汽车减振器的设计31832.docx
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1、毕 业 论 文(设 计)题目: 轿车减减震器的的设计 (英文文): 院 别: 专专 业: 姓姓 名: 学学 号: 指指导教师师: 日日 期: 轿车减振器的设计轿车减震器器的设计计摘 要本文设计出出适用于于中国一一般城市市道路使使用的双作用用筒式减减振器。首先,根根据轿车车的质量量算出减减振器的的阻尼系系数,确确定缸体体结构参参数,然然后建立立流体力力学模型型,先选定一条条理想的的减振器器标准阻阻尼特性性曲线,然然后利用用逼近理理想阻尼尼特性曲曲线的方方法,进进行各阀阀、系的的设计计计算;在此基基础上,设设计出整整个减震震器,并并对主要要部件的的强度进进行了校校核。关键词:双双作用筒筒式减振振器
2、;流流体力学学模型;理想特特性曲线线;强度度校核 CChinna . , . . . . . . : ; ; ; 目录. 绪论本课题设计计的目的的及意义义减振器国内内外是发发展状况况设计的主要要研究内内容. 减震器器阻尼值值计算和和机械结结构设计计相对阻尼系系数和阻阻尼系数数的确定定悬架弹性特特性的选选择相对阻尼系系数的选选择减振器阻尼尼系数的确确定最大卸荷力力的确定定缸筒的设计计计算活塞杆的设设计计算算导向座宽度度和活塞塞宽度的的设计计计算 小结. 减震器器其他部部件的设设计固定连接的的结构形形式 减震器油油封设计计 型橡胶密密封圈 锥形弹簧簧弹簧片和减减振器油油的选择择弹簧片的选选择减振器
3、油的的选择小结.减震器阀阀系设计计减震器各阀阀系流体体力学模模型的建建立伸张行程流流体力学学模型的的建立压缩行程流流体力学学模型的的建立 各阀系模模型的建建立伸张阀模型型的建立立.流通阀模模型的建建立压缩阀模型型的建立立补偿阀的力力学模型型减震器阻尼尼阀阀片片的挠曲曲变形模模型阀系的设计计阻尼阀的开开启程度度对减震震器特性性的影响响减震器的理理想特性性曲线的的确定阀系各结构构参数的的确定小结活塞杆的的强度校校核强度校核稳定性的校校核全文总结结及展望望参考文献致谢附录轿车减振器的设计. 绪论本课题设计计的目的的及意义义随着社会的的不断发发展,人人们对汽汽车的要要求也越越来越高高。包括有汽汽车的动
4、动力性、经经济性、制制动性、操操纵稳定定性、平平顺性、通通过性等等性能的的要求。减减震器是是安装在在车体与与负重轮轮之间的的一个阻阻尼元件件,其作作用是衰衰减车体体的振动动并阻止止共振情情况下车车体振幅幅的无限限增大,能能减小车车体振动动的振幅幅和振动动次数,因因而能延延长弹性性元件的的疲劳寿寿命和提提高人乘乘车的舒舒适性。长长期以来来,人们们对汽车车的平顺顺性一直直都在研研究,在在技术上上也有重重大的改改进革。减震器器是改善善汽车平平顺性的的最好途途径。一一个好的的减震器器能够使使车的寿寿命增长长,驾驶驶员操纵纵轻便,乘乘员更加加舒服。因外部条件件的不同同,对减减振器的的使用要要求也会会相应
