雙筒充氣液壓減震器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

朱烽　曲姣沈陽(yáng)工學(xué)院機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院

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雙筒充氣液壓減震器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

朱烽曲姣
沈陽(yáng)工學(xué)院機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院

為改善汽車(chē)行駛過(guò)程的平順性并且衰減由路面不平所帶來(lái)的振動(dòng)，多會(huì)在汽車(chē)懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減振器。如今減振器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了很大的變化，本文通過(guò)研究減振器的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)，明確設(shè)計(jì)該型減振器的重要性和意義，并設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于小型汽車(chē)懸架的雙筒充氣液壓減振器。

雙筒式 減振器 阻尼系數(shù) 工作缸

1　概述

1.1研究目的及意義

汽車(chē)是一個(gè)由很多不同的模塊所組成的很復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，汽車(chē)性能的好壞與各個(gè)零部件的性能都有很大關(guān)系。在汽車(chē)的眾多系統(tǒng)中，減震器發(fā)揮了很大的作用，減震器的使用讓輪胎和汽車(chē)車(chē)身有了明確的運(yùn)動(dòng)，可以很快的讓汽車(chē)振動(dòng)變小，汽車(chē)輪胎就能緊緊的貼合地面，汽車(chē)的安全性和穩(wěn)定性就得到了很大的提升。

1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

可調(diào)阻尼減振器形式有很多種：應(yīng)變式減振器、頻率感應(yīng)式減振器、渦流感應(yīng)式減振器、電流變體可調(diào)阻尼減振器、磁流變體可調(diào)阻尼減振器、節(jié)流口可調(diào)阻尼減振器等。現(xiàn)在的研究方向主要是后三種。1995年德國(guó)試驗(yàn)了變流體減振器，使用傳感器然后通過(guò)電腦來(lái)分析路況，反饋給減震器后在0.0015s內(nèi)就自動(dòng)調(diào)節(jié)減振器的阻尼。我國(guó)的學(xué)者也研究過(guò)采用磁流體的減振器，只要變一下磁場(chǎng)的大小，減震油的粘度就會(huì)變，然后減震器的特性也就跟著變化了。學(xué)者們通過(guò)研究結(jié)果得出結(jié)論：

相同情況磁流體比電流變流體更好用；

以目前的水平來(lái)說(shuō)不大好用，可能發(fā)生故障率高，主要還是處在研究的階段，并不能大規(guī)模的實(shí)用在汽車(chē)上面。

2　汽車(chē)懸架系統(tǒng)及減震器工作原理的分析

2.1汽車(chē)懸架結(jié)構(gòu)與作用

懸架是指車(chē)架與車(chē)橋或車(chē)輪之間連接并傳動(dòng)的裝置的總稱，它用來(lái)傳遞在各個(gè)部件之間的力和力矩，懸架可以理解為讓汽車(chē)不論什么路況下都能懸在同高度的結(jié)構(gòu)。所以，他應(yīng)該可以減小并減弱路面的沖擊力，減小振動(dòng)以使汽車(chē)行駛更加平穩(wěn)，車(chē)上的人感覺(jué)更加舒適，貨物也不會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)收到損壞。

懸架系統(tǒng)的組成：彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、減振器、緩沖模塊、橫向穩(wěn)定器等。懸架將車(chē)架與車(chē)輪的連接在一起，懸架的結(jié)構(gòu)也影響整個(gè)汽車(chē)的使用性能。它是滿足汽車(chē)安全性和穩(wěn)定性的重要部件。

