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汽车液压减震器的设计(2)


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高科技产品研发

汽车液压减震器的设计
陈倩倩 , 胡肖琬玥 (西南交通大学机械工程学院 , 四川成都 611756) 摘 要 减震器的好坏对汽车的舒适性有着较大的影响。在我国的出租车行业中捷达车型占了较大的比重 , 本文针对 捷达车设计了一款双筒液压减震器 , 该减震器充

分满足设计要求 , 经济性比较好 , 值得推广。 关 键 词 汽车液压 ; 减震器 ; 设计 中图分类号 : U463 文献标识码 : A 文章编号 : 1671-7597(2013)13-0018-01

1 减震器的介绍
减震器是汽车悬挂系统中的重要组成部分 , 减震器用来抑 制弹簧吸震后反弹时的震荡和吸收路面冲击的能量 , 以改善汽 车行驶的平顺性。按产生阻尼的材料减震器可以分为液压式和 充气式减震器 , 这两种都是定阻尼减震器 , 还有一种应用于高 档汽车的可调阻尼减震器。目前国内外汽车普遍使用的是液压 减震器 , 液压减震器可分为单筒液压减震器和双筒液压减震器 , 双筒液压减震器在压缩和伸张状态都有设定好的阻尼力 , 稳定 性能较好 , 所以应用广泛。

3.3 最大卸载力的计算 最大卸载力就是当减震器活塞速度达到一定值时 ,减震 器打开卸载阀 , 此时活塞的速度就是卸载速度 , 此时活塞所受 的力即为最大卸载力。卸载速度 ν x = Aω a cos α ,式中 A 为 α 为减震器下横臂上的联接点到下 汽车振幅 ,取为 ±35mm ; 横臂与车身铰接之间的距离取为 780mm。由此可以计算得到

ν x = 0.163m / s 。最大卸载力 Fm = Cζν x , 式中 C 取为 1.5, 则:
Fm = 1.5 ×1688.9 × 0.163 = 412.9 N 。
3.4 工作缸直径和减震器活塞行程的确定 根 据 最 大 卸 载 力 进 行 工 作 缸 直 径 的 计 算。 由 公 式
m 。Fm 由 3.3 确定 ; p 为工作缸允许的最大压力值 , π p(1 ? λ ) 2 λ 为 连 杆 直 径 与 缸 筒 直 径 之 比 ,取 为 0.3。 则 取 为 3.5MPa ; d=17.5mm,依 据 QC/T491-1999 标 准 选 取 d=20mm,壁 厚 δ 取 2mm。根据减震器实际工作的最大行程以及查取标准值 , 减震 器活塞行程 l 取为 160mm。

2 双筒液压减震器工作原理
当汽车行驶过程中遇到颠簸时 , 车身与车轮之间会产生相 对移动。在车身远离车轮时 , 活塞向下移动 , 导致下腔的油液 由于压力升高经过流通阀而流入上腔。由于活塞杆的存在 , 上 腔容积的增加小于下腔容积的减小 , 使得部分油液推开压缩阀 进入储油缸筒。反之 , 当车身原理车轮是 , 下腔会产生真空 , 储油缸的油液推开补偿阀进入下腔。这些阀的节流作用对悬架 启动会的阻尼作用。

d=

4F

3 数据计算
查得捷达车的数据如下。
表 1 捷达车主要参数

3.5 连杆长度的计算 在减震器中 , 活塞杆用来承受压缩和拉伸载荷以及侧向力 , 并且活塞杆的表面粗糙度对对减震器油液的泄漏有着重要的影 响。要求其必须满足一定的强度、刚度以及表面粗糙度。经过 实验比较 , 材料选取为 45 钢 , 硬度值 300HB。 3.6 活塞及阀系尺寸的计算 活 塞 是 液 压 减 震 器 的 重 要 主 成 部 分 ,活 塞 的 宽 度 B= (0.6~1.0) d, 可以计算得 B=15mm。阀系主要包括伸张阀、 压缩阀、 补偿阀和流通阀。减震器的阀系均为单向阀 , 即只允许液压油 一个方向通过 , 而反方向时截止。单向阀的设计要求是正向是 流通性较好 , 反向截止时密封性较好。单向阀的开启压力一般 确定 , π [vs ] 设活塞有 6 个小孔 ,均匀布置。q 为阀系的流量 ,[vS] 为油液 由此可以计算出 df ≈ 5mm。 的平均速度 , 取为 6m/s。q=πd2v/4, 2 单个小孔的直径 do=2mm。 再由公式 πd f=6×πd2o, 为 0.03~0.05MPa。进出油口的直径可由公式 d f =
4q