5、的的不同。在在不同的的国家或或不同的的地区,他们各自的天气环境、道路建筑等都有着很大的区别。单一的减振器是可能都满足他们的性能要求。随着社会的发展,汽车市场出现了细分化。纯黑色的“福特”时代,早已经过去,针对各国道路交通情况,各国汽车生产商们开始生产有属于自己特色的汽车了。本文就是针对我国大多数城市道路情况,而进行研究设计的。减振器国内内外是发发展状况况为加速车身身振动的的衰减,改改善汽车车行使平平顺性,大大多数轿轿车的悬悬架内都都装有减减震器。减减震器和和弹性元元件是并并联安装装的。其其中采用用最广泛泛的是液液力减震震器,又又称筒式式液力减减振器,现现简称为为筒式减减振器。根根据结构构形式不
6、不同,减减振器分分为摇臂臂式和筒筒式两种种。而筒筒式减震震器工作作压力仅仅在,但但是它的的工作性性能稳定定而在现现代的汽汽车上得得道广泛泛的应用用。又可可以分为为单筒式式、双筒筒式和充充气筒式式三种。减减震器的的阻尼力力越大,振振动消除除得越快快,但却却使并联联的弹性性元件的的作用不不能充分分发挥;还可能能导致连连接件及及车架损损坏。通通常为了了保证伸伸张过程程内产生生的阻尼尼力比压压缩行程程内产生生的阻尼尼力大得得多,所所以伸张张阀弹簧簧刚度和和预紧力力比压缩缩阀大;在同样样油压力力作用下下,伸张张阀及相相应的通通常缝隙隙的同道道截面积积总和小小于压缩缩阀及相相应的通通常缝隙隙的通常常截面积
7、积总和。这这样也保保证了悬悬架在压压缩行程程内,减减震器的的阻尼力力较小,以以便充分分利用弹弹性元件件的弹性性来缓和和冲击;在伸张张行程内内,减震震器的阻阻尼力应应较大,以以求迅速速减振。由由于汽车车行驶的的路面状状况不同同,所用用的减震震器要求求也会有有所不同同。下面面简单介介绍几种种比较先先进的减减震器:.磁悬浮式式减震器器。磁悬悬浮减震震器的弹弹性介质质是两块块同极相相对的高高强度永永久磁铁铁。两磁磁铁间的的排斥力力即为减减震器的的弹性力力,它随随着两磁磁铁间的的距离减减小而增增大。它它具有很很好的非非线性刚刚度特性性,而且且可根据据负载自自动调整整弹簧刚刚度特性性及车身身高度,能能进一
8、步步改善汽汽车的行行驶平顺顺性;由由于城市市路况较较好,路路面对轿轿车车轮轮的冲击击绝大数数属于小小位移激激振,大大位移激激振较少少。这就就要求减减震弹簧簧的小变变形时较较软,而而大变形形时较硬硬,具有有非线性性刚度特特性。另另外,由由于汽车车的负载载在每次次行驶都都不相同同,车上上的水平平负载分分布不同同,这会会使车身身高度,水水平度发发生变化化。虽然然现在有有很多弹弹簧都能能满足这这些要求求,但是是磁悬浮浮减震器器的技术术要求比比油气弹弹簧低,维维护方便便,耐用用,这是是油气弹弹簧所不不及的。.橡胶减震震器。虽虽然说采采用橡胶胶作为隔隔振、吸声和和冲击的的弹性元元件,迄迄今至少少已有五五十
9、多年年的历史史了,但但是它的的作用是是得到肯肯定的。橡橡胶减震震器所采采用的弹弹性材料料减震震橡胶,属属于高分分子聚合合材料,具具有特殊殊的性能能,由于于软长的的链状分分子的排排列结构构,使得得不需要要很复杂杂的形状状就能获获得优良良的弹性性性能。在在一定范范围内,可可以把橡橡胶减震震器作为为线性看看。橡胶减减震器是是通过橡橡胶物体体的物理理变形来来吸收冲冲击振动动的,技技术上比比较成熟熟。.可调阻尼尼减震器器。可调调阻尼减减震器可可以分为为有级可可调阻尼尼减震器器和无极极可调阻阻尼减震震器,阻阻尼减震震器有两两种调节节方法,一一种是通通过改变变节流孔孔的大小小调节阻阻尼,另另一种是是通过改改
