摩托車液壓減震器設(shè)計(jì)【雙筒式液壓減震器】
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..大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
題 目： 摩托車液壓減震器設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： ..
姓 名： ..
指導(dǎo)教師： ..教授
完成日期： 2012-5-17
目錄
第1章 緒 論 1
1.1 選題的目的和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3研究的主要內(nèi)容及方法 3
第二章 摩托車減震器示功特性分析 3
2.1液壓減震器的機(jī)構(gòu)及工作原理 3
2.2系統(tǒng)組成 4
2.3建立模型 5
2.3.1摩托車減震器的動(dòng)力學(xué)模型 5
2.3.2摩托車減震器示功圖測(cè)試模型 6
2.4摩托車減震器示功圖 6
2.4.1簡(jiǎn)化測(cè)試模型的示功圖 6
2.4.2實(shí)測(cè)示功圖分析 7
第三章 雙筒式液壓減震器的設(shè)計(jì) 9
3.1 雙筒式液壓減震器的設(shè)計(jì)參數(shù) 9
3.2 雙筒式減震器參數(shù)和尺寸的確定 10
3.2.1 減震器工作缸直徑D的確定 10
3.2.3 液壓缸壁厚、缸蓋、活塞桿和最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的計(jì)算 12
3.2.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
3.2.5 活塞及閥系的尺寸計(jì)算 20
3.2.6密封元件和工作油液的確定 24
總結(jié) 27
致 謝 28
參 考 文 獻(xiàn) 29
摩托車液壓減震器設(shè)計(jì)
摘要 為改善車輛行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減震器，為衰減震動(dòng)，車輛懸架系統(tǒng)中采用減震器多是液力減震器，其工作原理是當(dāng)車架(或車身)和車橋間受震動(dòng)出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減震器內(nèi)的活塞上下移動(dòng)，減震器腔內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)腔經(jīng)過(guò)不同的孔隙流入另一個(gè)腔內(nèi)。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對(duì)震動(dòng)形成阻尼力，使車輛震動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為油液熱能，再由減震器吸收散發(fā)到大氣中。在油液通道截面和等因素不變時(shí)，阻尼力隨車架與車橋(或車輪)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度增減，并與油液粘度有關(guān)。
發(fā)展到今天減震器的結(jié)構(gòu)有了很大的改變，性能也有了極大的提高。通過(guò)對(duì)減震器的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)的深入了解，明確了設(shè)計(jì)該型減震器的重要性和意義，并設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于微型車輛懸架的雙筒油壓減震器。本文研究的主要問(wèn)題如下：
（1）對(duì)雙筒式油壓減震器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定減震器的類型、布置形式、安裝角度和選用數(shù)量，這是進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
（2）對(duì)雙筒式油壓減震器的尺寸設(shè)計(jì)，尺寸設(shè)計(jì)的過(guò)程主要包括相對(duì)阻尼系數(shù)以及最大卸荷力的確定，減震器工作缸、活塞、活塞桿、閥系以及相關(guān)零部件的尺寸計(jì)算。
（3）完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸設(shè)計(jì)后應(yīng)對(duì)減震器的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行校核，校核的結(jié)果應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
本文的研究成果對(duì)減震器的進(jìn)一步研究有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用意義，本文提出的優(yōu)化方案為實(shí)際的生產(chǎn)制造提供一定的理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：油壓式； 減震器； 優(yōu)化；阻尼系數(shù)；工作缸
ABSTRACT The shock absorber is an important constituent of automobile suspension; it has a big change in the structure of the shock absorber until now. The performance also had big enhancement. Through the deep understanding of the history and tendency of the shock absorber, we make clear the importance and significance of the designing of the shock absorber, and design a kind of shock absorber which is applied to the suspension of the compact car. The main problems discussed in this paper are as follows:
（1）The design to the structure of the gasification type shock absorber. It mainly determines the types of the shock absorber, layouts, the angle of installing and the quantity of selecting, these are the foundation of the designing of the sizes.
（2）The design to the size of the gasification type shock absorber. It includes relative damping coefficient, the determination of the biggest discharge strength, and the computing of the sizes of work cylinder, piston, connecting rod, valve and related spare parts.
（3）After completing the structural design and the designing of the sizes, the shock absorber intensity and the stability should be checked, the results should conform to the country related technical standards.
