度在30度的時候較為合適。 相對

22、阻尼系數(shù)ξ 用來衡量簧上質(zhì)量振動衰減的快慢。減震器的壓縮過程和伸張過程ξ 往往是不同的。在壓縮過程中ξy 取小值，在伸張過程中ξS 取大值，一般ξY =(0.25-0.5)ξS。相對無摩擦的懸架平均相對阻尼系數(shù)ξ 的取值范圍為(0.25-0.35)。取ξY=0.4ξS，ξ=0.3 而ξ = ξY+ξS/2 可得ξY=0.43，ξS=0.17。減震器的阻尼系數(shù)ζ=2ξωms/cos2α， 其中 w =2πn， n 為 固 有 頻 率 由 2.1 知 ，取 為 1.0；ms 為簧上質(zhì)量；α 減震器安裝角度，一般取為30 ° ；由此求得: ζ = 2×0.3× 2π ×1.0×1680/ (4×c

23、os2 30°) =2110.1 NS / m。（2-3） 2.4最大卸載力的計算 最大卸載力就是當減震器活塞速度達到一定值時，減震器打開卸載閥，此時活塞的速度就是卸載速度Vx.，此時活塞所受的力即為最大卸載力。卸載速度νx = Aωa cosα ，v x 一般為0.15～0.30m/s,取0.2m/s[7] 式中 A 為汽車振幅，取為±35mm ；α 為減震器下橫臂上的聯(lián)接點到下橫臂與車身鉸接之間的距離取為780mm。由此可以計算得到 νx = 0.163m s 最大卸載力 F m= Cζν，式中 C 取為1.5，則 ： Fm = 1.5*2110.1 NS /

24、m。*0.163 = 515.9 N. （2-4） 2.5工作缸直徑和減震器活塞行程的確定 根據(jù)最大卸載力進行工作缸直徑的計算。由公式d = √4Fm/πP(1-λ)2。（2-5） Fm 由2.3. 確定； 【p 】為工作缸允許的最大壓力值，?。?～4）Mpa；本次設(shè)計取為3.5MPa ； λ 為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減震器取λ＝ 0.40～0.50； 本次設(shè)計取為0.4。 計算結(jié)果得d = 22.8mm， 由上式計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2

25、.2。將工作缸直徑D 圓整為標準系列直徑為30mm；初選壁厚取為2mm，材料選用20 鋼。 表2.2 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，根據(jù)表2.3 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。 2.6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度，可以根據(jù)執(zhí)行機 構(gòu)實際工作的最大行程來確定，并參照表2.4 和表2

26、.5 設(shè)計要求來選取標準值，故選取活塞行程為180 ㎜。 表2.3 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—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2.4 減振器設(shè)計尺寸（㎜） 工作缸 直徑D 基長 貯液筒最 大外徑 D1 防塵罩最 大外徑 D2 壓縮到底

27、長度 min L 允差 最大拉伸 長度 max L 允差 l (HH 型) l (CG 型) l (HG 型) (GH 型) 20 90 70 80 34 40 +3 負值不限 +4 負值不限 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 60 210 130 170 90 102 注：1、基長(l1、l2、l3 )為設(shè)計尺寸，其值為 min L ?S

28、 。 2、S 為行程。 3、壓縮到底長度Lmin =l +S 。 4、最大拉伸長度max L =l + 2S 。 2.7 液壓缸壁厚、缸蓋、活塞桿和最小導向長度的計算 2.7.1、液壓缸的壁厚的計算 液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。當缸筒壁厚δ 與內(nèi)徑D 的比值小于0.1 時，稱為薄壁缸筒。壁厚按照材料力學薄壁圓筒公式計算。 計算公式如下式： δ≥Py D/2[σ] （2-6） 式中： y P —實驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍

29、； δ —液壓缸壁厚； D —液壓缸內(nèi)徑： [σ ]—缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鑄鐵：[σ ] =100～110MPa。計算得： δ≥ pD/2[σ]= 1.5*3*10^6*30/2*100*10^6=0.675 表2.5 減振器活塞行程 （㎜） 工作缸直徑D 活塞行程 S 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 20 - - - -

30、- - - - - - - 30 - - - - - - - - - - - - - - 40 - - - - - - - - - - - - (45) - - - - - - - - - - 50 - - - - - - - - 65 - - - - - - 液壓系統(tǒng)中，按上式計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

