汽车悬架系统优化设计

目录

摘要 (1)

前言 (2)

1.双筒式减振器国内外发展状况和发展趋势 (2)

2.研究的主要内容及方法 (2)

3.减振器的类型和工作原理 (2)

3.1 减振器的类型 (2)

3.2 减振器的工作原理 (2)

3.3双向作用筒式液力减振器的工作原理及优点 (3)

4双向作用筒式液力减振器的设计 (3)

4.1双向作用筒式液力减振器的设计总体要求 (3)

4.2双向作用筒式液力减振器的外特性与设计的原则 (4)

4.2.1汽车悬架与减震器的匹配与减震器的放置 (4)

4.2.2悬架减振器的外特性 (4)

4.3双向作用筒式液力减振器参数和尺寸的确定 (4)

结论 (5)

参考文献 (6)

汽车悬架系统优化设计

摘要：随着我国经济的迅速发展，人民生活水平日渐提高，汽车已经成为人们的生活中必不可少的交通工具，并且对乘车的安全性和舒适性也有了更高的要求，本文对双筒液压减振器的优化。

关键词:汽车悬架减震优化

前言：世界上第一个有记载、比较简单的减振器是1897年由两个姓吉明的人发明的。他们把橡胶块与叶片弹簧的端部相连，当悬架被完全压缩时，橡胶减振块就碰到连接在汽车大梁上的一个螺栓，产生止动。这种减振器在很多现代汽车悬架上仍有使用，但其减振效果很小。

减振器的结构发展主要经历了以下几种发展形式：加布里埃尔减振器，

平衡弹簧式减振器，空气弹簧减振器，液压减振器，麦弗逊支柱式减振器，充气式减振器

1.双筒式减振器国内外发展状况和发展趋势

目前国内汽车减振器大部分是筒式液阻减振器，其阻尼力主要通过油液流经空隙的节流作用产生。减振器的设计开发也由基于经验设计加实验修整的传统方法向基于CAD/CAE技术的现代优化设计方法转变。20世纪50年代发展起来了液压减振器技术，在双筒式减振器内充入油液（0.3～0.5MPa）减振器的临界工作速度相应提高，后来又发展了双筒式减振器，它采用活塞阀体与底阀相配合的结构，在浮动活塞在缸筒间的一端形成的补偿室内充入一定量的高压气体（2.0～2.5MPa）氮气。与双筒式减振器比，单筒充气式减振器质量显著减轻，安装角度不受限制，但其制造精度要求和成本较高。

2研究的主要内容及方法

通过对减振器的参数和结构上的优化，设计一种用于微型汽车并且符合技术要求，具有良好经济性与实用性的减振器。通过大量的查阅资料，设计计算以及老师的指导下，按照任务书的要求最终完成设计工作。在设计的过程中参考国内外相关的文献资料以及借鉴相关的产品的信息，使预期的设计产品能够符合理论设计要求，各项技术指标符合要求。

3减振器的类型和工作原理

3.1减振器的类型

减振器大体上分为两大类，即摩擦式减振器和液力减振器。摩擦式减振器利用两个紧压在一起的盘片之间相对运动时的摩擦力提供阻尼。但是由于库仑摩擦力随相对运动速度的提高而减小，并且很容易受到油、水等的影响，无法正常工作，无法满足平顺性的要求，因此虽然具有质量小、造价低、容易调整等优点，但现在汽车上已经不再采用这类减振器。

3.2减振器的工作原理

悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器用来衰减振动。液力减振器在汽车悬架系统中广泛应

用，其作用原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量。当车架与车桥相对运动时，活塞在缸筒内上下移动，减振器壳体内的油压便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一个内腔。此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼，使车身和车架的振动能量转化为热能而被油液和减振器壳体所吸收，最后散到大气中去。减振器的阻尼力大小随车架与车桥的相对运动速度的增减而增减，并且与油液的粘度有关。

减振器与弹性元件承担着减振和缓冲击的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏，因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。

3.3双向作用筒式液力减振器的工作原理及优点

1-活塞杆;2-工作缸筒;3-活塞；4-伸张阀；5-储油缸筒；6-压缩阀；7-补偿阀；8-流通阀；9-导向座；10-防尘罩;11-油封；

双向作用筒式液力减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室(上腔)。上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。

4．双向作用筒式液力减振器的设计

4.1双向作用筒式液力减振器的设计总体要求

要求：

（1）在悬架压缩行程内，减振器的阻尼力应较小，以便能充分利用弹性元件的

弹性，以缓和冲击。

（2）在悬架伸张行程内，减振器的阻尼力应较大，以求迅速减振。

（3）当车轮与车架的相对速度过大时，减振器应当能自动加大液流通道的截面积，使阻尼力始终保持在一定的范围，以避免承受过大的冲击载荷。

4.2双向作用筒式液力减振器的外特性与设计的原则

4.2.1汽车悬架与减震器的匹配与减震器的放置

4.2.2悬架减振器的外特性

是指减振器伴随（相对）运动的位移或（相对）运动的速度，与相应产生的工作阻力之间的关系，通常我们分别称之为示功特性和速度特性。外特性能良好的匹配悬架的性能需要，就能获得良好的振动特性。设计的减振器在实际使用中，其外特性必须保证良好的相对稳定性。（3-2）

减振器外特性的畸变往往会使预期设计的外特性出现某些缺陷，因此，减振器的设计有两个基本质量要求：一是外特性必须满足车辆悬架的性能需求；二是无畸变，即这种外特性要有稳定而持久的工作质量。减振器的外特性即为其速度特性.如图：

a阻力一位移特性 b)阻力一速度特性

减振器的特性可以用下图所示的示功图和阻尼力-速度曲线描述。减振器特性曲线的形状取决于阀系的具体结构和各阀开启力的选择。一般而言，当油液流经某一给定的通道时，其压力损失由两部分构成。

4.3双向作用筒式液力减振器参数和尺寸的确定

1．双向作用筒式液力减振器相对阻尼系数的确定

2 双向作用筒式液力减振器阻尼系数的确定

3最大卸荷力的确定

4 减振器工作缸直径D的确定

5 双向作用筒式液力减振器活塞行程的确定

6 液压缸壁厚、缸盖、活塞杆和最小导向长度的计算

7 液压缸的结构设计

8 活塞及阀系的尺寸计算

9 密封元件和工作油液的确定