In this paper, the results of research has important theoretical and practical significance on the shock absorber’s further study, the optimal scheme which put forward in this paper has provided the certain theoretical basis for the manufacturing of the reality production.
Key words: Type；Shock Absorber；Optimization；Damping Factor；Work Cylinder
29
第1章 緒 論
1.1 選題的目的和意義
中國(guó)摩托車工業(yè)自上世紀(jì)九十年代開始快速發(fā)展，已經(jīng)連續(xù)13年位居世界產(chǎn)量第一。摩托車產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，年產(chǎn)值大約占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的1％，在生產(chǎn)企業(yè)集中的地區(qū)，摩托車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為該地的支柱產(chǎn)業(yè)。減震器作為摩托車的組件，為人們?cè)隈{駛摩托車過(guò)程，保障安全、舒適性起了重大作用，具有研究意義。
隨著國(guó)內(nèi)一些城市的“禁摩”是不是意味著中國(guó)摩托車行業(yè)已是“夕陽(yáng)行業(yè)”？答案是否定的。中國(guó)摩托車行業(yè)廣闊的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已由城市轉(zhuǎn)向農(nóng)村，而摩托車具有交通工具、生產(chǎn)工具、休閑工具“三位一體”的巨大優(yōu)勢(shì)和旺盛需求，是“新農(nóng)民”擴(kuò)大行動(dòng)半徑、運(yùn)輸農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、改善生活質(zhì)量的最佳選擇之一。時(shí)下，由于有建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的“國(guó)策”支持，在“老農(nóng)村”向“新農(nóng)村”轉(zhuǎn)型的建設(shè)過(guò)程中，在“舊農(nóng)業(yè)”向“新農(nóng)業(yè)”升級(jí)的發(fā)展變革間，在“土農(nóng)民”向“新農(nóng)民”進(jìn)步的社會(huì)大潮下，由于公共財(cái)政傾斜、農(nóng)村基礎(chǔ)建設(shè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、農(nóng)民收入提升等“利好”不斷，使得包括生活消費(fèi)品、住宅消費(fèi)品、能源消費(fèi)品、交通消費(fèi)品、休閑消費(fèi)品等在內(nèi)的各種消費(fèi)需求被大面積“激活”，處于空前旺盛的“后發(fā)”增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。伴隨國(guó)內(nèi)農(nóng)村越來(lái)越多的人使用摩托車，面對(duì)農(nóng)村的多山地，對(duì)摩托車減震器的創(chuàng)新開發(fā)設(shè)計(jì)又尤為迫切了。
摩托車減震器按其安裝位置的不同可分為前減震器和后減震器兩大類。前減震器是連接前輪與車身之間的一切裝置的總稱，按其結(jié)構(gòu)特性，可分為套筒式前叉減震器和下拉桿式減震器兩大類，目前，摩托車前減震器的形式以套筒式為主。后減震器則按阻尼器的構(gòu)造形式可分為單筒減震器和雙筒減震器等，由于雙筒減震器可使減震液在任何時(shí)候都能充滿工作缸，保證了阻尼器的正常工作，因此目前摩托車上所用的后減震器主要是雙筒減震器。
近年來(lái)，隨著摩托車品種的不斷更新，人們對(duì)車輛的行駛平順性和乘騎舒適性也提出了更高的要求。發(fā)動(dòng)機(jī)排量及摩托車自身質(zhì)量的加大，也對(duì)摩托車減震器的設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高。
傳統(tǒng)的摩托車減震器設(shè)計(jì)方法主要是憑借設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)，然后通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)修正。通常采用將結(jié)構(gòu)參數(shù)不同的減震器裝備于欲匹配的摩托車，由試車員進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)評(píng)價(jià)，這種方式往往需對(duì)減震器內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整和多次的開發(fā)、試驗(yàn)，不但設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、資金消耗大，而且較難獲得最優(yōu)的減震器特性，也與國(guó)家創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型國(guó)策不符。只有理論結(jié)合實(shí)踐，通過(guò)力學(xué)、材料學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)科學(xué)的論證設(shè)計(jì)方法，才能更有利于摩托車減震器的發(fā)展。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，摩托車已成為我國(guó)使用最普遍的交通工具之一。我國(guó)摩托車行業(yè)自新中國(guó)成立以來(lái)，其發(fā)展歷程大體可分為三個(gè)時(shí)期。(一)起步發(fā)展時(shí)期，生產(chǎn)發(fā)展緩慢，沒(méi)有規(guī)模生產(chǎn)能力。(二)蓬勃發(fā)展時(shí)期，初步形成了生產(chǎn)規(guī)模，摩托車行業(yè)作為汽車工業(yè)的一部分已不再無(wú)足輕重。(三)高速發(fā)展時(shí)期。
摩托車產(chǎn)量年增長(zhǎng)速度超過(guò)50%，成為世界摩托車行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。
近年來(lái)，在郭孔輝院士的領(lǐng)導(dǎo)下，長(zhǎng)春汽車研究所作了大量的試驗(yàn)工作，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。橡膠壽命設(shè)計(jì)、制造等多方面技術(shù)有了一定的增張。又隨著高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)舒適性的要求也越來(lái)越高，國(guó)內(nèi)對(duì)減震器研究及產(chǎn)品開發(fā)工作重視了起來(lái)。哈爾濱鐵路局減速預(yù)調(diào)速研究中心和哈爾濱工業(yè)大學(xué)的高起波、曾祥榮兩位老師對(duì)充氣式減振器性能進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)；天津大學(xué)的馬國(guó)清、王樹新、卞學(xué)良等對(duì)充氣式減振器建立數(shù)學(xué)模型，建立計(jì)算機(jī)仿真程序，利用該程序可以得到參數(shù)變化對(duì)減振器性能的影響趨勢(shì)，取得一些較好的研究成果。后勤工程學(xué)院的晏華等設(shè)計(jì)的充氣式電流變減振器設(shè)計(jì)比較先進(jìn)。有些廠家也投入人力物力對(duì)充氣式減振器關(guān)鍵部件進(jìn)行開發(fā)，如浙江瑞安東歐汽車零部件廠、貴州前進(jìn)橡膠有限公司、寧波美亞達(dá)金屬塑料有限公司等，均取得了喜人的成績(jī)。