31、裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不做計算，按經(jīng)驗取值，然后進行校核。 確定后，由強度條件確定壁厚；然后求出缸筒外徑D1。 后厚δ 與內(nèi)徑D 的比值小于0.1 時，稱為薄壁缸筒壁厚的校核按照材料力學薄壁圓筒公式計算。在設(shè)計中選定的缸筒壁厚為2 ㎜，內(nèi)徑D 為30 ㎜。 δ/ D=2 /30=0.066 因為比值小于0.1，故 δ≥PD/2[σ] （2-7） 式中：p—液壓缸的最大工作壓力； δ —缸筒材料的抗拉強度極限；

32、 n—安全系數(shù)，一般取n=5； [σ ]—活塞桿材料的許用應(yīng)力, [σ ]= b σ/ n。 取設(shè)計中的工作壓力3MPa 內(nèi)徑D 已知為30mm。查閱GB699—88 取b σ =376MPa [σ]=376/5=75.2 δ≥PD/2[σ]=3*30/2*75.2=0.6 設(shè)計的壁厚為2 ㎜，符合強度要求。 2.7.2、液壓缸的穩(wěn)定性驗算 按照材料力學的理論，一根受壓的直桿，在其軸向負載超過穩(wěn)定臨界力K F 時，即失去原有狀態(tài)下的平衡，稱為失穩(wěn)。對液壓缸其穩(wěn)定條件為

33、 F ≤FK /n K （2-8） 式中：F —液壓缸最大推力； F K —液壓缸的穩(wěn)定臨界力； n K —穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取K n =2～4。 的穩(wěn)定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長度、剛度、及其兩端的支撐狀 況等因素有關(guān)。 l/d=280/20=14 因為當 l/d>10時要進行穩(wěn)定性校核，依據(jù)長度折算系數(shù)知 l/d=(300+166.9)/16=29.1

34、 故需要對液壓缸進行穩(wěn)定性驗算，由式與式可知： λ=1*280/r =1*280/0.25=1120>λ1 表2.6 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 鑄鋼 7700 120 80 - 經(jīng)過校核，液壓缸穩(wěn)定性符合要求。 2.7.3、缸蓋厚度的計算 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求可以用下面公式進行近似計 算。

35、 無孔時 t≥0.433D2 √ Py D2/ [σ]( D2-d0) （2-9） 式中：t—缸蓋有效厚度（m）； D2—缸蓋止口內(nèi)徑（m）； d0—缸蓋孔的直徑（m）； [σ ]? ?材料許用應(yīng)力； P y ------實驗壓力； 因為活塞桿的直徑為20mm，所以d mm o = 20 ，而儲液筒的最大外徑48mm， 除去筒壁厚度3m D 42mm 經(jīng)計算得 t≥0.0061ｍ 2.7.4、活塞桿的計算 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

36、載荷以及或大或小的側(cè)向力。因其表面粗糙度對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 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，活塞桿的長度應(yīng)該大于活塞的行程，初步確定活塞 桿的長為220mm。 2.7.5、對桿強度進行 活塞桿的強度校合，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)定性及其強度

37、要求。 液壓缸的穩(wěn)定性驗算按照材料力學的理論，其穩(wěn)定條件為 F ≤FK D/n K ≥80mm （2-10） 式中：F —液壓缸最大推力； F K —液壓缸的穩(wěn)定臨界力； n K —穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取K n =2～4 液壓缸的穩(wěn)定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長度、剛度、及其兩端的支撐狀況等因素有關(guān)。 經(jīng)計算活塞桿材料的許用應(yīng)力＜材料的屈服強度；符合設(shè)計要求。 2.7.6最小導向長度的確定 當活

38、塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向 長度。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響減振器工作的穩(wěn)定性， 因此必須要保證有一定的導向長度。對于一般液壓缸，最小導向長度H 應(yīng)滿足式 的要求： Ｈ≥Ｌ２０＋Ｄ２=25mm （2-11） 式中：L—液壓缸的最大行程； D—缸筒內(nèi)徑。 2.8 活塞及閥系的尺寸計算 1、活塞尺寸的計算 活塞的寬度 B 由公式B = (0.6 ～ 1.0)D得，取 B=19mm。導向套滑動面的長度 A，

