毕业设计论文_轻型货车悬架减震器匹配计算与结构设计说明书.doc
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1、毕业设计论文_轻型货车悬架减震器匹配计算与结构设计说明书 毕业设计 论文 轻型货车悬架减震器匹配计算与结构设计说明书摘 要减振器主要用来抑制弹簧吸振后反弹时的振荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时,虽然吸振弹簧可以过滤路面的振动,但弹簧自身还会有往复运动,而减振器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减振器太软,车身就会上下跳跃,减振器太硬就会带来太大的阻力,阻碍弹簧正常工作。AbstractShock absorber spring is mainly used to suppress vibration at the time of oscillation after the rebound fro
2、m the impact of the road. After uneven pavement, while a spring vibration absorber can filter road vibration, but the spring itself will have reciprocating motion, which is used to control this kind of shock absorber spring jumping. Shock absorber is too soft, the body will be jumping up and down, t
3、oo hard Shock Absorber will give rise to any serious resistance to impede the normal work of the spring.The design of shock absorber for light goods vehicles subject design, consider the use of light goods vehicles are mainly used to transport goods, so the design of the shock absorber of the first
4、consider the need to meet the needs of load, truck load to meet under the premise of the design, The design options for dual-action hydraulic shock absorber. The principle role of this shock absorber is done when the frame and axle back and forth relative movement, the shock absorber piston in steel
5、 drums has done in the reciprocating motion, then the oil shock absorber shell will be repeated from one in cavity through a narrow pore lumen inflow. At this point, the hole wall and the friction between oil and the liquid molecules will form a friction damping force of vibration to the body and fr
6、ame of the vibration energy into thermal energy, oil and shock absorber to be absorbed by the shell, and then scattered into the atmosphere. The greater the shock absorber damping force, vibration to eliminate the faster, but so that the elastic element in parallel can not give full play to the role
7、, at the same time, too much damping force shock absorber can also lead to damage to connected parts and the frame. The design of a comprehensive analysis of the overall working conditions, design and reasonable structure and size of shock absorber, the final assembly drawing and components drawing
