微型商用車減振器阻尼匹配計算

2018-08-29 07:21:06鐘彬伍初東

汽車實用技術 2018年15期

鐘彬，伍初東

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，廣西柳州 545000；2.湖南湖大艾盛汽車技術開發有限公司，湖南長沙 410205）

引言

汽車減振器是懸架系統中的重要部件，能有效地衰減簧上和簧下質量的振動，提高車輛行駛平順性和操縱穩定性。在車輛中，應用最多的是筒式液壓減振器，其阻尼力主要是由減振器閥系參數決定的。對于不同車輛類型或同一車輛的前、后輪都需要不同的阻尼特性的減振器。

1 減振器外特性解析

工程上減振器外特性曲線大致可以用三段線性特性來描述[1]：開閥前、開閥后、開閥至最大，如圖1所示：

1）OK段——反映車輛在較好的路面運行，路面低頻激勵工況，確保平順性要求的減振器阻尼匹配要求。K點稱為開閥點，OK段的開閥阻尼系數可視為減振器常通孔節流，開閥點通常是在規范速度 0.2～0.3m/s下選擇的，因此定義0.3m/s為減振器阻力值大體接近外特性第一個線性段的阻尼系數。

2）KK′段——反映車輛在中間行駛頻區工況下所需要的減振器匹配阻尼，兼顧平順性和安全性德需要，一般實施軟阻尼，因此該段阻尼變得較小。這個工況下的激振頻區的高限已接近車輪共振區，但尚未達到車輪共振區。

3）K′K″段——減振器中的閥開度達到最大，再次形成固定通道節流。這個線性段提供硬阻尼，以適應車輛行駛安全性的阻尼匹配需要。

在給定的行程和頻率條件下，與一個非線性減振器相比，吸收同樣能量的線性減振器的線性阻尼系數，稱為等效線性阻尼系數。用它可以解決非線性減振器如何用等效方法引入線性阻尼系數的計算即量化問題。

圖1 減振器外特性分段線性示意圖

2 阻尼匹配原則

根據振動理論及工程實踐經驗，可以從以下三點來匹配懸架系統減振器的阻尼值：

1）懸架系統等效阻尼比平均值ψ平均=0.25～0.35；

2）復原行程相對阻尼比ψf=0.25～0.5(或者 0.2～0.45)；

3）壓縮行程與復原行程相對阻尼比ψy/ψf=0.25～0.6。

乘用汽車的懸架系統阻尼比等效平均值ψ平均值通常在ψ平均=0.25～0.35范圍內變化，即

壓縮行程與復原行程相對阻尼比的比值ψy/ψf推薦0.25～0.6范圍，即

聯合式（1）（2）解得：

在減振器匹配設計時，先按式（1）推薦范圍選定v=0.3m/s，0.52m/s對應的阻尼比等效平均值ψ平均，再按式（2）推薦范圍選擇合適的壓縮行程與復原行程相對阻尼比的比值ψy/ψf，最后由懸架系統的阻尼匹配式（3）（4）可以求得v=0.3m/s，0.52m/s對應的等效阻尼系數c和阻尼力P[2]；由反求驗算可知，減振器在0.3m/s和1.0m/s下的等效線性阻尼系數的平均值與0.52m/s下的等效線性阻尼系數相等[3]，如式（5）所示，利用式（5）即可求出v=1.0m/s下的等效阻尼系數c1.0和阻尼力P1.0。

式中，P為阻尼力（N）；c為懸架減振器的等效阻尼系數（Ns/m）；v為運動速度（m/s）；ψ為懸架系統相對阻尼阻尼比； k為懸架剛度（N/m）；m為懸架簧上質量（kg）；i為杠桿比，i=m/n（如下圖2、3所示），β為減振器軸線與鉛垂線的夾角，如下圖2所示：

一般來說，壓縮行程時的懸架阻尼比要小于復原行程，因為在壓縮行程，應盡量減小減振器對地面沖擊的傳遞能力，以便充分利用彈性元件的緩沖作用，如果不適當地選擇了高系數值，就相當于過分增大了懸架剛度，使車輛的平順性變壞。在確定了ψ值之后，可由式（4）確定減振器的阻尼系數。因此，確定ψ值是減振器設計的原始技術條件。