39、 在 D<80mm 時，取A = (0.6 ～1.0)D，當 D>80mm 時，取A = (0.6 ~ 1.0)d ，所以取 A=1.0D，A=30mm ≥ 25mm 符合要求，活塞的內(nèi)徑取6mm。 第三章　液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1、缸體與缸蓋的連接形式 缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。主要的幾 種連接形式有：法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接。本次設(shè)計選擇螺紋連接；相對于其他連接方式選擇使用螺紋連接。原因主要有幾點： （1）結(jié)構(gòu)簡單、成本低；（2）容易加工、便于拆裝；(

40、3）強度較大、能承受高壓。 3.2、活塞桿與活塞的連接形式 活塞在徑向由活塞桿和壓力閥底座進行定位，軸向由活塞桿進行定位即可，不需 要特殊的連接結(jié)構(gòu)。 3.3、活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和 鎖緊裝置等。在本設(shè)計中采用上密封蓋進行直接導向。 3.4、活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運動速 度的范圍不同而選取不同類型的密封圈。在本設(shè)計中主要選用O 型密封圈，具體尺寸根據(jù)相關(guān)行業(yè)標準進行選用。 3.5、液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的

41、安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進出油口的連接等。液壓 缸的安裝形式，頭部法蘭和按壓連接。 3.6、活塞環(huán) 活塞環(huán)主要起密封作用，防止油液從高壓腔泄漏到低壓腔，減小內(nèi)泄漏，以保證 阻尼效果。活塞環(huán)靠自身的彈力貼緊工作缸的內(nèi)腔，可使工作缸和活塞的加工及配合精度適當降低，有利于大批量生產(chǎn)。 活塞環(huán)材料常用：尼龍1010、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、填充聚四氟乙烯及三層 復(fù)合材料其工藝應(yīng)保證兩端面與中心線垂直。兩端面平行度不大于0. 03、表面粗糙度Ra0.8。外觀不應(yīng)有裂紋、毛刺、縮孔及折皺。根據(jù)活塞環(huán)的密封原理，在設(shè)計上應(yīng)考慮活塞環(huán)徑向厚度、開口形狀、側(cè)間隙、背間隙以及因材料不同時的活塞環(huán)圓周線漲量。

42、活塞環(huán)裝入工作缸要求進行透光檢驗，其貼合面不小于85%。 3.7、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 （1）缸體采用45號鋼；調(diào)質(zhì)HRC28—33；表面法蘭處理；缸體和端蓋采用螺紋連 接。 （2）活塞采用40Cr；調(diào)質(zhì)HRC28—35；上下面高頻淬火HRC40—45；活塞外徑 用橡膠密封圈密封時取f7～f9配合。 （3）活塞桿采用40Cr；調(diào)質(zhì)HRC28—33；表面整體氮化，深度0.4—0.75；使用磁 力探傷避免有裂紋；活塞桿和活塞采用H7/t6配合。 （4）缸蓋采用45號鋼；表面陽極氧化處理。 （5）浮動活塞采用45 號鋼；熱處理后硬度為HRC28—33；法蘭。 3.8彈簧

43、片的選擇 選擇彈簧片的材料是合金彈簧鋼，它的特點是具有很高的彈性強度。合金彈簧鋼一般用于制造截面尺寸較大，承受較重載荷的彈簧和各種彈性零件，也用于制造具有一定耐磨性的零件。選擇鋼號：60Si2Mn 熱處理：用溫度為870℃煤油淬火，回火的溫度是480℃，這種鋼是適用于制造R10-R12.5的彈簧，工作溫度低于300℃。 彈簧片尺寸標準的選擇[8]流通閥蝶型彈簧片：系列A,D=31.5mm,d=16.3mm,t=1.75,h=0.7mm,H=2.45mm 補償閥蝶形彈簧片：系列A D=10mm,d=5.2mm,t=0.5mm,h=0.25mm,H=0.75mm. 3.9 密

44、封元件和工作油液的確定 3.9.1油封設(shè)計 本文設(shè)計的油封，是指對液壓油的密封。其主要功能是把油腔和外界隔離，_對內(nèi)封油，對外封塵。油封的工作范圍如下:工作壓力。0.3Mpa;密封線速度，低速型小于4m/s高速型為4— 5m/s;工作溫度-60—150℃(與橡膠種類有關(guān));適用介質(zhì)：油、水及弱腐蝕性液體，壽命12000h [9] 根據(jù)機械設(shè)計手冊，我選擇的密封材料是丁睛橡膠;型式是粘接結(jié)構(gòu)一，粘接結(jié)構(gòu)是橡膠部分和金屬骨架分別加工制造，.再用膠粘接在一起成為外露骨架型。制造簡單，價格便宜。 3.9.2密封元件 密封裝置是用來防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄露以及外界灰塵的侵入，保證系統(tǒng)