國(guó)外工程機(jī)械主要配套件大多數(shù)都生產(chǎn)歷史悠久，技術(shù)成熟、供應(yīng)充足、生產(chǎn)集中度高、品牌效應(yīng)突出。例如德國(guó)大眾公司，奔馳-戴姆勒·克萊斯勒汽車有限公司生產(chǎn)的C200均采用了雙筒油壓式減振器，在保證安全性的前提下充分提升了汽車的穩(wěn)定和操控性。同時(shí)還不斷推出新的減振器，推動(dòng)減振器技術(shù)不斷向更高技術(shù)水平發(fā)展。目前國(guó)外已經(jīng)開發(fā)有機(jī)械控制式的充氣式減振器，電子控制式的充氣式減振器，在個(gè)別高檔車還試用電流變液減振器，但電流變液減振器的工作溫度范圍窄-25～125℃，其強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性較差，影響其工作的可靠性。
如今國(guó)外對(duì)充氣式減振器的研究已經(jīng)發(fā)展到電子控制式減振器。而我國(guó)的研究主要集中在單筒充氣式減振器方面，而且發(fā)展比較緩慢。我們應(yīng)當(dāng)在前人對(duì)充氣式減振器研究的基礎(chǔ)上更加深入地對(duì)其進(jìn)行分析和研究，努力縮短和發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。對(duì)充氣式減振器的研究能有效的提高我國(guó)汽車工業(yè)的制造水平，降低汽車的制造成本，對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展大有益處。
1.3研究的主要內(nèi)容及方法
查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，對(duì)課題進(jìn)行初步的了解，確定設(shè)計(jì)方案，對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。對(duì)摩托車減震器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算論證，搞清工作原理，繪制原理圖。通過(guò)對(duì)摩托車減震器系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)，鞏固機(jī)械設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)原理及其作用，為自己日后在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的研究積累經(jīng)驗(yàn)。
第二章 摩托車減震器示功特性分析
2.1液壓減震器的機(jī)構(gòu)及工作原理
圖2-1為125 型摩托車前輪液壓減震器結(jié)構(gòu)原理圖。該結(jié)構(gòu)為內(nèi)置彈簧式,在滑柱內(nèi)腔裝有一活塞桿,滑柱內(nèi)腔被活塞隔開的左右兩部分通過(guò)活塞桿的內(nèi)孔和導(dǎo)流孔連通。活塞桿通過(guò)螺釘與外筒固連,桿上開有兩個(gè)阻尼小孔?；軌簳r(shí), 彈簧1 被壓縮, 提供緩沖阻力, B 腔容積減小, 腔內(nèi)空氣受到壓縮,腔內(nèi)液壓油通過(guò)導(dǎo)流孔進(jìn)入活塞桿內(nèi)腔。同時(shí)A 腔容積增大,形成局部真空,通過(guò)兩阻尼孔吸油,產(chǎn)生壓縮阻力;復(fù)原時(shí),在彈簧1 的回復(fù)力作用下, A 腔容積減小,腔內(nèi)油壓增加,只能通過(guò)阻尼孔和配合縫隙排出腔外,形成復(fù)原阻力。阻尼力將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能, 減小車輪振動(dòng)傳給車身的振幅和能量,提高行駛的平穩(wěn)性和舒適性。
圖 2-1 125型摩托車前輪液壓減震器結(jié)構(gòu)原理圖
2.2系統(tǒng)組成
圖2-2 是減震器示功圖計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。機(jī)械部分由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過(guò)皮帶降速將運(yùn)動(dòng)傳給曲柄滑塊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)存在曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心慣性力和滑塊周期性的往復(fù)慣性力,因此,一方面在曲柄輪上加平衡配重,另一方面用大皮帶輪兼作飛輪,儲(chǔ)存能量,增加整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的慣性矩,減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和慣性力的影響。試驗(yàn)臺(tái)采用框架結(jié)構(gòu),力傳感器裝在上部,試驗(yàn)時(shí)與減震器的活塞桿相連,用來(lái)檢測(cè)阻力的大小。飛輪一端與編碼器相連,檢測(cè)速度和位移。單片機(jī)測(cè)試儀接受計(jì)算機(jī)的指令對(duì)力傳感器和編碼器的輸出進(jìn)行采樣,將力和速度值在數(shù)碼管上顯示,并通過(guò)RS232 串口將采集的數(shù)據(jù)送給計(jì)算機(jī),由計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算和處理在屏幕上繪出示功圖和速度特性圖,并通過(guò)打印機(jī)打印出檢測(cè)報(bào)告。
圖2-2 計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)
2.3建立模型
2.3.1摩托車減震器的動(dòng)力學(xué)模型
把道路不平假定為按正弦曲線的變化形式,并且只考慮垂直方向的運(yùn)動(dòng),這樣就可以簡(jiǎn)化模型,MJ試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)提供簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)際路況。MJ 的動(dòng)力學(xué)模型可簡(jiǎn)化為一個(gè)單自由度的二階受迫振動(dòng),即:
（2-1）
圖2-3 路況簡(jiǎn)化圖
其中m為質(zhì)量，單位kg, c為阻尼系數(shù)，k為彈性系數(shù)。
2.3.2摩托車減震器示功圖測(cè)試模型
由于示功圖測(cè)試主要是測(cè)試減震器液壓阻尼所吸收的能量,可對(duì)（2-1）式作進(jìn)一步的簡(jiǎn)化。規(guī)定測(cè)試時(shí)不裝緩沖彈簧，即上式中的k=0，得：
（2-2）
上式中的m 為隨減震器一起移動(dòng)的質(zhì)量,在示功圖測(cè)試中,由于傳感器固定在橫梁上,滑塊和減震器外筒運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力未作用在測(cè)試的力傳感器上。傳感器測(cè)得的僅僅是部分油液運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力。因此可忽略慣性力的影響,這時(shí)有:
（2-3）
即示功圖的測(cè)試模型簡(jiǎn)化成了純阻尼模型, 如圖3c) 所示。由于復(fù)原行程與壓縮行程有不同的阻尼系數(shù)，因此有：
（2-4）
示功圖測(cè)試臺(tái)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)提供近似的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為:
（2-5）