8、Fig.Key words: Goods; suspension; shock absorber; design; match.目 录第1章 绪论11.1减振器的简介11.2减振器的主要结构型式及工作原理2式减振器2式减振器41.3减振器研究动态及开展趋势5减振器5调式减振器7振器8振器8第二章 减振器设计理论及结构设计92.1振器外特性设计理论依据9动模型9率、阻尼系数及阻尼比112.2减振器受力分析132.3主要尺寸的选择14直径确实定14直径确实定16直径确实定172.4减振器结构设计19系设计19设计22第三章 主要零件加工工艺过程243.1活塞杆加工工艺过程243.2活塞加工工艺过程
9、253.3定位环加工工艺过程263.4伸张阀加工工艺过程27第四章 结论28参考文献29致 谢30附录一 相关程序31附录二 专业外文翻译33第1章 绪论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,为衰减振动,汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器,其工作原理是当车架或车身和车桥间受振动出现相对运动时,减振器内的活塞上下移动,减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力,使汽车振动能量转化为油液热能,再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时,阻尼力随车架与
10、车桥或车轮之间的相对运动速度增减,并与油液粘度有关。减振器与弹性元件承当着缓冲击和减振的任务,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 1 在压缩行程,减振器阻尼力较小,以便充分发挥弹性元件的弹性作用,缓和冲击。这时,弹性元件起主要作用 2 在悬架伸张行程中,减振器阻尼力应大,迅速减振 3 当车桥间的相对速度过大时,要求减振器能自动加大液流量,使阻尼力始终保持在一定限度之内,以防止承受过大的冲击载荷。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
11、减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力,到达迅速减振的要求。单筒减振器图1-2见于很多轻型摩托车上。悬架弹簧1与单筒阻尼器2套装在一起。上吊环3与车架连接,下吊环4与后轮轴或摇臂连接,实现悬架功能。在组装情况下,弹簧受小量预压缩,以保证减振器总成张紧和稳固。阻尼器是单筒结构,由储油缸1 图1-3 、活塞2、活塞杆3、阀片4、导向座5和油封6等组成。装配时,在油缸中注入适量减振油液,使油液保持在适当高度并在油缸上腔保持一定量的空气。减振液不应过多,以免减少减振器行程,但也不应过少,以免降低阻尼性能。这种阻尼器属单向作用式阻尼器,仅在复原行程时产生阻尼力。压缩行程:活塞上行,油缸下腔容积
12、增大,油压降低;上腔容积减小,压力增大,上腔油液便通过活塞上的过油孔7将阀片4翻开,流入下腔并将下腔充满。由于阀片很易开启,活塞上过油孔的流通截面又较大,无明显节流作用,故压缩行程时的液压阻力很小。伸张行程:活塞下行,油缸下腔容积减小,油压增加,阀片4受下腔油压的作用,被压紧在活塞下端密封刃口上,下腔油液几乎被封闭,仅能通过阀片4上的一个小节流孔,或阀片与活塞密封端面间的开口小槽流返上腔,节流作用明显,下腔油液也明显增高,形成较大的阻尼力。复原速度越大,节流孔的节流作用也越大,形成的复原阻力也越大。为了获得较良好的阻尼特性,需实现双向不等阻尼。单筒阻尼器虽然也可能使之具有双向作用,但同时会带来
13、一些不良的副作用。另外,单筒阻尼器的一些固有的问题如密封问题、油气混合油液氧化问题、泡沫问感、油液正常消耗后的补充问题等等也不易解决。因此,比拟完善的阻尼器大多做成双筒结构,可克服上述单筒阻尼器之缺乏,提高阻尼性能。为了适应汽车高速、舒适、平安的开展需要,国外一些汽车厂商、研究机构一直致力于新型减振器的研究、开发,现将有关情况介绍如下。减振器充气式减振器是60年代以来开展起来的一种新型减振器,按结构分为单筒式、双筒式,按工作介质 油和气 贮存方式分为油气分开式和油气混合式。图1-4是一种单筒油气分开式充气减振器。其结构特点是在缸筒的下部装有一个浮动活塞2,在浮动活塞与缸筒一端形成的密闭气室1中
14、,充有高压 23MPa 的氮气。在浮动活塞的上面是减振器的油液。浮动活塞上装有大断面的O形密封圈,它把油和气完全分开。工作活塞7上装看随其运动速度大小而改变通常截面积的压缩阀4和伸张阀8。此二阀均由一组厚度相同,直径不等,由大到小而排列的弹性阀片组成。当车轮上下跳动时,减振器的工作活塞在油液中作往复运动。使工作活塞的上腔与下腔之间产生油压差,压力油便推开压缩阀或伸张阀而来回流动,从而产生拉伸或压缩阻尼力。由于活塞杆的进出而引起的缸筒贮油容积的变化,由浮动活塞的上下运动来补偿。这种充气式减振器的优点是:1结构简单,本钱低。2油气分开,消除了油的乳化现象。这种充气式减振器的优点是:长度较长,对于活
