車輛底盤懸架減振器的選擇與校核

李斌 王引生

總裝備部工兵軍代局駐西安和蘭州地區軍代室

減振器是產生阻尼力的主要元件，其作用是迅速衰減汽車振動，改善汽車行駛平順性，增強車輪與路面的附著性能，減少汽車因慣性力引起的車身傾角變化，提高汽車操縱穩定性。減振器亦能夠降低部分動載荷，延長汽車使用壽命。重型載貨汽車底盤中比較常用的是雙筒式減振器，其阻力容易調整，結構簡單，價格便宜。本文將以雙筒式減振器為對象，著重介紹懸架減振器的選型與校核并示例分析。

一、減振器基本參數選擇

1.減振器阻力特性

油液流經節流閥產生的阻力應為節流閥兩側壓力差與承壓面積的乘積，壓力差p為：

式中：ρ——油液密度，kg/mm3；

Q——通過閥的流量，mm3/s；

a——節流孔面積，mm2；

Cd——流量系數；

α——與節流孔形狀和油液黏度有關的系數。

油液流經固定的節流孔產生阻力與油液流量即活塞運動速度的平方成正比，流經節流閥片的阻力與流量近似成線性關系。減振器阻力特性是由節流孔特性和節流閥片特性兩部分組成，如果能夠分別求出節流孔特性和節流閥片特性，就可以得到減振器組合的阻力特性。

2.減振器相對阻尼系數

通常根據汽車平順性、操縱性和穩定性的要求確定減振器的阻力特性。減振器阻力值能滿足汽車操縱性和穩定性要求，但不一定滿足汽車平順性要求；反之亦然。因此減振器阻力特性的選擇應按照所設計車型對汽車平順性、操縱性和穩定性進行綜合考慮。

減振器裝車后的基本參數，一般用相對阻尼系數表示，相對阻尼系數ψ為：

圖1 減振器的特性

式中：ψ——相對阻尼系數；

γ——減振器阻力系數（阻力特性的倒數），N?s/mm；

K——懸架剛度，N/mm；

M——質量系數，kg。

相對阻尼系數ψ≥1時，產生非周期運動，ψ很大時雖然能在共振區域很快衰減振動，但在非共振區域內激振增大。當ψ≤1時，產生周期振動，ψ很小時振動衰減很慢，共振振幅過大。一般相對阻尼系數ψ值在0.3～0.5范圍內，對于無阻尼的彈性元件取上限，彈性元件和懸架導向機構中存在阻尼時取下限。

為迅速衰減汽車振動又不把大的路面沖擊傳遞到車身上，一般把減振器拉伸和壓縮比按8:2～6:4的比例分配。雙筒式減振器由于結構特點，壓縮阻力不可能大。

選擇減振器阻力系數γ時，應考慮懸架導向桿比和減振器安裝角度的影響，減振器阻力系數γ應為：

式中：i——杠桿比，

α——減振器軸線與垂直線的夾角（°）；

ω——簧上質量固有振動頻率（Hz）。

二、減振器主要尺寸的確定

選擇減振器尺寸時主要考慮以下兩點：在工作速度范圍內油液壓力適當，能夠得到穩定的阻力值，容易保證油封的可靠性；減振器具有足夠的散熱面積，防止因油溫過高引起阻力衰減或減振器早期失效。

1.減振器工作缸徑的確定

可根據減振器最大拉伸阻力和最大允許壓力近似求出工作缸徑。

式中：D——工作缸徑，mm；

p——工作缸最大允許壓力，一般為3～4N/mm2；

Fmax——減振器最大拉伸阻力，N；

λ——減振器桿直徑與工作缸徑之比，雙筒減振器為0.4～0.5。

求出缸徑后，按照標準QC/T491-1999《汽車筒式減振器尺寸系列及技術條件》，選擇合適的標準工作缸徑。

減振器儲油缸直徑Dc=（1.35～1.57）D，工作缸和儲油缸壁厚一般取1.5～2.0mm。

2. 減振器連接形式與連接尺寸的確定

考慮減振器使用中擺動角度和隔振等因素，一般減振器兩端通過橡膠襯套或橡膠軟墊分別與車架、車橋（或懸架導向桿）連接。減振器端部連接型式和結構尺寸參照標準QC/T491-1999《汽車筒式減振器尺寸系列及技術條件》。布置減振器安裝位置時應考慮車輪跳動到極限位置時,減振器安裝角度變化引起的附加彎曲力矩給減振器帶來的影響，而且要校核極限行程是否在允許工作長度范圍內。

三、減振器選型示例

某型軍用越野汽車改進型是我軍武器裝備配套和保障的重要平臺。該車型前橋最大設計軸荷由6500kg提升到7500kg；整車越野裝載質量由7000kg提升到8000kg，需對前懸架減振器進行選型與校核。考慮到原車型的減振器滿足匹配，擬校核該款減振器是否滿足前橋軸荷增加后的使用要求。

已知：前鋼板彈簧剛度為302.9 N/mm；

前簧載質量為5160kg。

減振器阻力特性為生產廠家設計自定，在此不作驗算。

1.減振器相對阻尼系數ψ的選擇

為使振動迅速衰減，取ψ=0.4

2.減振器阻尼系數γ的確定

3.筒式減振器工作缸直徑的選擇

式中：v——卸荷速度，取0.3m/s；

p——工作缸最大允許壓力，取p=3.5Mpa；

λ——連桿直徑與缸筒直徑之比，取0.5。

計算得：

分析計算可知，減振器工作缸徑應不小于57mm。所選用的減振器的工作缸直徑為65mm，符合使用要求。

四、結束語

減振器的選型與匹配，關乎懸架系統的使用性能和整車行駛平順性。本文重點介紹了減振器基本參數的選擇和主要尺寸的確定，介紹了減振器使用性能相關差數的基本校核方法，為各類變型車設計及新車型開發提供了理論依據和設計參考。