45、建立的所需的工作壓力。密封裝置的種類很多，按密封部位的運動情況可分為動密封和靜密封兩大類。常用的密封裝置有：間隙密封、O 形密封圈、唇形密封圈以及組合密封裝置。在該減震器中選用O 形密封圈。O 形密封圈一般用耐油橡膠制成，截面為圓形。O 形密封圈隨著壓力的增加能自動地提高密封性能，且在磨損后具有自動補償能力。此外，O 形密封圈結(jié)構(gòu)簡單、密封性好，成本低、高低壓均可使用。 3.9.3、油液的選取 由于大多數(shù)減震器是通過油的流動阻尼力來吸收沖擊和震動能量，并轉(zhuǎn)化為油的 熱量散發(fā)掉。所以，阻尼力與油的粘度有著密切的關(guān)聯(lián)，而油的粘度是隨溫度變化的。 地域的各種氣候條件，對減震器油提出了以下

46、技術(shù)要求： （1）減震器油不但要具有良好的粘溫性能以及較高的粘黏度指數(shù)，還應(yīng)有低的 凝固點。當環(huán)境溫度發(fā)生變化或隨著工作時間的延長，減震器油本身溫度變化時，其油的粘度變化應(yīng)很小； （2）在我國境內(nèi)使用的減震器油，其凝點不得低于-40℃。也就是說，當進入嚴 寒冬季氣溫下降至0～-40℃時，其油液應(yīng)不失去流動性； （3）減震器油在所有的使用范圍內(nèi)（包括高速、滿負荷以及超載行駛等特殊情況）， 要盡可能少的汽化損失，即所謂的汽化小性能； （4）當減震器油與空氣接觸時，必須具有抗氧化穩(wěn)定性和抗油氣混合穩(wěn)定性，即 所謂的良好的工作穩(wěn)定性能； （5）由于含有雜質(zhì)的減震器油液會在摩托車行駛過

47、程中，很快將活塞桿劃傷或造 成油封刃口殘缺，從而導致漏油。所以，減震器油液一定要保持絕對的清潔； （6）減震器油必須具有良好的防銹和抗磨作用。 根據(jù)GB7631.2—87，選用型號為L—HFC的液壓油。該產(chǎn)品通常為含乙二醇或其 他聚合物的水溶液，低溫性、粘溫性和對橡膠的適用性好。他的耐燃性好，通常用于低壓和中壓系統(tǒng)中，對溫度適應(yīng)性好，使用溫度為-20—50oC.適用于中國的大部分地區(qū)的氣溫。 第四章 使用說明 4.1匹配技巧 一，檢查該產(chǎn)品是否提供2-3

48、英寸升高要求，部分產(chǎn)品只提供2英寸升高，勉強使用到3英寸升高后很容易在越野中拉到極限造成破壞。 二，減振器中心伸縮桿直徑是否能達到16毫米以上，這是強度的一個基本指標。 三，減振器上下連接套是否為高強度聚胺脂套，這也是能否保證長時間高強度使用的一個重要依據(jù)，因為普通橡膠很難在高強度下長時間使用。 減震器主要用來抑制彈簧吸震后反彈時的震蕩及來自路面的沖擊。在經(jīng)過不平路面時，雖然吸震彈簧可以過濾路面的震動，但彈簧自身還會有往復(fù)運動，而減震器就是用來抑制這種彈簧跳躍的。減震器太軟，車身就會上下跳躍，減震器太硬就會帶來太大的阻力，妨礙彈簧正常工作。史曉輝表示，在關(guān)于懸掛系統(tǒng)的改裝過程中，硬的減震

49、器要與硬的彈簧相搭配，而彈簧的硬度又與車重息息相關(guān)，因此較重的車一般采用較硬的減震器。在改裝時需要不斷地嘗試，以設(shè)計出最佳的減震器與彈簧組合方案。專業(yè)改裝店一般都可以為車主找出最佳搭配。 4.2故障維修與檢測 為了使車架與車身的振動迅速衰減，改善汽車行駛的平順性和舒適性，汽車懸架系統(tǒng)上一般都裝有減震器，汽車廣泛采用的是雙向作用筒式減震器。 減震器檢測包括減震器性能測試、減震器耐久測試、減震器雙激振測試 對各類型減震器進行示功試驗、摩擦力試驗、溫度特性試驗等 一，使汽車在道路條件較差的路面上行駛10km后停車，用手摸減震器外殼，如果不夠熱，說明減震器內(nèi)部無阻力，減震器不工作。此時，可加