式中, r 為曲柄半徑，為連桿長(zhǎng)度,ω為曲柄旋轉(zhuǎn)的角速度。
2.4摩托車減震器示功圖
2.4.1簡(jiǎn)化測(cè)試模型的示功圖
由(2-4)式描述的線性阻尼模型的示功圖如圖2-4 所示。MJ 中國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所列出的示范圖形與此相同。示功圖曲線所包容的面積即為阻尼吸收的能量。減震器受簡(jiǎn)諧激振時(shí), 示功圖是相對(duì)Y 軸的對(duì)稱圖形。從示功圖中,不僅可以反映減震器壓縮阻力、復(fù)原阻力的大小和Pf / Py的比值,更重要的是通過(guò)示功圖曲線的形狀,描繪出了減震器的整體工作性能。曲線應(yīng)該飽滿,沒(méi)有畸變和突變 。
Pf=5Py=5 S=5
圖2-4線性阻尼模型的示功圖
2.4.2實(shí)測(cè)示功圖分析
圖2-5幾種有問(wèn)題的示功圖
根據(jù)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,具體復(fù)原阻力和壓縮阻力應(yīng)符合圖樣要求值, 偏差為±25 %(后減震器) 和±30 %(前減震器) 。速度特性圖反映了減震器的阻尼力與速度之間的變化關(guān)系,線性阻尼與速度之間呈線性關(guān)系,以及實(shí)際阻尼系數(shù)的非線性,造成正反向速度的阻力變化曲線不重合和非線性。實(shí)際MJ 阻尼表現(xiàn)為非線性特性,其與減震器的速度、加速度,以及溫度、油液粘度及油液在減震器內(nèi)的流動(dòng)特性有關(guān),加之慣性、摩擦力等因素的影響產(chǎn)生遲滯誤差。由于各相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間存在摩擦力。又由于減震器的內(nèi)腔容積是變化的,油氣共存。滑柱與外筒的滑配以及油封的作用基本上對(duì)內(nèi)腔的空氣起封閉作用,形成一定的空氣阻力。因此實(shí)際模型還應(yīng)包括空氣阻力和摩擦力的影響。即:
（2-6）
式中, 為空氣彈簧剛度, 為摩擦力,視其為常量(實(shí)際上它是隨速度變化的)。
圖2-5(a)表示復(fù)原阻尼力過(guò)小，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是復(fù)原節(jié)流孔過(guò)大；阻尼器內(nèi)泄漏嚴(yán)重；流通閥關(guān)閉不嚴(yán)；復(fù)原閥開啟過(guò)早或關(guān)閉不嚴(yán)；試驗(yàn)速度偏低以及油液偏稀所致。
圖2-5（b）表示壓縮阻力過(guò)小，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是壓縮節(jié)流孔偏大；阻尼器內(nèi)泄漏嚴(yán)重；補(bǔ)償閥關(guān)閉不嚴(yán)；壓縮閥開啟過(guò)早或關(guān)閉不嚴(yán)；底閥脫落等原因所致。
圖2-5(c)是無(wú)液壓阻尼，僅有機(jī)械摩擦，這類缺陷通常出現(xiàn)在前阻尼器上，其阻力實(shí)際上是油封和內(nèi)外套筒間的摩擦而非液壓阻尼。摩擦阻力一般要小于技術(shù)要求值，但若達(dá)到與技術(shù)要求接近，則說(shuō)明該阻尼器摩擦阻力過(guò)大，不能適應(yīng)摩托車的需要。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是阻尼器內(nèi)油液過(guò)少；阻尼孔過(guò)大；油封過(guò)緊；或套筒配合、導(dǎo)向不良。
圖2-5(d)復(fù)原行程有空程，這類示功圖表現(xiàn)為復(fù)原行程初期無(wú)阻力，運(yùn)行一定距離后阻力才建立。出現(xiàn)這類現(xiàn)象的直接原因是受壓腔未被油液充滿，需待該腔中的空氣被排除后，液壓阻力才能建立起來(lái)，這類缺陷可能因底閥座、補(bǔ)償閥、壓縮閥過(guò)大的泄漏引起(如閥片翹曲、閥座不平、密封面間墊入細(xì)屑等)；也可能因活塞上流通閥片關(guān)閉不暢引起。
圖2-5(e)是壓縮行程有空程，特點(diǎn)是壓縮行程初期無(wú)壓縮阻力，運(yùn)行一定距離后，壓縮阻力才能建立。產(chǎn)生這類缺陷的原因可能是壓縮初期補(bǔ)償閥關(guān)閉不嚴(yán)；也可能是復(fù)原行程時(shí)補(bǔ)償閥開啟不良所致。當(dāng)阻尼器內(nèi)油液不足時(shí)也常導(dǎo)致這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。
圖2-5(f)壓縮終端處的阻力陡增，對(duì)前阻尼器來(lái)說(shuō)，這是正?，F(xiàn)象。此時(shí)阻尼器運(yùn)行于壓縮終端的液壓限位區(qū)，理應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)勁的液壓緩沖阻力，防止阻尼器剛性碰撞，但對(duì)后阻尼器來(lái)說(shuō)，這就是非正?，F(xiàn)象了，產(chǎn)生這類缺陷的原因是阻尼器內(nèi)油液過(guò)多所致，特別當(dāng)阻尼器溫度升高，油液膨脹后，此類現(xiàn)象更常遇到。
綜上所述,過(guò)大的摩擦力與加工精度和裝配質(zhì)量有很大關(guān)系, 也是造成日后MJ 漏油的主要原因之一,因此希望在今后的MJ 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)修訂中增加摩擦力的測(cè)試。
總之，示功圖是阻尼器質(zhì)量檢驗(yàn)的依據(jù)，又是阻尼器缺陷分析的第一手材料。
因此，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)減震器進(jìn)行示功測(cè)試的意義也就在此。
第三章 雙筒式液壓減震器的設(shè)計(jì)
3.1 雙筒式液壓減震器的設(shè)計(jì)參數(shù)
筒式減震器設(shè)計(jì)中涉及的參數(shù)較多，大致可以分為如下幾類：
（1）整車參數(shù)
包括車輛全重、懸置質(zhì)量、車輛縱向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、車輛懸架剛度、車輛振動(dòng)固有頻率（圓頻率）、減震器個(gè)數(shù)等。
（2）幾何布置參數(shù)
包括減震器的位置、彈性元件位置、安裝杠桿角度等。
（3）減震器結(jié)構(gòu)參數(shù)
包括減震器長(zhǎng)度、減震器活塞直徑、活塞桿直徑、閥孔位置、閥孔個(gè)數(shù)、閥孔直徑、減震器筒徑、工作缸直徑與長(zhǎng)度、儲(chǔ)液筒直徑與長(zhǎng)度等。
（4）減震器工作參數(shù)
包括減震器的工作長(zhǎng)度、限壓閥閥門彈簧的剛度、彈簧預(yù)緊壓縮量、閥門附加最大行程、活塞行程、活塞最大線速度、活塞正反最大阻力、開閥壓力、減震器阻尼系數(shù)等。
這些參數(shù)在設(shè)計(jì)中有的是作為已知量，有的是作為待確定量，所以選擇參數(shù)時(shí)，要考慮的情況比較多，但一般來(lái)說(shuō)，主要包括活塞面積計(jì)算、閥門機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、阻尼比或者阻尼系數(shù)，最大卸荷力等參數(shù)的計(jì)算，尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，強(qiáng)度校合，壽命計(jì)算等。活塞面積按反行程的最大阻力來(lái)確定，反行程最大阻力與活塞最大線速度有關(guān)，活塞最大線速度取決于懸架裝置結(jié)構(gòu)。閥門機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括常通孔面積計(jì)算和閥門彈簧的計(jì)算。減震器內(nèi)通常有兩個(gè)常通孔，活塞上常通孔和補(bǔ)償閥座上的常通孔。活塞上常通孔面積按壓縮行程最大活塞線速度即開閥速度計(jì)算。設(shè)計(jì)減震器時(shí)，阻尼比的確切值是未知的，它只能通過(guò)測(cè)定減震器工作時(shí)的衰減振動(dòng)情況計(jì)算求得。但是阻尼比的大小又關(guān)系到活塞最大線速度、減震器阻尼力等物理量的值，所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常從減震器吸收振動(dòng)能量的角度來(lái)估計(jì)阻尼比的值。