15、塞杆直径大、行程大 即贮油缸容积变化大 的减振器不太适合。双筒式充气减振器一般采用油气混合式,其结构与普通双筒减振器根本相同。图 1-4所示减振器只是在贮液筒内充0.4lMPa的氮气,当活塞杆向外抽出时,高压气体就压迫贮油缸下部的油液通过补偿阀进入工作缸内。由于充气式减振器活塞杆拉伸时,需补偿的油液上存在一个较大的气压,保证了减振器高频振动时的补油及时,从而消除了减振器的外特性高频畸变、空程、及噪声等问题。同时也可防止汽车停车时减振器不用,油液泄漏使得空气进入工作缸内而产生所谓的“早晨病调式减振器如图1-5所示为阻力可调式减振器示意图,装有这种减振器的悬架系统采用了刚度可变的空气弹簧,其工作过
16、程是,当汽车的载荷增加时,空气囊中的气压升高,那么气室内的气压也随之升高,而膜片向下移动与弹簧3产生的压力相平衡。与此同时,膜片带动与它相连的柱塞杆4和柱塞5下移,使得柱塞相对空心连杆2上的节流孔7的位置发生变化,结果减小了节流孔的通道截面积,从而增加了油液流动阻力。反之,当汽车载荷减小时,柱塞上移,增大了节流孔的通道截面积,从而减小了阻尼力,因此到达了随汽车载荷的变化而改变减振器阻力的目的。 这种减振器将有可能用于高档大客车或高级轿车上。振器如图1-6所示为自适应式减振器示意图,它是采用电流变体智能材料来实现调节阻尼力大小的。其工作机理是:电流变体流体在外加强电场作用下,它的流变性会发生突变
17、,由流动的低粘度的液体变为难流动的高粘度塑性类固体。而当撤去外加电场后,又可在瞬间内恢复到液态。这种减振器的结构型式与单筒充气式减振器相似,在减振器下部设有一浮动活塞,形成一个密闭气室,内充有高压 23MPa 的氮气,在浮动活塞的上部为电流变流体。伸张和压缩过程可以共用一个阻尼通道。其阻尼力的大小是通过改变电场强度使流体粘度改变而实现的。振器 目前广泛采用的液力减振器属于被动型减振器,减振器结构及参数一经确认,它的阻尼特性也就随之固定了。自70年代以来,国外一直致力于主动悬架研究,己经取得了很大进展。研究成果已在一些高级轿车上得到了应用。主动悬架分全主动悬架和半主动悬架。全主动悬架以一个液压缸
18、代替弹簧和减振器,液压缸的阻尼力和位移是通过将反应回来的代表车身的绝对速度,以车身与路面之间的相对位移的电信号输入到一个控制液压缸的伺服阀而实现的。第二章 减振器设计理论及结构设计减振器的外特性,是指减振器伴随悬架弹性元件的相对运动速度或位移,与之相应产生的工作阻尼力之间的关系,通常我们分别称之为速度特性和示功特性。为悬架系统配置适当的减振器,实际上就是根据悬架系统的振动特性,匹配适当的减振器外特性,因此研究减振器的外特性设计,首先要研究汽车及悬架系统的振动特性,同时它也是进行减振器试验的理论依据。 动模型 汽车是一个复杂的振动系统,为了分析问题的方便,将其简化成接近实际情况的单质量系统的自由
19、振动,图2-1是分析车身振动的单质量系统模型,它是由车身质量和弹簧刚度K,减振器阻尼系数为的悬架组成。车身垂直位移坐标z的原点取在静力平衡位置,根据牛顿第二定律,得到描述系统运动的微分方程为: 2-1式中:悬架质量或簧载质量;减振器阻尼系数;悬架质量垂直振动加速度;悬架质量垂直振动速度;位移量;悬架刚度;由下式计算 2-2为了便于分析,可将此货车车悬架结构简化为图2-2中:两减振器与驱动桥连接端距离,;两钢板弹簧中心线距离, 1000mm两车轮轮距,;安装角;减振器中心线与铅垂线的夹角,;车辆满载时的悬架簧载载荷,;悬架静变形,12.05cm;率、阻尼系数及阻尼比车身或悬架振动固有频率。为了检
20、验该系统的减振效果和分析弹簧的受力,那么需计算弹簧振子系统的振幅。对于粘性阻尼,其振幅由下式计算 2-3式中:频率比;为防止车辆悬架产生共振现象,应符合以下规定阻尼比;由下式计算 2-4临界阻尼系数。由下式计算 50447.77NS/m 2-5按图1、2和2-5式,悬架临界阻尼系数为。按计算式2-3,悬架质量M的振幅是阻尼比和频率的函数。减振器是悬架的主要阻尼元件。它与缓冲弹簧并联安装参见图2-2,按阻尼匹配原那么要求的阻尼比为 2-6对于越野车辆或战车,悬架结构为独立螺旋弹簧悬架,减振器复原行程阻尼系数一般为 2-7按式2-6式,此悬架复原伸张行程的阻尼系数现代车辆大局部均采用双向作用筒式减
21、振器。一般把复原和压缩行程阻尼系数,经验地作如下分配: 2-8按2-8式,悬架压缩行程阻尼系数为弹簧振子在震动平衡点处的悬架质量垂直振动速度,由下式计算 2-9式中:受迫振动的振幅。可按式2-3计算,悬架振幅为悬架质量垂直振动速度为悬架垂直振动速度下的额定复原阻力为额定压缩阻力为2.2减振器受力分析 对于非独立悬架,如钢板弹簧悬架、减振器只承受阻尼力,受力状况比拟简单,而对于独立悬架,减振器除承受阻尼力外,还将承受侧向力等,受力状况比拟复杂,本次设计题目为货车减震器设计,因选用钢板弹簧非独立悬架,现对减振器受力情况作一分析。在分析减振器及悬架系统受力时,应该考虑以下三种极限工况。1纵向力 牵引
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