长*宽*高/mm 轴距/mm 最小离地间隙/mm 整车质量/kg

4487*1706*1470 2603 120 1120

3.1 悬架静挠度的计算 fC= n= ①式中 FW=mg- 静止时悬架的刚度 , C- 悬架的刚度。 ②式中 n 为悬架固有频率。 , 取 n=1.2 可得 fC=172.4mm。

联立①②式可得 fC=

3.2 相对阻尼系数和阻尼系数的确定 相对阻尼系数 ξ 用来衡量簧上质量振动衰减的快慢。减 震 器 的 压 缩 过 程 和 伸 张 过 程 ξ 往 往 是 不 同 的。 在 压 缩 过 程 中 ξY 取 小 值 ,在 伸 张 过 程 中 ξS 取 大 值 ,一 般 ξY=(0.250.5)ξS。 相 对 无 摩 擦 的 悬 架 平 均 相 对 阻 尼 系 数 ξ 的 取 值 范 ξ +ξ 围 为 0.25-0.35。 取 ξY=0.4ξS,ξ=0.3, 而 ξ = S Y , 可 得 2 ξY=0.43,ξS=0.17。 减 震 器 的 阻 尼 系 数 ζ=2ξωms/cos2α, 其
= ω = 2π n ,n 为 固 有 频 率 由 3.1 知 ,取 为 1.2 ; mS 为 中 C M

4 材料选择
缸体采用 45 钢 , 调质处理 , 外表面涂漆 , 内表面精度等级 为5级; 活塞以及活塞杆的材料为 40Cr, 调质处理 , 表面高频 淬火 ; 缸盖采用 45 号钢 ; 表面阳极氧化处理浮动活塞采用 45 号钢。

α 减 震 器 安 装 角 度 ,一 般 取 为 30 ° ;由 此 求 得 簧上质量 ;

5 液压油的选择
液压油具有双重作用 , 一是左右传递能量的介质 , 二是作
(下转第21页)

ζ = 2 × 0.3 × 2π ×1.2 ×1120 / (4 × cos 2 30°) = 1688.9 NS / m 。
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硅谷

2013年第13期总第133期

Silicon valley
单位(KΩ) 。 将得到的数据绘制成曲线 , 如图 2。 感器电阻影响等 , 这些工作是在接下来的研究中需要完善的。 项目基金 本研究获得西南科技大学博士研究基金支持 ,项目编号 : 12zx7105。 参考文献 [1]郭冰,王冲.压力传感器的现状与发展[J].中国仪器仪表, 2009(05):72-75. [2]黄德超,黄德欢.碳纳米管材料及应用[J].物理学进展, 2004(03):274-288. [3]聂海瑜.碳纳米管的应用研究进展[J].化学工业与工程技 术,2004(05):34-38. [4]张锦文,李伟.碳纳米管压力传感器研究进展[J].功能材料 与器件学报,2011,17(3):253-257. 作者简介 黄楷焱(1992-),男,汉族,吉林省白山市人,现就读于 西南科技大学机械设计制造及其自动化专业,研究方向:机械 结构,智能材料等。

图 2 压力电阻曲线

5 结论
通过曲线可以看出 , 在一定范围内 , 随着压力的增加 , 传 感器的电阻近似呈线性趋势下降 , 证明此类纳米添加材料压力 传感器有理论可行性。未来此类传感器可用于深水 , 高压等环 境中 , 量程大 , 易维护 , 成本低廉 , 有着广阔的应用前景。限 于实验仪器精度问题 , 此研究没有再深一步探究硅胶基体体积 变化量对传感器电阻影响以及不同碳纳米添加材料含量下对传