2.2雙筒式減震器的工作原理

汽車(chē)行駛過(guò)不平路面車(chē)輪向車(chē)身方向移動(dòng)時(shí)，簡(jiǎn)稱減震器處于壓縮工作階段，活塞在缸體內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)，活塞下面的油因?yàn)閴毫团艿交钊厦嫒チ恕Ｒ驗(yàn)榛钊麠U占用了很大一部分體積，所以下面腔的油明顯就太多了，于是一部分的油無(wú)處可去就會(huì)把底部的閥門(mén)打開(kāi)留到外筒。另一種情況就是減震器的伸張階段：活塞因?yàn)檐?chē)輪遠(yuǎn)離車(chē)身而在缸內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，活塞上面的減震油就會(huì)因?yàn)閴毫μ蠖旈_(kāi)活塞上的閥片流到下面去。由于剛剛壓縮行程流上去的油比較的少，所以這個(gè)時(shí)候上方的油并不能完全填滿下油腔，下腔油壓很低，于是外筒里面的油就在高壓氣體的推動(dòng)下進(jìn)入補(bǔ)充。

2.3優(yōu)點(diǎn)分析

雙筒式減振器使用范圍廣泛、生產(chǎn)制造成本低，可以使懸架結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，重量輕、性能穩(wěn)定，雙向作用且在各個(gè)工況下都有良好的穩(wěn)定性。

3　減震器的結(jié)構(gòu)分析

近代減震器已經(jīng)有了很多的結(jié)構(gòu)，大致可以分3個(gè)階段：

（1）內(nèi)部設(shè)計(jì)有各種形式的流量閥，這樣可以調(diào)節(jié)活塞上閥的流量，減震器的阻尼就可以分成好幾段。雖然這樣選擇的范圍就大了，但是汽車(chē)的安全穩(wěn)定性能就差了。

（2）內(nèi)部設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)改變開(kāi)關(guān)閥時(shí)的通孔數(shù)量來(lái)形成不同的阻尼力。一般分為3段不同速度：速度在 0.1m/s以下，由閥片上面的小通孔來(lái)產(chǎn)生阻力；速度在 0.1～1m/s左右的，減震油需要頂開(kāi)活塞上的的閥片，彈簧力就變成了主要的阻尼力，一般都工作在這個(gè)速度上面 ；速度大于1m/s，這個(gè)時(shí)候振動(dòng)應(yīng)該很大了，閥門(mén)應(yīng)該全都打開(kāi)阻尼由通孔的摩擦提供。

（3）內(nèi)部設(shè)計(jì)時(shí)采用相應(yīng)的傳感器，可以檢測(cè)減震器的活塞位置，從此判斷出路況。然后就可以自動(dòng)調(diào)節(jié)減震器的阻尼。汽車(chē)的安全性與舒適性都得到了很好的結(jié)合。

4　雙筒充氣液壓式減振器連接件的優(yōu)化

發(fā)展到如今，減振器連接方式有很多種，在此列舉主要的4種常用連接方式

（1）錐型吊環(huán)的減振器吊環(huán)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝方便，因?yàn)榧夹g(shù)相對(duì)落后，已經(jīng)不被采用。

（2）直吊環(huán)型連接方式，在實(shí)際生產(chǎn)制造中應(yīng)用廣泛，安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本文所設(shè)計(jì)減震器采用此種方式連接。

（3）X型銷(xiāo)吊環(huán)，工作穩(wěn)定性好但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，安裝拆卸不便。

（4）雙頭螺栓型連接件，同X型也具有工作可靠，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合本論文設(shè)計(jì)要求。

5　總結(jié)

在我國(guó)，筒式液壓減振器的研究水平還是不如國(guó)外，畢竟老外在機(jī)械方面比我們起步要早很多。我國(guó)生產(chǎn)的東西結(jié)構(gòu)比較單一，然后重要的是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并不多，大大小小的廠生產(chǎn)水平也良莠不齊，甚至為了降低成本還有偷工減料導(dǎo)致使用壽命很短。我們應(yīng)該要重視新型減震器的研制，畢竟減震器重要程度很高。我們不光要研究理論，還要提高機(jī)加工裝配等的工藝水平，從而減震器乃至整個(gè)汽車(chē)行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

曲姣（通訊作者），1987年06月出生，女，漢族，沈陽(yáng)工學(xué)院，教師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論。