3.2 雙筒式減震器參數(shù)和尺寸的確定
3.2.1 減震器工作缸直徑D的確定
根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計(jì)算工作缸直徑D為：
（3.1）
式中：[p]為工作缸最大允許壓力，取3～4MPa，為連桿直徑與缸筒直徑之比，單筒式減震器取=0.30～0.35，取為0.3。根據(jù)式（3.4）計(jì)算得：
=
=20.05mm
由上式計(jì)算得出工作缸直徑的理論值，再依據(jù)QC/T491-1999《汽車筒式減震器尺寸系列及技術(shù)條件》，如表3.1。將工作缸直徑D圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑為30mm；初選壁厚取為2mm，材料選用20鋼。
表3.1 筒式減震器工作缸直徑 （mm）
工作缸直徑D
20
30
40
(45)
50
65
注：表中有括號(hào)者，不推薦使用。
由于已經(jīng)知道了減震器的工作缸直徑D=30mm，根據(jù)表3.2確定減震器的復(fù)原阻力在1000—2800之間和壓縮阻力不大于1000，可以確定其大概的復(fù)原阻力和壓縮阻力分別是1800N和700N。
3.2.2 雙筒式減震器活塞行程的確定
減震器活塞行程即液壓缸的工作行程。液壓缸的工作行程長(zhǎng)度，可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并參照表3.3和表3.4設(shè)計(jì)要求來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值，故選取活塞行程為180㎜。
表3.2 復(fù)原阻力和壓縮阻力取值 （N）
工作缸直徑D（mm）
復(fù)原阻力
壓縮阻力
20
200—1200
不大于600
30
1000—2800
不大于1000
40
1600—4500
400—1800
（45）
2500—5500
600—2000
50
4000—7000
700—2800
65
5000—10000
1000—3600
表3.3減震器設(shè)計(jì)尺寸 （㎜）
工作缸
直徑D
基長(zhǎng)
貯液筒最大外徑
防塵罩最大外徑
壓縮到底長(zhǎng)度
允差
最大拉伸長(zhǎng)度
允差
(HH型)
(CG型)
(HG型)
(GH型)
20
90
70
80
34
40
+3
負(fù)值不限
+4
負(fù)值不限
正值不限
-3
正值不限
-4
30
120
86
103
48
56
40
160
120
140
65
75
（45）
70
80
50
190
120
155
80
90
65
210
130
170
90
102
注：1、基長(zhǎng)為設(shè)計(jì)尺寸，其值為。
2、為行程。
3、壓縮到底長(zhǎng)度。
4、最大拉伸長(zhǎng)度。
3.2.3 液壓缸壁厚、缸蓋、活塞桿和最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的計(jì)算
1、液壓缸的壁厚的計(jì)算
液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。當(dāng)缸筒壁厚與內(nèi)徑D的比值小于0.1時(shí)，稱為薄壁缸筒。壁厚按照材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算。
計(jì)算公式如下式：
（3.2）
式中：—實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍；
—液壓缸壁厚；
—液壓缸內(nèi)徑：
—缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鑄鐵：=100～110MPa。
計(jì)算得：
==0.675
表3.4 減震器活塞行程 （㎜）
工作缸直徑D
活 塞 行 程 S
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
20
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
30
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
40
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
（45）
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
50
－
－
－
－
－
－
－
－
65
－
－
－
－
－
－
在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得的液壓缸壁厚往往很小，是剛體的剛度不夠，如在切削過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此一般不做計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)取值，然后進(jìn)行校核。
缸筒內(nèi)徑確定后，由強(qiáng)度條件確定壁厚；然后求出缸筒外徑D1。
當(dāng)缸筒壁后厚與內(nèi)徑D的比值小于0.1時(shí)，稱為薄壁缸筒壁厚的校核按照材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算。在設(shè)計(jì)中選定的缸筒壁厚為2㎜，內(nèi)徑D為30㎜。
因?yàn)楸戎敌∮?.1，故
（3.3）
式中：p—液壓缸的最大工作壓力；
—缸筒材料的抗拉強(qiáng)度極限；
n—安全系數(shù)，一般取n=5；
—活塞桿材料的許用應(yīng)力，=。
取設(shè)計(jì)中的工作壓力3MPa內(nèi)徑D已知為30mm。查閱GB699—88取=376MPa。
==75.2
=0.6
設(shè)計(jì)的壁厚為2㎜，符合強(qiáng)度要求。
2、液壓缸的穩(wěn)定性驗(yàn)算
按照材料力學(xué)的理論，一根受壓的直桿，在其軸向負(fù)載超過(guò)穩(wěn)定臨界力時(shí)，即失去原有狀態(tài)下的平衡，稱為失穩(wěn)。對(duì)液壓缸其穩(wěn)定條件為
（3.4）
式中：—液壓缸最大推力；
—液壓缸的穩(wěn)定臨界力；
—穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取=2～4。
液壓缸的穩(wěn)定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長(zhǎng)度、剛度、及其兩端的支撐狀況等因素有關(guān)。
因?yàn)楫?dāng)時(shí)要進(jìn)行穩(wěn)定性校核，依據(jù)長(zhǎng)度折算系數(shù)知
故需要對(duì)液壓缸進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，由式（3.8）與式（3.9）可知：
（3.5）
0.25 （3.6）
得
表3.5 穩(wěn)定校核相關(guān)系數(shù)
材 料
a
b
λ1
λ2
鋼（Q235）
3100
11.40
105
61
鋼（Q275）
4600
36.17
100
60
硅 鋼
5890
38.17
100
60
鑄 鐵
7700
120
80
—
由下式計(jì)算：
（3.7）
=
=2.2×N
經(jīng)過(guò)校核，液壓缸穩(wěn)定性符合要求。
3、缸蓋厚度的計(jì)算
一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可以用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。