(上接第19页)

年, 某一年限 , 某一省份里发生的事故单独进行按“事故类型” , “主要起因” , “事故严重程度” , “道路等级” , “事故后果” , “实 际车速”的统计分析。统计分析结果可以按直方图、折线图两 种形式输出。图 1 为测试阶段得到的基于 38 条危险品运输案例 的 05 至 08 年危险品运输交通事故后果分布折线图。

计数据结构时为了努力描述事故案例 , 设计了很多字段 , 使得 输入模块变得十分庞大 , 数据输入不是很方便 , 更加实用方便 的多层次的输入模块是本系统所欠缺。 3)功能单一 , 有关分析和复杂的计算功能较少 , 有待进一 步改进。 参考文献 [1]GB8567-88计算机软件产品开发文件编制指南[S].北京:中 国标准出版社,1988. [2]赵松涛.深入浅出SQL Server 2000系统管理与应用开发[M]. 北京:人民邮电出版社,2006:571-674.

3 数据结构和数据库设计
在该系统中 , 采用 SQL Server 2005 数据库 , 用于存储后台 信息。数据库结构如图 2 所示。

4 结论与展望
危险品运输交通事故管理系统牵涉到许多问题 , 研究中仍 然存在一些不足 , 功能有待进一步完善。 1)系统设计前的需求分析做得不够充分 , 有些问题没有结 合实际进行设计。限于经验 , 水平 , 条件的限制 , 设计的系统 结构还很不完善 , 与实际使用者的需求存在偏差。 2)各个功能模块的数据联系不够密切 , 数据存在冗余。设

作者简介 韩伟(1989-),男,汉族,江苏省南通市人,在读硕士研 究生,单位:长安大学,研究方向:交通安全。

(上接第18页)

为润滑剂润滑运动零件的工作表面。在选择液压油时应满足以 下几点要求 : 合适的粘度、粘温特性好 , 良好的润滑性 , 化学 稳定性和环境稳定性等。根据该减震器的设计要求选择 L-HFC 型号的液压油。

能自动地提高密封性能 , 且在磨损后具有自动补偿能力。此外 , O 形密封圈结构简单、密封性好 , 成本低、高低压均可使用。 本文设计了捷达车款的减震器 , 经检测满足设计要去 , 值 得推广。 参考文献 [1]王望予.汽车设计[M].机械工业出版社,2006. [2]齐晓杰,吴涛,安永东.汽车液压与气压传动[M].机械工业 出版社,2005. [3]周松鹤,徐烈恒.工程力学[M].机械工业出版社,2003. [4]谭刚,李华.KYB SL20减震器演算书[J].1998. [5]陈淑梅.液压与气压传动[M].2011.

6 密封圈的选择
密封装置是用来防止液压系统油液的内外泄露以及外界灰 尘的侵入 , 保证系统建立的所需的工作压力。密封装置的种类 很多 ,按密封部位的运动情况可分为动密封和静密封两大类。 常用的密封装置有 : 间隙密封、O 形密封圈、唇形密封圈以及 组合密封装置。在该减震器中选用 O 形密封圈。O 形密封圈一 般用耐油橡胶制成 , 截面为圆形。O 形密封圈随着压力的增加

硅谷

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汽车液压减震器的设计
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 陈倩倩, 胡肖琬玥 西南交通大学机械工程学院,四川成都,611756 硅谷 Silicon Valley 2013(13)

参考文献(5条) 1.王望予 汽车设计 2006 2.齐晓杰;吴涛;安永东 汽车液压与气压传动 2005 3.周松鹤;徐烈恒 工程力学 2003 4.谭刚;李华 KYB SL20减震器演算书 1998 5.陈淑梅 液压与气压传动 2011

本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_guig201313016.aspx


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