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减震器原理


减振器原理
一.工作原理
减振器功能 对因路面不平或驾驶条件差而引起向车身传递的振动进行阻尼。 快速消除由地面引起的轴和车轮的振动,保证车轮随时抓地,从而保证车辆 的转向和刹车功能。 减振器在一方面必须支持汽车的安全行驶功能,比如抓地、刹车和加速等。 另一方面, 为获得最大可能的舒适度,它又必须尽可能地把振动的传递降低到最 低水平。 工作原理 悬架系统中由于弹

性元件受冲击产生振动,为改善汽车行驶平顺性,悬架中 与弹性元件并联安装减振器, 为衰减振动,汽车悬架系统中采用减振器多是液力 减振器,其工作原理是当车架(或车身)和车桥间受振动出现相对运动时,减振 器内的活塞上下移动, 减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入 另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼 力,使汽车振动能量转化为油液热能,再由减振器吸收散发到大气中。在油液通 道截面不变时, 阻尼力随车架与车桥 (或车轮) 之间的相对运动速度增减而增减, 并与油液粘度有关。 弹性元件和减振器承担着缓冲击和减振的任务,阻尼力过大,将使悬架弹性 变差,甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾: (1) 在压缩行程(车桥和车架相互靠近),减振器阻尼力较小,以便充分发挥弹 性元件的弹性作用,缓和冲击。这时,弹性元件起主要作用。 (2) 在悬架伸张行程中 (车桥和车架相互远离) , 减振器阻尼力应大, 迅速减振。 (3) 当车桥(或车轮)与车桥间的相对速度过大时,要求减振器能自动加大液流 量,使阻尼力始终保持在一定限度之内,以避免承受过大的冲击载荷。

二.独立悬架原理
悬挂是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称, 悬架的主 要 作 用 是 传 递 作 用 在 车 轮 和 车 身 之 间 的 一 切 力 和 力 矩 . 独立悬挂系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬挂系统悬挂在车架或 车身下面的。其优点是:质量轻,减少了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面 附着力;可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适性;可以使发动机位置降低,

汽车重心也得到降低,从而提高汽车的行驶稳定性;左右车轮单独跳动,互不相 干,能减小车身的倾斜和振动。不过,独立悬挂系统存在着结构复杂、成本高、 维修不便的缺点,同时因为结构复杂,会侵占一些车内乘坐空间。 非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连, 车轮连同车桥一 起通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身的下面。 非独立悬挂系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定 位变化小的优点, 但由于其舒适性及操纵稳定性都相对较差,在现代轿车中只有 成本控制比较严格的车型才会使用,更多的用于货车和大客车上。

三.承载式车身原理
承载式车身的汽车有刚性车架,又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上, 用弹性元件联接。 车架的振动通过弹性元件传到车身上,大部分振动被减弱或消 除,发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力,在坏路行驶时对车身起到保护作用, 因此车厢变形小,平稳性和安全性好,而且厢内噪音低。但这种非承载式车身比 较笨重,质量大,汽车质心高,高速行驶稳定性较差。承载式车身的汽车没有刚 性车架,只是加强了车头,侧围,车尾,底板等部位,车身和底架共同组成了车 身本体的刚性空间结构。 这种承载式车身除了其固有的乘载功能外,还要直接承 受各种负荷。这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度,质量小,高度 低,汽车质心低,装配简单,高速行驶稳定性较好。但由于道路负载会通过悬架 装置直接传给车身本体, 因此噪音和振动较大。非承载式车身和承载式车身都有 优缺点,使用在不同用途的汽车上。一般而言,非承载式车身用在货车、客车和 越野车上,承载式车身一般用在轿车上,现在一些客车也采用这种形式。

四.减振器主要特性与减振器油的关系
减振器示功试验 减振器总成的示功试验主要是检验减振器的装配是否达到了减振器设计时 的阻力特性。 减振器的阻力特性在减振器的性能中占相当重要的位置,它与减振 器油的粘度的稳定性有主要的关联。 减振器的速度特性 速度特性是用来评价减振器油的重要性能指标, 用来评价减振器内部是否有 空气,一旦空气进入油中,空气和油呈泡沫状,油便会成弹性体,压缩时示功图 便会出现畸形。 减振器的泡沫特性 泡沫化是影响减振器的示功出现畸变的关键因素, 通过记录减振器示功图中 的乳化性能曲线可以很好地说明减振器的实际工作状况, 理想的乳化性能曲线是 随着升温,力逐渐减小,向上死点和向下死点方向力的变化曲线无干扰,不理想 的乳化性能曲线是在压缩过程中, 在速度增加的情况下, 力的干扰也一直在增加, 尤其是在朝下死点方向,这是由于减振器泡沫特性能不理想导致的。

影响减振器油乳化的因素是减振器设计的散热设计, 减振器腔内空气高低的 确定,减振器液乳化能力等。 由于表面活性剂的作用,使本来不能混合到一起的两种液体能够混到一起的 现象称为乳化现象 具有乳化作用的表面活性剂称为乳化剂.乳化机理:加入表面活性剂后,由于 表面活性剂的两亲性质,使之易于在油水界面上吸附并富集,降低了界面张力,改 变了界面状态,从而使本来不能混合在一起的"油"和"水"两种液体能够混合到一 起,其中一相液体离散为许多微粒分散于另一相液体中,成为乳状液. 温度特性 减振器不是在一个恒定的温度环境中工作的, 温度特性其实就是在各种温度 环境下的阻力与标准温度下的阻力的比值。 它反映了减振器在各种温度下的各种 状况的差异。