10、变减震震液的粘粘性调节节阻尼。它它们是根根据汽车车在路面面上的行行驶情况况,对减减震器的的阻尼进进行相对对应的调调节。 这种减减震器技技术要求求高,舒舒适性强强,平顺顺性好等等优点。但但是结构构复杂,成成本高,维维修费用用也高。 下面简单介介绍下,汽汽车悬架架系统中中广泛采采用的液液力减震震器。液液力减震震器的作作用原理理是,当当车架与与车身作作往复相相对运动动时,减减震器中中的活塞塞在缸筒筒内也是是往复运运动,于于是减震震器壳体体内的油油液便反反复地从从一个内内腔通过过一些窄窄小的空空隙流入入另一内内腔。此此时,孔孔壁与油油液间的的摩擦及及液体分分子内摩摩擦便形形成对振振动的阻阻尼力,使使车
11、身和和车架的的振动能能量转化化为热能能,被油油液和减减震器壳壳体吸收收,然后后散到大大气中。减振器与弹弹性元件件承担着着缓冲击击和减振振的任务务,阻尼尼力过大大,将使使悬架弹弹性变坏坏,甚至至使减振振器连接接件损坏坏。因而而要调节节弹性元元件和减减振器这这一矛盾盾。 () 在压压缩行程程(车桥桥和车架架相互靠靠近),减减振器阻阻尼力较较小,以以便充分分发挥弹弹性元件件的弹性性作用,缓缓和冲击击。这时时,弹性性元件起起主要作作用。 () 在悬悬架伸张张行程中中(车桥桥和车架架相互远远离),减减振器阻阻尼力应应大,迅迅速减振振。 () 当车车桥(或或车轮)与与车桥间间的相对对速度过过大时,要要求减
12、振振器能自自动加大大液流量量,使阻阻尼力始始终保持持在一定定限度之之内,以以避免承承受过大大的冲击击载荷。 在汽车悬架架系统中中广泛采采用的是是筒式减减振器,且且在压缩缩和伸张张行程中中均能起起减振作作用叫双双向作用用式减振振器,还还有采用用新式减减振器,它它包括充充气式减减振器和和阻力可可调式减减振器。 设计的主要要研究内内容本文的设计计是要满足足一般性性能要求求,具体体是:一一是要具具有一般般的舒适适性;二二是可以以满足中中国现代代一般城城市道路路的使用用要求;三能保保证有足足够的使使用寿命命;四是是在使用用期间保保证汽车车行驶平平顺性的的性能稳稳定。在在减振器器中,流流通阀和和补偿阀阀是
13、一般般的单向向阀,其其弹簧很很弱。当当阀上的的油压作作用力同同向时,只只要很小小的油压压,阀便便能开启启;压缩缩阀和伸伸张阀是是卸载阀阀,其弹弹簧较强强,预紧紧力较大大,只有有当油压压到一定定程度时时,阀才才能开启启;而当当油压降降低到一一定程度度时,阀阀即自行行关闭。根据它们不同的工作要求,各阀系设计计算和装配都有所不同。根据以上要要求,本本文设计计的基本本步骤有有)确定定减振器器的阻尼尼系数和和相对阻阻尼系数数;)计计算出各各机械结结构的主主要参数数,其中中包括缸缸筒、储储油缸筒筒、活塞塞杆导向向座和活活塞的尺尺寸设计计计算;)在总总体参数数出来以以后,就就对减振振器连接接结构、密密封结构
14、构的设计计,弹簧簧片以及及减振器器油的选选择等;)总体体参数确确定后,建建立各阀阀系的力力学模型型、各阀阀系模型型以及阻阻尼阀阀阀片的挠挠曲变形形模型,完完成各阀阀系的设设计计算算。)完完成设计计计算后后,对主主要受力力部件进进行校核核验证。. 减震器器阻尼值值计算和和机械结结构设计计相对阻尼系系数和阻阻尼系数数的确定定2.1.11悬架弹性性特性的的选择 在前轮或或后轮上上,把前前、后轮轮接地点点垂直方方向的载载荷变化化和轮心心在垂直直方向的的位置变变化量关关系称为为悬架系系统的弹弹性特性性。如图图所示,在在任一载载荷状态态下,该该点曲线线的切线线斜率,就就是该载载荷下的的悬架刚刚度。在在满载