50、入適當?shù)臐櫥?，再進行試驗，若外殼發(fā)熱，則為減震器內(nèi)部缺油，應(yīng)加足油；否則，說明減震器失效。 二，用力按下保險杠，然后松開，如果汽車有2~3次跳躍，則說明減震器工作良好。 三，當汽車緩慢行駛而緊急制動時，若汽車振動比較劇烈，說明減震器有問題。 四，拆下減震器將其直立，并把下端連接環(huán)夾于臺鉗上，用力拉壓減振桿數(shù)次，此時應(yīng)有穩(wěn)定的阻力，往上拉(復(fù)原)的阻力應(yīng)大于向下壓時的阻力，如阻力不穩(wěn)定或無阻力，可能是減震器內(nèi)部缺油或閥門零件損壞，應(yīng)進行修復(fù)或更換零件。 修理 在確定減震器有問題或失效后，應(yīng)先查看減震器是否漏油或有陳舊性漏油的痕跡。油封墊圈、密封墊圈破裂損壞，貯油缸蓋螺母松動。可能

51、是油封、密封墊圈損壞失效，應(yīng)更換新的密封件。如果仍然不能消除漏油，應(yīng)拉出減震器，若感到有發(fā)卡或輕重不一時，再進一步檢查活塞與缸筒間的間隙是否過大，減震器活塞連桿有無彎曲，活塞連桿表面和缸筒是否有劃傷或拉痕。 如果減震器沒有漏油的現(xiàn)象，則應(yīng)檢查減震器連接銷、連接桿、連接孔、橡膠襯套等是否有損壞、脫焊、破裂或脫落之處。若上述檢查正常，則應(yīng)進一步分解減震器，檢查活塞與缸筒間的配合間隙是否過大，缸筒有無拉傷，閥門密封是否良好，閥瓣與閥座貼合是否嚴密，以及減震器的伸張彈簧是否過軟或折斷，根據(jù)情況采取修磨或換件的辦法修理。 另外，減震器在實際使用中會出現(xiàn)發(fā)出響聲的故障，這主要是由于減震器與鋼板彈簧、車

52、架或軸相碰撞，膠墊損壞或脫落以及減震器防塵筒變形，油液不足等原因引起的，應(yīng)查明原因，予以修理。 減震器在進行檢查修復(fù)后應(yīng)在專門試驗臺上進行工作性能試驗，當阻力頻率在100±1mm時，其伸張行程和壓縮行程的阻力應(yīng)符合規(guī)定。如解放CAl091伸張行程最大阻力為2156~2646N，壓縮行程最大阻力為392~588N；東風車伸張行程最大阻力為2450~3038N，壓縮行程最大阻力為490~686N。 如果沒有試驗條件，我們還可以采用一種經(jīng)驗做法，即用一鐵棒穿入減震器下端吊環(huán)內(nèi)，則表明減震器基本正常 4.3漏油故障編輯 汽車減震器如果發(fā)生漏油現(xiàn)象，對于減震器而言，無疑是一件很危險的事情。那么，

53、一旦發(fā)現(xiàn)漏油，就要做出及時的補救措施。重點的檢查項目就在油封墊圈、密封墊圈破裂損壞，貯油缸蓋，檢查這些零部件是否出現(xiàn)螺母松動。 若發(fā)現(xiàn)漏油，首先擰緊油缸蓋螺母，若減振器仍漏油，則可能是油封、密封墊圈損壞失效，應(yīng)更換新的密封件。如果仍然不能消除漏油，應(yīng)拉出減振桿，若感到有發(fā)卡或輕重不一時，再進一步檢查活塞與缸筒間的間隙是否過大，減振器活塞連桿有無彎曲，活塞連桿表面和缸筒是否有劃傷或拉痕。 如果減振器沒有漏油的現(xiàn)象，則應(yīng)檢查減振器連接銷、連接桿、連接孔、橡膠襯套等是否有損壞、脫焊、破裂或脫落之處。若上述檢查正常，則應(yīng)進一步分解減振器，檢查活塞與缸筒間的配合間隙是否過大，缸筒有無拉傷，閥門密封是

