轿车减振器的设计分析【文献综述】

毕业设计开题报告

机械设计制造及其自动化

轿车减振器的设计分析

前言部分：

我国的汽车工业，历经了半个世纪越过了两大关。是从二十世纪五十代初，以建设中国一汽为标志的中国汽车工业起步，到九十年代初，近40年的时间，全国的汽车产量越过了100万台大关；这个历史时期，国家汽车工业强调的是解决“缺轻（车）少重（车）”的产业结构和产品。1990年到本世纪的2002年，在我国加入WTO后的第一年，汽车产销量双双超过了300万台大关；这个历史时期，国家汽车工业建设的重点是“以轿车为代表的中国汽车工业体系”，并且已经把这个体系建设得初具规模。悬架减振器[1]作为车辆悬架系统的一个重要零部件，对于车辆的乘用舒适性、操纵性、稳定性及安全性都起着非常重要的作用。由于我国轿车减振器的时间比较短，起点低，技术水平落后，因此在国产中、高级轿车上还大量使用进口减振器。所以，提高我国悬架减振器的自主研制开发水平，加速我国悬架减振器的发展，已经成为车辆悬架系统[16]一个急需解决的重大课题，悬架减振器已列为我国汽车工业发展规划中优先发展的重要项目之一。国内外现状及发展趋势

我国减振器的发展同国外先进工业国家比还比较落后，大约只相当于国外的70年代末水平；我国液压减振器经过多年的研究发展，特别是最近十余年的发展，通过CKD件的组装与技术及设备的引进、消化和吸收获得了长足的发展，有了明显的进步与提高。现在我国已制定了减振器及相关零部件的国家标准和行业标准，并且许多生产制造企业也建立了各自的企业标准，为减振器的设计制造与验收提出了依据；为减振器制造各种专用设备（如在线示功机，单、双动寿命试验台，专用焊接设备等）的生产厂家也在不断出现；同时为减振器提供各种配套零部件（如橡胶件、油封、弹簧、阀片等）的生产厂家其设计制造水平也在不断提高。这些都促进了我国减振器行业整体水平的提高。

国外先进工业化国家减振器的发展也经历了一个从落后到先进的曲折过程，

其悬架减振器的结构型式在不断的改进，性能也在不断地提高[15]。目前国外先进的工业化国家液压减振器正朝着充气式减振器、可调减振器及自适应减振器等方向发展。无论采用何种结构，减振器都是朝着：各种高频激振的阻尼力自动控制[2]、无级调整阻尼力机构以及减振器温度特性的进一步改善，尤其是改善减振器的外特性和降低噪音方向发展。目前，在国外先进工业化国家主动悬架系统[3]及自适应减振器是车辆悬架特性和减振器外特性方面的重大变革。

下面简单介绍几种先进的减振器：

1.磁悬浮式减震器。磁悬浮减振器的弹性介质是两块同极相对的高强度永久磁铁。两磁铁间的排斥力即为减振器的弹性力，它随着两磁铁间的距离减小而增大。它具有极好的非线性刚度特性，而且可根据负载自动调整弹簧刚度特性及车身高度，能进一步改善汽车的行驶平顺性，这就要求减震弹簧的小变形时较软，而大变形时较硬，具有非线性刚度特性。虽然现在很多弹簧都能满足这些要求，但是磁悬浮减振器的技术要求比油气弹簧低，维护方便，耐用，这是油气弹簧所不及的。

2.橡胶减振器。虽然说采用橡胶作为隔振、吸声和冲击的弹性元件，迄今为止少有五十多年的历史了，但是它的作用是得到肯定的。橡胶减振器所采用的弹性材料：减振橡胶，属于高分子聚合材料，具有特殊的性能，由于较长的链状分子的排列结构，使得不需要很复杂的形状就能获得优良的弹性性能。在一定范围内，可以把橡胶减振器作为线性看。橡胶减振器是通过橡胶物体的物理变形来吸收冲击振动的，技术上比较成熟。