15、状状态下,弹弹性特性性曲线的的切线斜斜率便是是满载悬悬架刚度度。在满满载载荷荷下可以以确定车车轮上、下下跳行程程,两者者之和称称为车轮轮行程。 图图 悬架弹弹性特性性设悬架刚度度为,簧簧上质量量为,则则根据下下式可求求系统的的固有振振动频率率: 车轮上下跳跳动行程程的一般般范围是是:上跳跳行程,下跳跳动行程程。悬悬架垂直直刚度随随车辆参参数而不不同,换换算成系系统固有有振动频频率为 .由于我设计计的是轿轿车减振振器,主主要是用用于城市市一些比比较好的的路面上上。所以以,轿车车在行驶驶时路面面激起振振动频率率会相对对比较高高。所以以取减振振器系统统固有频频率,而而12200kkg,则则根据上上式
16、2.1.22相对阻阻尼系数数的选择择减振器在卸卸荷阀打打开前,减减振器中中的阻力力与减振振器振动动速度之之间有如如下关系系 ()式中,为减减振器阻阻尼系数数。图示出减减振器的的阻力速度特特性图。该该图具有有如下特特点:阻阻力速速度特性性由四段段近似直直线线段段组成,其其中压缩缩行程和和伸张行行程的阻阻力速速度特性性各占两两段;各各段特性性线的斜斜率是减减振器的的阻尼系系数,所所以减振振器有四四个阻尼尼系数。在在没有特特别指明明时,减减振器的的阻尼系系数是指指卸荷阀阀开启前前的阻尼尼系数而而言。通通常压缩缩行程的的阻尼系系数与伸伸张行程程的阻尼尼系数不不等。)阻力一位位移特性性 )阻力力一速度度
17、特性图 减振振器的特特性汽车悬架有有阻尼以以后,簧簧上质量量的振动动是周期期衰减振振动,用用相对阻阻尼系数数的大小小来评定定振动衰衰减的快快慢程度度。的表表达式为为 ()式中,为悬悬架系统统垂直刚刚度;为为簧上质质量。式()表表明,相相对阻尼尼系数的的物理意意义是:减振器器的阻尼尼作用在在与不同同刚度和和不同簧簧上质量量的悬架架系统匹匹配时,会会产生不不同的阻阻尼效果果。值大大,振动动能迅速速衰减,同同时又能能将较大大的路面面冲击力力传到车车身;值值小则反反之。通通常情况况下,将将压缩行行程时的的相对阻阻尼系数数取得小小些,伸伸张行程程时的相相对阻尼尼系数取取得大些些。两者者之间保保持 ()
18、的关系系。 设计时,先先选取与与的平均均值。对对于无内内摩擦的的弹性元元件悬架架,取;对对于有内内摩擦的的弹性元元件悬架架,值取取小些。对对于行驶驶路面条条件较差差的汽车车,值应应取大些些,一般般取;为避免免悬架碰碰撞车架架,取。根据以上所所述:取取 2.1.33减振器器阻尼系系数的确确定减振器阻尼尼系数。因因悬架系系统固有有振动频频率,所所以理论论上。实实际上应应根据减减振器的的布置特特点确定定减振器器的阻尼尼系数。例例如,当当减振器器如图、三三种安装装时,我我选择了了如图所示安安装。减减振器阻阻尼系数数用下式式计算图 减振振器安装装位置所示安装装时,减减振器的的阻尼系系数占用用下式计计算
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