汽车座椅减振系统设计

摘要

减振器是汽车悬架系统的一个重要组成部件，特别是座椅减振，其良好的阻尼可调性，技术发展与理论研究早已引起了人们的广泛关注.本论文对减振器及其试验进行了分析和概述，根据国家机械工业部标准的要求选取了传感器、试验台，减振器等试验部件和设备。主要任务是设计一个减振器试验台，试验台结构简单，拆装方便，便于采集信号进行座椅减振的阻尼特性试验，文中主要对立柱、横梁、托盘等重要部件进行了多次的改进和分析，同时对横梁及其连接螺栓、圆柱销等重要部件的受力进行了校核。设计采用力传感器和位移传感器采集信号，通过计算机对信号进行处理得出座椅减振的示功特性、速度特性、温度特性等特性曲线。该减振器试验台同时可进行四分之一悬架试验。

关键词：试验装置；座椅减振；阻尼特性；

目录

1汽车悬架及减振器

1．1汽车悬架系统的概述 (1)

1．2汽车悬架的分类 (1)

1．3减振器的概述 (3)

1．3．1被动液阻减振器技术的发展 (5)

1．3．2可调阻尼减振器技术的发展 (7)

1．4座椅减振 (10)

1．4．1座椅液及其特征 (11)

1．4．2座椅减振的工作原理 (12)

1．4．3座椅减振的构造及工作示意图 (14)

1．4．4座椅阻尼器在悬架系统中的应用和发展情况 (16)

2．座椅减振试验

2．1汽车振动系统对减振器特性的要求 (19)

2．2座椅减振试验内容和意义 (20)

2．3座椅减振试验方法及试验系统 (23)

2.3.1示功试验 (23)

2.3.2速度特性试验 (24)

2.3.3温度特性试验 (25)

2.3.4试验系统 (26)

3．实验装置的设计

3．1振动台等设备的选取 (27)

3.1.1减振器 (27)

3.1.2振动台 (27)

3.1.3力传感器 (27)

3.1.4导轨的选用 (30)

3.1.5位移传感器 (30)

3.1.6螺栓及螺钉 (31)

3．2立柱的设计 (32)

3．3托盘的设计 (33)

3．4横梁的设计及校核 (34)

3.5圆柱销的设计及校核 (37)

3.6整体的装配 (38)

结论 (39)

致谢 (40)

参考文献 (41)

1汽车悬架及减振器

1．1汽车悬架系统的概述

悬架是车架与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架上以保证汽车的正常行驶。

现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但一般都由弹性元件、减振器、和导向机构三部分组成。由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击将达到很大的数值。冲击力传到车架和车身时，可能引起汽车上机件的早期损坏，传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，货物也可能受到损伤

为了缓和冲击，在汽车行驶系统中，除了采用弹性的充气轮胎之外，在悬架中还必须装有弹性元件，使车架与车桥之间作弹性联系。但在弹性系统受到冲击后，将产生振动。持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬架还应当具有减振作用，使振动迅速衰减。为此许多结构形式的汽车悬架中都设有专门的减振器。

1．2汽车悬架的分类

在传统的悬架系统中，其刚度和阻尼是按经验或优化设计的方法确定的，根据这些参数设计的悬架结构，在汽车行驶的过程中，其性能是不变的，也是无法进行调节的，使汽车行驶的平顺性和乘坐的舒适性受到一定的影响。所以传统的悬架系统被称为被动悬架。如果悬架系统的刚度和阻尼特性能够根据汽车的行使条件（车辆的运行状况和路面状况等）进行动态自动适应调节，使悬架系统始终处于最佳减振状态，这称为主动悬架。

主动悬架按其是否包含动力源可分为全主动悬架（有源主动悬架）和半主动悬架（无源主动悬架）系统两大类。

（1）全主动悬架

全主动悬架是根据汽车的运动状态和路面状态，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使其处于最佳减振状态。它是在被动悬架（弹性元件、减振器、导向装置）中附加一个可控作用力的装置。通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统4部分组成。执行机构的作用是执行控制系统的指令，一般为发生器或转矩发生器（液压缸、气缸、伺服电动机、电磁铁等）。测量系统的作用是测量系统各种状态，为控制系统提供依据，包括各种传感器。控制系统的作用是处理数据和发出各种控制指令，其核心部件是电子计算机。能源系统的作用是为以上各部分提供能量。

（2）半主动悬架

半主动悬架不考虑改变悬架的刚度，而只考虑改变悬架的阻尼，因此它无动力源且只由可控的阻尼元件组成。由于半主动悬架结构简单，工作时几乎不消耗车辆动力，而且还能获得与全主动悬架相近的性能，故有较好的应用前景。

半主动悬架按阻尼级又可以分成有级式和无级式两种。

a．有级式半主动悬架

它是将悬架系统中的阻尼分为两级、三级或更多级，可由驾驶员选择或根据传感器信号自动进行选择悬架所需要的阻尼级。也就是说，可以根据路面条件（好路或坏路）和汽车的行驶状态（转弯或制动）等来调节悬架的阻尼级，使悬架适应外界环境的变化，从而可以较大幅度地提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。

半主动悬架中的三级阻尼可调减振器的旁路控制阀是由调节电动机来带动阀芯转动，使控制阀孔具有关闭，小开和大开3个位置，产生3个阻尼值。该减振器应用于OPEL SENTOR和OPELGA轿车上。

b．无级式半主动悬架

它是根据汽车行驶的路面条件和行驶状态，对悬架系统的阻尼在几毫秒内有最小变到最大进行无级调节。

图1.1所示为一种无极半主动悬架示意图。微处理器3从速度、位移、加速度等传感器处接受到信号，计算出系统相适应的阻尼值，并发出控制指令给步进电动机2，经阀杆4调节阀门5，使其改变节流孔的通道节面积，从而改变系统的阻尼。该系统虽然不必外加能源装置，但所需传感器较多，故成本仍较高。