54、否良好，閥瓣與閥座貼合是否嚴密，以及減振器的伸張彈簧是否過軟或折斷，根據(jù)情況采取修磨或換件的辦法修理。 另外，減振器在實際使用中會出現(xiàn)發(fā)出響聲的故障，這主要是由于減振器與鋼板彈簧、車架或軸相碰撞，膠墊損壞或脫落以及減振器防塵筒變形，油液不足等原因引起的，應(yīng)查明原因，予以修理。 減振器在進行檢查修復(fù)后應(yīng)在專門試驗臺上進行工作性能試驗，當阻力頻率在100±1mm時，其伸張行程和壓縮行程的阻力應(yīng)符合規(guī)定。程最大阻力為392~588N；東風車伸張行程最大阻力為2450~3038N，壓縮行程最大阻力為490~686N。如果沒有試驗條件，我們還可以采用一種經(jīng)驗做法，即用一鐵棒穿入減振器下端吊環(huán)內(nèi)，用雙

55、腳踩住其兩端，雙手握住上吊環(huán)往復(fù)拉2~4次，當向上拉時阻力很大，向下壓時不感到費力，而且拉伸的阻力與修理前相比有所恢復(fù)，無空程感，則表明減振器基本正常。[10] 總結(jié) 本次產(chǎn)品設(shè)計一種能應(yīng)用于比亞迪S6汽車懸架的雙筒液壓式減振器。雙筒液壓式減振器的設(shè)計主要分為結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸設(shè)計兩大部分，同時對相關(guān)零部件進行強度校核和穩(wěn)定性驗算。對減振器的特性、設(shè)計參數(shù)和設(shè)計原則的了解是非常重要的步驟，尺寸計算的過程主要包括相對阻尼系數(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

56、件的尺寸計算。完成結(jié)構(gòu)設(shè)計與尺寸設(shè)計后應(yīng)對減振器的強度和穩(wěn)定性進行校核，校核的結(jié)果符合國家相關(guān)技術(shù)標準。根據(jù)本文對減振器的優(yōu)化設(shè)計，得出如下結(jié)論： （1）本次設(shè)計了雙筒液壓式減振器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和減振器工作參數(shù)，這其中主要包 括工作缸直徑、活塞行程、活塞及閥系尺寸、活塞桿結(jié)構(gòu)、阻尼系數(shù)、最大卸荷力等。 （2）對雙筒液壓減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與尺寸設(shè)計的強度和穩(wěn)定性等方面的校核，校 核的結(jié)果均符合設(shè)計的相關(guān)技術(shù)要求。 （3）對雙筒液壓減振器的結(jié)構(gòu)進行了多方面的優(yōu)化設(shè)計，其中主要包括降低直吊 環(huán)型連接件的重量和連桿的凸焊焊接工藝優(yōu)化，從而在整體上使減振器的設(shè)計更加優(yōu)化。 但是由于時間和能力有限

57、，與本次設(shè)計有關(guān)的研究工作還存在許多的不足之處需要改進和完善。 最終設(shè)計的雙筒液壓式減振器理論上具有良好的安全性和穩(wěn)定性，能提高汽車的 平順性和輪胎的接地性，能應(yīng)用于比亞迪S6汽車懸架上。 參考文獻 [1] 汽車通百科. [2] 《汽車液壓減震器的設(shè)計》陳倩倩，胡肖琬玥；選作時有刪改. [3] 《汽車液壓減震器的設(shè)計》陳倩倩，胡肖琬玥；選作時有刪改. [4] 馬秋生，楊建偉，王寧俠. 機械設(shè)計基礎(chǔ)[M]. 機械工業(yè)出版社，2005.(3) [5]吉林大學，陳家瑞. 汽車構(gòu)造[M]. 機械工業(yè)出版社，2005.(1) [6] 汽車通百科. [7]譚剛，李華. KYB SL20 減震器演算書[J]，1998. (2) [8] 《國內(nèi)外通用標準件手冊》 鳳凰傳媒出版集團 江蘇科學技術(shù)出版社 [9]《機械設(shè)計準則》 機械設(shè)計手冊編委會 機械工業(yè)出版社 [10]百度文庫 圖1，圖2，圖3,來源百度百科。 附錄 液壓減震器個零件設(shè)計圖紙及裝配圖 28