减振器油性能要求
适宜的粘度 减振器油的粘度影响减振器在各种速度下阻尼力的大小, 选择何种粘度的油 品应该由减振器生产厂家根据减振器要求而定。 良好的低温流动性能 车辆会在各种温度条件下使用,极端条件下使用温度甚至低于-40℃,因此 要求减振器油在低温时仍然具有良好的流动性能, 保证减振器的使用性能不受影 响。 优异的空气释放性能 减振器的速度特性要求油品具有好的空气释放性能,否则就会影响减振效 果,如油品中的空气不能够及时释放出来,在压缩时首先会压缩空气,减振器就 会做无用功,另外气泡在高压下如果破裂,减振器便会有很大的噪音,高压的气 体也会冲击内壁,出现气蚀。 突出的抗泡沫稳定性 减振器抗泡沫特性要求油品具有突出的抗泡沫性能, 在使用过程中对减振器 而言会出现高温和高压, 高温和高压会使减振器油乳化, 影响减振器的使用性能, 而且还可能产生噪音。 良好的粘温性能与剪切稳定性 良好的粘温性能保证油品在各种温度下都保持适宜的粘度, 从而保证了减振 器性能的稳定性。 在使用过程中油品会不断的受到剪切作用,要求油品不能因为 剪切作用出现粘度的丧失。 橡胶相容性 避免由于橡胶密封和老化的原因造成的油品泄露和渗漏。 热稳定性能 减振器油和减振器是同寿命,要求油要有较长的使用寿命,因此要求油品具 有良好的热稳定性能,不能因氧化而变质。 防腐蚀性能 与减振器油接触的金属有钢,铜,铬,粉末冶金以及锌,铝合金等,油液接

触这些材料,不应使其产生腐蚀现象。 液压减振器中的液体由矿物油加特殊的添加剂构成。 由于减振器在运行中持 续的节流运动, 减振器油应有很好的剪切强度, 而只有矿物油具有这种剪切强度。 减振器的内部零件需要很好的润滑。另外,减振器油应该在其工作的整个温度范 围内具有很低的气穴倾向, 这样才能使噪音和乳化尤其在高速时,维持在最低水 平。

四.套筒式减振器结构
在双筒式减振器中,内筒和外筒构成了两个腔:内筒内部为工作腔,内筒和 外筒之间为贮油腔。活塞和活塞杆在工作腔内运行。 内筒和外筒之间的环形的贮油腔平衡由于活塞杆运动导致的工作腔内的油 量变化。贮油腔内时减振器油和压力为 0.6~0.8MPa 的气体。活塞杆的拉伸和复 原运动导致贮油腔内的气压降低或升高以及油量的交换。 减振器中有两个阀:活塞阀和底阀。它们是由弹簧片、锥形弹簧以及带有节 流小孔的阀体构成的系统。 当汽车悬挂复原时,活塞阀通过阻止其上部的油往下 部流动而独自承担复原阻尼功能,这样可以降低活塞向上的速度。工作腔内需要 的油通过底阀的回油孔不受限制地从贮油腔获得补充。当汽车悬挂被压缩时,底 阀决定阻尼(有时活塞阀也可以限制一部分流量从而起到辅助作用)。同进入工 作腔的活塞杆体积相等的油流入储油腔,底阀通过阻止油的流动而降低运动速 度。活塞阀也可以根据阻尼力要求和结构设计产生小部分阻力。 工作腔上部的活塞杆部分是密封的。 很少量的减振器油可以通过导向进入导 向和油封之间从而对活塞杆和油封唇口起润滑作用。油封由两个密封元件组成。 一个弹簧圈把油封下部唇口紧紧地压在活塞杆上。 为了保证润滑效果, 油封上设计了两个相距 0.5mm 的密封边,这种设计在另 一方面也提高了油封的寿命。上部的密封由所谓的“防尘唇”来完成,它可以阻 止异物或灰尘进入油封或减振器。 两部分密封元件均为弹性以吸收公差允许范围 内的切向运动和整个减振器的变形。另外还有一个防尘罩,它可以防止垃圾进入 减振器,也可以避免石块打击油封。 复原和压缩限位器 复原和压缩限位器用来限制减振器的行程范围, 在很多情况下也对轴的运动 产生限位,所以必须承受很高的载荷,这一点在设计中要得到充分考虑。绝大多 数情况下限位器的材料是很硬而且弹性变化指数递增的弹簧, 它可以设计成带材 料阻尼和不带材料阻尼两种形式。在少数场合,尤其进行复原限位时,也可以采 用液压阻尼限位。 复原和压缩限位器一般要在强烈激振时(比如行驶过一个凹坑或石块时)对 减振器进行柔性的限位。 它在一方面对汽车零部件起保护作用,另一方面也可以 降低噪音。 车辆地盘应该设计成有足够的行程,其弹性系数和阻尼系数及其匹配 应相适适当设计,使得限位器仅在极端的情况下才起作用。 弹性复原限位器安装在连杆上,由焊接或压铆在连杆上的法兰环支撑。当进 行复原限位时, 限位器直接压在导向器上对整个减振器复原产生阻力。弹性的复 原限位器可以由一个、也可以由多个尺寸不同的零件组合构成。


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