悬架用减振器设计指南

悬架用减振器设计指南

一、功用、结构：

1、功用

减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种. 导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用.在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。

汽车悬架系统中弹性元件的作用是使车辆在行驶时由于不平路面产生的

振动得到缓冲，减少车身的加速度从而减少有关零件的动负荷和动应力。如

果只有弹性元件，则汽车在受到一次冲击后振动会持续下去。但汽车是在连

续不平的路面上行驶的，由于连续不平产生的连续冲击必然使汽车振动加剧，

甚至发生共振，反而使车身的动负荷增加。所以悬架中的阻尼必须与弹性元

件特性相匹配。

2、产品结构定义

①减振器总成一般由：防尘罩、油封、导向座、阀系、储油缸筒、工作缸筒、活塞杆构成。

②奇瑞现有的减振器总成形式：

二、设计目的及要求：

1、相关术语

*减振器

利用液体在流经阻尼孔时孔壁与油液间的摩擦和液体分子间的摩擦形成对振动的阻尼力,将振动能量转化为热能,进而达到衰减汽车振动,改善汽车行驶平顺性，提高汽车的操纵性和稳定性的一种装置。

*阻尼特性

减振器在规定的行程和试验频率下，作相对简谐运动，其阻力（F）与位移（S）的关系为阻尼特性。在多种速度下所构成的曲线（F-S）称示功图。

*速度特性

减振器在规定的行程和试验频率下，作相对简谐运动，其阻力（F）与速度（V）的关系为速度特性。在多种速度下所构成的曲线（F-V）称速度特性图。

*温度特性

减振器在规定速度下，并在多种温度的条件下，所测得的阻力（F）随温度（t）的变化关系为温度特性。其所构成的曲线（F-t）称温度特性图。

*耐久特性

减振器在规定的工况下，在规定的运转次数后，其特性的变化称为耐久特性。

*气体反弹力

对于充气减振器，活塞杆从最大极限长度位置下压到减振器行程中心时，气体作用于活塞杆上的力为气体反弹力。

*摩擦力

减振器以0.005m/s的速度运行时存在的阻力，定义为摩擦力。

*空程

由于减振器油里面有较大的汽泡导致的，在减振器运动中出现的阻尼力偏小或没有阻尼力的某段行程。

*减振器行程

减振器最大长度与最小长度之差称为减振器行程。

2、系统要求

①在悬架压缩行程内，减振器阻尼应较小；

②在悬架伸张行程内，减振器阻尼应较大；

③当车桥（或车轮）与车架（或车身）的相对速度过大时，减振器阻尼力应

保持在一定的限度之内；

三、设计注意事项：

a、通过计算只能得到减振器的大致阻力范围。如何使减振器与弹性元件得到一个准确的最佳匹配值，则是一个很复杂的问题，要考虑到汽车使用条件、整车参数、悬架形式、各件之间的摩擦，减振器的速度特性等因素，在计算后，进行实验修正。

b、如果减振器示功试验时阻力相差15﹪，有经验的评分员已可在道路试验时感觉出来。一般人员也能分辨出阻力相差30﹪。由于目前一般整车中的减振器阻力是不能在行驶时调整的，所以减振器是不可能同时满足各种路况及载重要求的。例如满足汽车重载要求时，空载时就显得太硬；在沥青路面行驶时觉得合适，在坏路行驶时必然摇晃不停。因此选择减振器时只能采用折衷办法，满足一种主要的工况而略为“照顾”一下其它工况。例如：吉普车减振器阻力应选规则得比满载坏路行驶时的最佳值略小一些，在好路上行驶时只得让减振器显得硬一些。相反，小客车减振器阻力应选择得比好路高速行驶时最佳值略大一些，而在坏路行驶时只能让车身略有摇晃。

c、选择的阻力是示功试验时的阻力，而减振器在整车中的实际工作阻力要大于其5～10倍。

四、设计流程：

1、正向设计：

2、逆向设计：

五、计算和验证：

5.1、正向设计：

5.1.1、减振器阻尼力特性的确定

油液经过节流阀产生的阻尼力为节流阀两侧压力差与承压面积的乘积，压力

P 为： Q a C Q P d αρ+=

22

22 2

/mm N 式中：ρ－油液密度，3/mm kg ；

Q －通过阀的流量，s mm /3；

a －节流孔面积，2mm ；

d C －流量系数；

α－节流孔形状和油液粘度有关的系数；

5.1.2、振器相对阻尼系数的确定

减振器装车后的基本参数，一般用相对阻尼系数表示，相对阻尼系数φ为： KM 2γφ=

式中：φ－相对阻尼系数；

γ－减振器阻尼系数(阻尼特性的导数)；

K －悬架刚度，mm N /；

M -簧上质量，kg ；

当相对阻尼系数1≥φ时，产生非周期域运动，φ很大时虽然能在共振区很快衰减振动，但在非共振区内激振增大。当1≥φ时，产生周期运动，φ很小时振动衰减很慢，共振振幅过大。一般相对阻尼系数φ值在0.3～0.5范围内，对于无阻尼的弹性元件去上限，弹性元件和悬架导向机构中存在阻尼时取下限。

为迅速衰减汽车振动又不把大的路面冲击传递到车身上，一般把减振器拉伸和压缩阻力按8：2～6：4的比例分配。

选择减振器阻尼力系数γ时，应考虑悬架导向杆的杠杆比和减振器的安装角度的影响，下图所示

减震器阻尼力系数γ应为：

αφωγ22

cos 2i m = mm s N /⋅ 式中：i －杠杆比，a n

i =

α－减振器轴线与垂直线的夹角；

ω－簧上质量固有频率。

5.1.3、减振器主要尺寸的确定

选择减振器尺寸时主要考虑一下两点：在工作速度范围内油液压力适当，能够得到稳定的阻力值，容易保证油封的可靠性；减振器具有足够的散热面积，防止因温度过高引起阻力衰减或减振器早期失效。

作缸径的确定：

可根据减振器最大拉伸阻力和最大允许压力近似求出工作缸径。

()2max 14λπ-=

p F D ()mm

式中：D －作缸径，mm ；

p －工作缸允许最大压力，一般为3～42

/mm N ； max F －减振器最大拉伸阻力，N ;

λ－减振器杆直径与工作缸之比，双筒减振器为0.4～0.5，单筒减