無(wú)孔時(shí) （3.8）
有孔時(shí) （3.9）
式中：t—缸蓋有效厚度（m）；
D2—缸蓋止口內(nèi)徑（m）；
d0—缸蓋孔的直徑（m）；
材料許用應(yīng)力；
------實(shí)驗(yàn)壓力；
因?yàn)榛钊麠U的直徑為20mm，所以，而儲(chǔ)液筒的最大外徑48mm，除去筒壁厚度3m
經(jīng)計(jì)算得 =0.0061m
4、活塞桿的計(jì)算
減震器活塞桿（或前叉管） 承受來(lái)自活塞和連接部件拉伸和壓縮載荷以及或大或小的側(cè)向力。因其表面粗糙度對(duì)減震器滲漏油影響較大，在減震器所有零部件中被列為A 類件。其要求必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和較低的表面粗糙度。
活塞桿（或前叉管）材料一般采用35、40、45、40Cr 等冷拉圓鋼. 其硬度為HRC18～HRC32。取活塞桿的材料為45#鋼，硬度為HRC18。
由于活塞的行程S為200mm，活塞桿的長(zhǎng)度應(yīng)該大于活塞的行程，初步確定活塞桿的長(zhǎng)為220mm。
5、對(duì)桿強(qiáng)度進(jìn)行校核
活塞桿的強(qiáng)度校合，前面已經(jīng)得知活塞的復(fù)原阻力和壓縮阻力分別是1800N和700N。
在確定活塞桿直徑后，還需要滿足液壓缸的穩(wěn)定性及其強(qiáng)度要求。
液壓缸的穩(wěn)定性驗(yàn)算 按照材料力學(xué)的理論，其穩(wěn)定條件為
（3.10）
式中：—液壓缸最大推力；
—液壓缸的穩(wěn)定臨界力；
—穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取=2～4
液壓缸的穩(wěn)定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長(zhǎng)度、剛度、及其兩端的支撐狀況等因素有關(guān)。
當(dāng)l/d的比值大于10時(shí)要進(jìn)行穩(wěn)定性校核，依據(jù)長(zhǎng)度折算系數(shù)知
=0.7×260/r （3.11）
（3.12）
由歐拉公式計(jì)算
符合要求。
（3.13）
d1—空心活塞桿內(nèi)徑，對(duì)實(shí)心桿，d1=0。
活塞桿材料的許用應(yīng)力，為材料的屈服強(qiáng)度，安全系數(shù)n=1.4～2，系數(shù)越高，安全性越好，取n為2。
故，符合要求。
6、對(duì)壓桿穩(wěn)定性進(jìn)行校核
當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)徑比，且活塞桿承受壓力時(shí)，需要對(duì)壓桿穩(wěn)定性進(jìn)行校核。
由上式可知：
桿屬于中長(zhǎng)壓桿，只有細(xì)長(zhǎng)桿才能應(yīng)用歐拉公式來(lái)計(jì)算臨界力，因此采用直線公式計(jì)算臨界力。
（3.14）
在工程中為了簡(jiǎn)便計(jì)算，對(duì)壓桿的穩(wěn)定計(jì)算常采用折減系數(shù)法。引入，則用穩(wěn)定安全系數(shù)表示的穩(wěn)定條件，可以表示為
（3.15）
式中：—工作應(yīng)力；
—穩(wěn)定許用應(yīng)力。
在工程中常將穩(wěn)定需用應(yīng)力表示為強(qiáng)度許用應(yīng)力與一個(gè)小于1的系數(shù)的乘積來(lái)表示，即
（3.16）
式中：—折減系數(shù)。
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，根據(jù)表可以知道桿的折減系數(shù)為。
表3.6 壓桿的折減系數(shù)
柔度
值
Q235鋼
16錳鋼
鑄鐵
木材
0
1.000
1.000
1.00
1.00
10
0.995
0.993
0.97
0.99
20
0.981
0.973
0.91
0.97
30
0.958
0.940
0.81
0.93
40
0.927
0.895
0.69
0.87
得出
（3.17）
壓桿的穩(wěn)定條件為
由式（3.17）和式（3.20）知壓桿符合穩(wěn)定條件。
7、最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定
當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響減震器工作的穩(wěn)定性，因此必須要保證有一定的導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)于一般液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足式（3.21）的要求：
（3.18）
式中：L—液壓缸的最大行程；
D—缸筒內(nèi)徑。
3.2.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、缸體與缸蓋的連接形式
缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。主要的幾種連接形式有：法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接。選擇使用螺紋連接。原因主要有幾點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；（2）容易加工、便于拆裝；(3）強(qiáng)度較大、能承受高壓。
2、活塞桿與活塞的連接形式
活塞在徑向由活塞桿和壓力閥底座進(jìn)行定位，軸向由活塞桿進(jìn)行定位即可，不需要特殊的連接結(jié)構(gòu)。
3、活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)
活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。在本設(shè)計(jì)中采用上密封蓋進(jìn)行直接導(dǎo)向。
4、活塞及活塞桿處密封圈的選用
活塞及活塞桿處密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選取不同類型的密封圈。在本設(shè)計(jì)中主要選用O型密封圈，具體尺寸根據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選用。
5、液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)
液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進(jìn)出油口的連接等。液壓缸的安裝形式，頭部法蘭和按壓連接。
6、活塞環(huán)
活塞環(huán)主要起密封作用，防止油液從高壓腔泄漏到低壓腔，減小內(nèi)泄漏，以保證阻尼效果。活塞環(huán)靠自身的彈力貼緊工作缸的內(nèi)腔，可使工作缸和活塞的加工及配合精度適當(dāng)降低，有利于大批量生產(chǎn)。
活塞環(huán)材料常用：尼龍1010、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、填充聚四氟乙烯及三層復(fù)合材料其工藝應(yīng)保證兩端面與中心線垂直。兩端面平行度不大于0. 03、表面粗糙度Ra0.8。外觀不應(yīng)有裂紋、毛刺、縮孔及折皺。根據(jù)活塞環(huán)的密封原理，在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮活塞環(huán)徑向厚度、開口形狀、側(cè)間隙、背間隙以及因材料不同時(shí)的活塞環(huán)圓周線漲量。活塞環(huán)裝入工作缸要求進(jìn)行透光檢驗(yàn)，其貼合面不小于85%。
7、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求
（1）缸體采用45號(hào)鋼；調(diào)質(zhì)HRC28—33；表面法蘭處理；缸體和端蓋采用螺紋連接。
