减振器机构类型及主要参数的选择计算资料讲解

减振器机构类型及主要参数的选择计算

4.7减振器机构类型及主要参数的选择计算

4.7.1分类

悬架中用得最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时，减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力，将振动能量转变为热能，并散发到周围空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称之为单向作用式减振器，反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。

根据结构形式不同，减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10—20MPa)条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.5～

5MPa，但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点，在轿车上得到越来越多的应用。

设计减振器时应当满足的基本要求是，在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。

4.7.2相对阻尼系数ψ

减振器在卸荷阀打开前，减振器中的阻力F与减振器振动速度v之间有如下关系

= (4－51)

Fδ

v

式中，δ为减振器阻尼系数。

图4—37b 示出减振器的阻力－速度特性图。该图具有如下特点：阻力－速度特性由四段近似直线线段组成，其中压缩行程和伸张行程的阻力－速度特性各占两段；各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数v F /=δ，所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时，减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。通常压缩行程的阻尼系数Y Y Y v F /=δ与伸张行程的阻尼系数

S S S v F /=δ不等。

图4—37 减振器的特性

a) 阻力一位移特性 b)阻力一速度特性

汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为

s cm 2δ

ψ= (4－52)

式中，c 为悬架系统垂直刚度；s m 为簧上质量。

式(4－52)表明，相对阻尼系数ψ的物理意义是：减振器的阻尼作用在与不同刚度c 和不同簧上质量s m 的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。ψ值大，振动能迅速衰减，同时又能将较大的路面冲击力传到车身；ψ值小则反

之。通常情况下，将压缩行程时的相对阻尼系数Y ψ取得小些，伸张行程时的相对阻尼系数S ψ取得大些。两者之间保持Y ψ ＝(0.25～0.50) S ψ的关系。 设计时，先选取Y ψ与S ψ的平均值ψ。对于无内摩擦的弹性元件悬架，取ψ＝0.25～0.35；对于有内摩擦的弹性元件悬架，ψ值取小些。对于行驶路面条件较差的汽车，ψ值应取大些，一般取S ψ＞0.3；为避免悬架碰撞车架，取Y ψ＝0.5S ψ。

4.7.3减振器阻尼系数δ的确定

减振器阻尼系数cm ψδ2=。因悬架系统固有振动频率s m c /=ω，所以理论上ωψδs m 2=。实际上应根据减振器的布置特点确定减振器的阻尼系数。例如，当减振器如图4－38a 安装时，减振器阻尼系数δ用下式计算

图4—38 减振器安装位置

22

2a

n m s ωψδ= (4－53) 中，n 为双横臂悬架的下臂长；a 为减振器在下横臂上的连接点到下横臂在车身上的铰接之间的距离。

减振器如图4－38b 所示安装时，减振器的阻尼系数占用下式计算

α

ωψδ222

cos 2a n m s = (4－54)

式中，a 为减振器轴线与铅垂线之间的夹角。

减振器如图4－38c 所示安装时，减振器的阻尼系数δ用下式计算

α

ωψδ2cos 2s m = (4－55) 分析式(6－53)～式(6－54)可知：在下横臂长度n 不变的条件下，改变减振器在下横上的固定点位置或者减振器轴线与铅垂线之间的夹角。，会影响减振器阻尼系数的变化。

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4.7.4最大卸荷力0F 的确定

为减小传到车身上的冲击力，当减振器活塞振动速度达到一定值时，减振器打开卸荷。此时的活塞速度称为卸荷速度x v 。在减振器安装如图4－38b 所示时

n a A v x /cos αω?= (4－56)

式中，x v 为卸载速度，一般为0.15～0.30m/s ；A 为车身振幅，取±40mm ，ω为悬架振动固有频率。

如已知伸张行程时的阻尼系数S δ，载伸张行程的最大卸荷力x S v F δ=0。

4.7.5简式减振器工作缸直径D 的确定

根据伸张行程的最大卸荷力0F 计算工作缸直径D [])

1(420-=p F D π （4－57）