4-1汽车减振器的选型设计

汽车减振器的选型设计

东风汽车工程研究院陈耀明

2010年11月12日

目录

一、汽车减振器的作用和功能---------------------------4

1、减振器的作用--------------------------------------4

2、减振器的功能--------------------------------------4 （1）对自然振动--------------------------------------4 （2）对强迫振动--------------------------------------6

二、汽车减振器选型设计的任务-------------------------8

三、汽车减振器额定阻力和工作缸直径的选择-------------9

1、线性减振器的阻尼特性------------------------------9

2、实际减振器的非线性--------------------------------9

3、减振器示功试验的标准规范-------------------------10

4、悬架系统相对阻尼系数与减振器阻尼系数的关系-------11

5、计算额定阻力-------------------------------------12

6、选择减振器工作缸直径-----------------------------13

四、验算悬架系统在各种工况下的振动特性--------------14

五、减振器行程和长度的确定--------------------------14

1、减振器最大压缩（上跳）行程-----------------------14

2、减振器最大拉伸（下跳）行程-----------------------15

3、减振器的总行程和长度-----------------------------15

六、减振器上、下端连接方式和安装角度----------------16

1、减振器橡胶铰接头的最大转角-----------------------16

2、减振器的安装角度---------------------------------16

七、特殊结构的减振器--------------------------------17

1、带有反向限位的减振器-----------------------------17

2、阻尼可调的减振器---------------------------------17

八、试验和使用验证----------------------------------18

汽车减振器的选型设计

一、汽车减振器的作用和功能

1、减振器的作用

减振器是一种粘性阻尼元件，它能产生与运动方向相反，与运动速度成比例的阻力。

2、减振器的功能

减振器的阻力与运动速度的比值称为阻尼系数，在振动系统即悬架系统中它与簧载质量、弹性元件刚度等形成相对阻尼系数（又称阻尼比或非周期系数），对系统的振动起重要影响。相对阻尼系数的功能主要有两方面：

（1）对自然振动

当悬架系统受到单一脉冲后，产生自然振动，减振器能使振幅衰减，而且系统的固有频率略为降低。相对阻尼系数越大，两者的降幅越大。

对于单自由度的线性系统，衰减振动可用式（1）和图1表达：

)sin(220αω+-=-t n Ae z nt ---------------------------------（1）

可令式（1）中：

d n ωω=-220 --------------------------------（2）

称为有阻尼振动系统的固有圆频率。

从定义有：

M

k n =

2 ---------------------------------（3） 且M C =20ω --------------------------------（4） 又定义：

M

k M C k n

⋅=⋅==0022ωωψ ---------------------------------（5） 联立式（2）、（3）、（4）、（5），得：

201ψωω-=d ---------------------------------

（6） 式中 0ω 无阻尼振动系统的固有圆频率

k 减振器阻尼系数

M 振动系统簧载质量

n 单位簧载质量的阻尼系数之半

ψ 相对阻尼系数（阻尼比，非周期系数）

从式（6）可见，相对阻尼系数ψ越大，系统的固有圆频率d ω越低。当1=ψ时0=d ω，系统变为非周期运动。当0=ψ时0ωω=d ，系统为无阻尼振动。

汽车悬架系统的相对阻尼系数比较小，一般为0.25～0.35，d ω比0ω只降低3%～6%，可以按无阻尼振动的固有频率式（4）来进行分

析运算。

现定义两个相邻振幅1A 与2A 之比为减幅系数，即：

)12(212ψπψ-==e A A d ---------------------------------（7）

从式（7）可见，有阻尼振动系统的振幅是按等比级数衰减的，相对阻尼系数ψ越大，衰减越快。对式（7）两边取自然对数，得：

212ψπψ

-=d l n

解出：

d l n 2

2411

πψ+= ---------------------------------（8）

只要测到衰减振动曲线上相邻二振幅之比d ，就可利用式（8）算出相对阻尼系数ψ。国标GB/T 4783“汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法”就是根据上述理论制订的。

（2）对强迫振动

汽车行驶中，悬架系统实际上处在随机输入的强迫振动工况，通常用频率响应（幅频特性）来描述这种工况。系统的相对阻尼系数增大，使共振区的加速度增益明显减小，但非共振区的增益却增大，反之亦然。所以，减振器阻尼值对不同频域振动的抑制作用是不同的，应合理选择。

对于单自由度的线性系统，可以用式（9）和图2来描述其位移的幅频特性。其纵坐标q z 称为簧载质量位移输出对地面位移输入的增益（放大因子），横坐标为强迫振动圆频率与固有频率的比值λ。

2

12222)2()1()2(1⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+-+=ψλλψλq z ---------------------------------（9）