（2）活塞采用40Cr；調(diào)質(zhì)HRC28—35；上下面高頻淬火HRC40—45；活塞外徑用橡膠密封圈密封時(shí)取f7～f9配合。
（3）活塞桿采用40Cr；調(diào)質(zhì)HRC28—33；表面整體氮化，深度0.4—0.75；使用磁力探傷避免有裂紋；活塞桿和活塞采用H7/t6配合。
（4）缸蓋采用45號(hào)鋼；表面陽(yáng)極氧化處理。
（5）浮動(dòng)活塞采用45號(hào)鋼；熱處理后硬度為HRC28—33；法蘭。
3.2.5 活塞及閥系的尺寸計(jì)算
1、活塞尺寸的計(jì)算
活塞的寬度B由公式得，取B=19mm。導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A，在D<80mm時(shí)，取，當(dāng)D>80mm時(shí)，取，所以取A=1.0D，A=30mm符合要求，活塞的內(nèi)徑取6mm。
2、閥系的計(jì)算
在液壓系統(tǒng)中，用于控制系統(tǒng)中液流的壓力、流量和液流方向的元件稱為液壓控制閥。在減震器工作的時(shí)候，閥的作用是只允許液流沿一個(gè)方向通過(guò)，而反向液流被截止。故活塞上的閥系均為單向閥，對(duì)單向閥的主要性能要求是液流正向通過(guò)時(shí)壓力損失要?。环聪蚪刂箷r(shí)密封性要好，動(dòng)作靈敏，工作時(shí)無(wú)沖擊噪聲小?？紤]到減震器的內(nèi)部尺寸較小，工作壓力較低，同時(shí)活塞的尺寸本身較小，如采用鋼球式或錐閥式單向閥就會(huì)使閥心的尺寸過(guò)小，從而不能保證其強(qiáng)度。故設(shè)計(jì)時(shí)采用直通式單向閥。單向閥所用的彈簧，主要用來(lái)克服摩擦力，閥板的重力和慣性力，使閥板在反向流動(dòng)時(shí)能迅速關(guān)閉，單向閥開啟壓力一般為0.03～0.05MPa。
(1) 閥孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)進(jìn)、出油口前后壓力差較大，閥口流速過(guò)高時(shí)，出油口流場(chǎng)中的局部壓力可能低于油液中所溶空氣的分離壓，使溶解于油液中的空氣分離出來(lái)或者局部的壓力低于油液的飽和蒸汽壓，使油液汽化。兩種情況都會(huì)使油液中產(chǎn)生氣泡，使油液的質(zhì)量變差，同時(shí)這些氣泡隨液流到壓力較高處會(huì)瞬時(shí)壓破，產(chǎn)生噪聲，這種噪聲稱為氣穴噪聲，為了改善這一狀況，在過(guò)程上主要是對(duì)閥孔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將液壓油的壓力分級(jí)降低，逐步衰減。故在設(shè)計(jì)的時(shí)候，進(jìn)、出油口的尺寸比閥孔的內(nèi)徑稍大，油孔直徑與內(nèi)徑相差一定的數(shù)量形成階梯狀以降低每一級(jí)的工作壓差[17]。
(2) 閥孔的尺寸計(jì)算
汽車行駛平順性的優(yōu)劣直接關(guān)系到乘員的舒適性"并涉及汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的發(fā)揮" 影響到零部件的使用壽命" 所以它是同類車在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)取優(yōu)勢(shì)的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)而減震器作為汽車懸架的阻尼元件之一"其作用是確保車輛具有良好的行駛平順性和安全性" 因此汽車阻尼器的質(zhì)量將直接影響汽車的使用性能$ 根據(jù) 減震器復(fù)原閥和補(bǔ)償閥以及 減震器內(nèi)特性的常通孔或閥結(jié)構(gòu)所滿足的制約關(guān)系" 利用加權(quán)因子將由兩個(gè)制約關(guān)系建立的目標(biāo)函數(shù)組合成統(tǒng)一的目標(biāo)函數(shù)"選擇活塞桿直徑%復(fù)原閥片厚度%壓縮閥片厚度%常通孔截面寬度%常通孔截面厚度作為優(yōu)化參數(shù)來(lái)保證減震器在復(fù)原行程和壓縮行程上不發(fā)生空程性畸變
首先計(jì)算壓力閥孔的尺寸壓力閥孔取6個(gè)，均布。進(jìn)出油口直徑D應(yīng)滿足下式：
（3.19）
式中：—閥的公稱流量；
—進(jìn)、出油口的許用流速，一般取=6m/s。
活塞的速度一般為0.15～0.3m/s，取0.3m/s。
由于在活塞上孔是均布的8個(gè)小孔，每個(gè)孔的直徑為d，小孔的總面積應(yīng)等于進(jìn)、出油孔的面積。
由于 故
將d圓整為2。
孔的長(zhǎng)度一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（3.23）來(lái)確定
（3.20）
取。
單向閥孔的尺寸比壓力閥略大，計(jì)算方法類似。得出單向閥孔徑為3mm，孔長(zhǎng)為。
閥片在減震器中起截流的作用，保證活塞或底閥兩端面的油腔建立高壓及疏通油液，產(chǎn)生節(jié)流壓差，形成阻尼力。由于閥片與閥在長(zhǎng)期高頻振動(dòng)和彎曲變形中要保持密封可靠，不允許出現(xiàn)殘余變形。要求閥片平面度為0.02，兩端面平行度0.01～0.02，維氏硬度HV486～HV600及較高的彈性極限。閥片材料一般采用65Mn、60Si2Mn、5CrMnMo等鋼帶材料，用精密沖壓而成。再進(jìn)行模壓熱定形工藝。一般加熱到380℃±10℃，保溫1小時(shí)定形。溫度過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致硬度下降。
單向閥板尺寸根據(jù)要求和配合尺寸選用外徑為28mm，內(nèi)徑為6mm，厚度為1.2mm。壓縮閥板的尺寸定為外徑為17.5mm，內(nèi)徑為13mm，厚度為1mm。壓力閥板上預(yù)留壓力閥彈簧座，壓縮閥板與壓縮閥板導(dǎo)向套緊密結(jié)合。
單向閥彈簧在選用的時(shí)候根據(jù)彈簧特性?？紤]到減震器在壓縮的行程中閥板的受力圖為一曲線。故選用圓錐螺旋壓縮彈簧。參考GB4357-89選用最小內(nèi)徑為12，最大外徑為21，鋼絲直徑為0.8，采用材料為碳素鋼。壓力閥彈簧GB4357-89采用圓柱螺旋壓縮彈簧。下式為彈簧的旋繞比為：
（3.21）
C是彈簧的一個(gè)重要參數(shù)，它直接影響到彈簧的強(qiáng)度、材料的利用率及彈簧加工時(shí)的難易。一般取C=4～16根據(jù)表3.6可以確定直徑應(yīng)小于2㎜，取直徑為1.6㎜，C的取用范圍是5～10，取C=10，中徑D2=16
外徑
內(nèi)徑
節(jié)距
工作圈數(shù) 取
總?cè)?shù)
自由度
間距
螺旋升角
鋼絲展開長(zhǎng)度
表3.7 旋繞比C的選用范圍
d/㎜
0.2~0.4
0.45~1
1.1~2
2.5~6
7~16
18~42
C
7~14
5~12
5~10
4~9
4~8
4`6
3.2.6密封元件和工作油液的確定
1、密封元件
自然界泥水隨著氣候、車輛行駛狀態(tài)和地理環(huán)境特點(diǎn)的變化，不斷與減震器密封部發(fā)生接觸。接觸結(jié)果一方面侵蝕和磨損減震器密封部外露面，另一方面，在一定條件下會(huì)穿越密封部而進(jìn)入減震器內(nèi)，惡化減震器性能、降低減震器壽命。當(dāng)油封唇口半徑小于0.2mm時(shí)，由于油封失去潤(rùn)滑油膜，活塞桿和油封之間摩擦加劇。過(guò)大的摩擦力會(huì)導(dǎo)致油封迅速失去抵抗泥水的功能。因此，0.2mm為油封唇口半徑最佳值。自然界泥水進(jìn)入減震器內(nèi)部后，對(duì)減震器產(chǎn)生復(fù)雜、多方面的影響：
（1）與工作液混合，改變油液粘度系數(shù)，影響正常阻尼發(fā)揮；
（2）影響工作液粘溫特性，改變減震器額定設(shè)計(jì)阻尼；
（3）惡化其泡沫特性，影響正常阻尼輸出并引發(fā)高頻異響；
（4）在截流部形成無(wú)規(guī)律堵塞，導(dǎo)致硬阻澀，惡化整車乘座感；
（5）其微粒使減震器內(nèi)摩擦部位加速磨損，引發(fā)內(nèi)部泄漏，降低輸出阻尼，導(dǎo)致疲軟感。
表3.8 密封尺寸
項(xiàng)目
尺 寸 （mm）
d1
8
10
12
18
20
22
25
26
d2max
6.6
8.4
10.2
15.8
17.7
19.6
22.5
23.4
自然界泥水進(jìn)入減震器內(nèi)部，導(dǎo)致工作液性能惡化和內(nèi)部零件過(guò)度磨損。隨工作時(shí)間推移，減震器內(nèi)各零、部件工作關(guān)系迅速惡化，這種惡性循環(huán)將急劇降低減震器的耐久性能。油封裝配過(guò)程中，為避免劃傷油封唇口、裝配不到位，在油封裝配孔或軸的設(shè)計(jì)上需要特別注意。車輛減震器冷成型封口工藝對(duì)成品密封性、強(qiáng)度和外觀質(zhì)量都有著嚴(yán)格的要求。如封口工藝不合理，會(huì)使零件出現(xiàn)表面脫落、裂紋及表面材料堆積、起皺。在高速高壓工作狀態(tài)下油封、導(dǎo)向組件將軸向竄動(dòng)，引發(fā)彈性緩沖件早期損壞，更嚴(yán)重的是，過(guò)大減薄外筒管材壁厚，將降低減震器的抗拉強(qiáng)度。與電弧焊熱成型封口工藝比較，冷成型封口成本低廉、操作簡(jiǎn)單，并可有效避免橡膠密封件過(guò)熱失效。行星強(qiáng)力旋壓工藝可從根本上解決密封、強(qiáng)度和外觀質(zhì)量等問(wèn)題，達(dá)到預(yù)期目的。
需要特別說(shuō)明的是，減震器油封分總成是減震器的關(guān)鍵部件之一。油封分總成的材料和工藝路線隨著技術(shù)的新發(fā)展和企業(yè)的實(shí)際情況而多種多樣。圖3.1和表3.8 說(shuō)明的僅僅是比較典型的情況。
圖3.2 密封結(jié)構(gòu)
2、油液的選取
由于大多數(shù)減震器是通過(guò)油的流動(dòng)阻尼力來(lái)吸收沖擊和震動(dòng)能量，并轉(zhuǎn)化為油的熱量散發(fā)掉。所以，阻尼力與油的粘度有著密切的關(guān)聯(lián)，而油的粘度是隨溫度變化的。摩托車使用時(shí)間的長(zhǎng)短，使用時(shí)的環(huán)境溫度等都是不同的。因此，為適應(yīng)摩托車運(yùn)行地域的各種氣候條件，對(duì)減震器油提出了以下技術(shù)要求：
（1）減震器油不但要具有良好的粘溫性能以及較高的粘黏度指數(shù)，還應(yīng)有低的凝固點(diǎn)。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化或隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，減震器油本身溫度變化時(shí)，其油的粘度變化應(yīng)很?。?
（2）在我國(guó)境內(nèi)使用的減震器油，其凝點(diǎn)不得低于-40℃。也就是說(shuō)，當(dāng)進(jìn)入嚴(yán)寒冬季氣溫下降至0～-40℃時(shí)，其油液應(yīng)不失去流動(dòng)性；
（3）減震器油在所有的使用范圍內(nèi)（包括高速、滿負(fù)荷以及超載行駛等特殊情況），要盡可能少的汽化損失，即所謂的汽化小性能；
（4）當(dāng)減震器油與空氣接觸時(shí)，必須具有抗氧化穩(wěn)定性和抗油氣混合穩(wěn)定性，即所謂的良好的工作穩(wěn)定性能；
（5）由于含有雜質(zhì)的減震器油液會(huì)在摩托車行駛過(guò)程中，很快將活塞桿劃傷或造成油封刃口殘缺，從而導(dǎo)致漏油。所以，減震器油液一定要保持絕對(duì)的清潔；
（6）減震器油必須具有良好的防銹和抗磨作用。
根據(jù)GB7631.2—87，選用型號(hào)為L(zhǎng)—HFC的液壓油。該產(chǎn)品通常為含乙二醇或其他聚合物的水溶液，低溫性、粘溫性和對(duì)橡膠的適用性好。他的耐燃性好，通常用于低壓和中壓系統(tǒng)中，對(duì)溫度適應(yīng)性好，使用溫度為-20—50oC.適用于中國(guó)的大部分地區(qū)的氣溫。
總結(jié)
本文設(shè)計(jì)一種能應(yīng)用于大部分摩托車雙筒液壓式減震器。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)減震器的研究主要集中在汽車減震器方面，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)摩托車減震器的原理進(jìn)行了一定的分析，尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)行了一定計(jì)算，同時(shí)對(duì)相關(guān)零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核和穩(wěn)定性驗(yàn)算。根據(jù)本文對(duì)減震器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出如下結(jié)論：
（1） 本文通過(guò)對(duì)減震器示功特性的數(shù)學(xué)模型及其他影響它的一些外部因素（如復(fù)原節(jié)流孔過(guò)大；阻尼器內(nèi)泄漏嚴(yán)重；流通閥關(guān)閉不嚴(yán)；復(fù)原閥開啟過(guò)早或關(guān)閉不嚴(yán)；試驗(yàn)速度偏低以及油液偏稀導(dǎo)致復(fù)原阻尼力過(guò)小，壓縮節(jié)流孔偏大；阻尼器內(nèi)泄漏嚴(yán)重；補(bǔ)償閥關(guān)閉不嚴(yán)；壓縮閥開啟過(guò)早或關(guān)閉不嚴(yán)；底閥脫落導(dǎo)致壓縮阻力過(guò)小等等）的研究為日后減少這些方面對(duì)減震器性能的影響打下了一定得基礎(chǔ)。
（2） 設(shè)計(jì)了雙筒液壓式減振器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和減振器工作參數(shù)，這其中主要包括工作缸直徑、活塞行程、活塞及閥系尺寸、活塞桿結(jié)構(gòu)等。
（3） 對(duì)雙筒液壓減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性等方面的校核，校核的結(jié)果均符合設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)要求。
但是由于時(shí)間和個(gè)人能力有限，與課題有關(guān)的研究工作還存在許多需要改進(jìn)和完善之處，待來(lái)日于實(shí)踐中提升。
致 謝
經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。
在論文寫作過(guò)程中，得到了..等教授的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。他們嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，..等教授都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，他們不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，除了敬佩他們的專業(yè)水平外，他們的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向老師教授們致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。
???? 論文從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，感謝可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助!感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們!
最后我還要感謝..和我的母?！?.大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的栽培。
參 考 文 獻(xiàn)
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