3.可调阻尼减振器。可调阻尼减振器可以分为有极可调阻尼减振器和无极可调阻尼减振器，阻尼减振器有两种调节方法，一种是通过改变节流孔德大小调节阻尼，另一种是通过改变减振器的粘性调节阻尼。它们是根据汽车在路面上的行驶情况，对减振器的阻尼进行相对应的调节。这种减振器技术要求高，舒适性强，平顺性好等优点。但是结构复杂，成本高，维修费用也高。

下面简单介绍下，汽车悬架系统中广泛采用的液压减振器。液压减振器的作用原理是，当车身与车架作往复相对运动时减振器中的活塞在缸筒内也是往复运动，于是减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过窄小的空隙流入另一个内腔。此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，使车

身和车架的振动能量转化为热能，被油液和减振器壳体吸收，然后散到大气中。

国内外减振器比较存在的问题：

（1）产品的设计结构和性能；（2）零部件的制造及工艺分析；（3）产品的检测与装配。在这些方面国内外还是有很大的差别，国内还处于落后很多，因此减振器的研究和发展将是我国汽车行业发展的一个重要项目。

悬架减振器组成

现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件[5]、减振器和导向机构三部分组成。弹性元件主要起缓和路面冲击；减振器用来减小振幅；通过两者来改善汽车的行驶平顺性。

减振器的工作原理

一般采用的是双筒液压减振器，其在压缩和拉伸过程两行程内均能起作用，如图1-1所示。用压紧螺母固定在活塞杆1上的活塞可以在工作缸筒11中上下移动；活塞5上装有流通阀总成4和拉伸阀总成10，用以产生拉伸阻力；工作缸筒上端有导向器3和油封[4]总成2，油封总成密封减振器液9，不使油液外泄。油封盖13使整个工作缸筒、底阀座[6]、油封总成固定在储油缸筒内，工作缸筒内充满减振器液，储油缸筒12与工作缸筒之间形成储油腔，腔内也装有减振器液，但是不装满。

双筒式减震器的工作原理可按车轮和车身运动的相对运动方向分为压缩和

拉伸两个行程。

减振器各零部件的分析

减震器一般具有四个阀：压缩阀，拉伸阀，流通阀，补偿阀。其中，流通阀和补偿阀是一般的单向阀，它们的弹簧弹性很弱。当阀上的油压作用力与弹簧力同向时，阀处于关闭状态，完全不通液流；而当油压作用力与弹簧力反向时，只需很小的油压，阀便能开启。压缩阀和拉伸阀是卸载阀，其弹簧力较强，预紧力较大，只有当油压增高到某一程度时，阀才能开启；而当油压减低到一定程度时，阀便自行关闭。拉伸过程时，拉伸阀和补偿阀工作，压缩阀和流通阀关闭；压缩过程时，压缩阀和流通阀工作，拉伸阀和补偿阀关闭。

（1）减振器阻尼力[8][9]的分析及计算；

（2）活塞运动的分析；

（3）各个阀的性能分析及计算；

减振器的物理模型

（1）常通孔的计算；

（2）弹簧垫片的刚度[7]计算；

（3）限位高度的计算；

（4）减振器结构参数[11]的影响；

（5）活塞杆的影响；

（6）垫片[10][12]的分析计算；

（7）校核；

仿真分析

对减振器的物理模型进行计算后，必须将计算结果与相同条件下所做的实验结果进行比较，一来可以检验所建立的物理模型是否正确，以便对模型进行修正，使其能更符合实际情况；二来可以对新产品的某些性能进行预测，以便加快新产品的调试周期。

总结

减振器未来的发展是向着结构设计更合理，操作更简单，使用安全，采用新材料，造价便宜的方向。

汽车减振器作为汽车整车的一个零部件，它具有极高的技术含量，其技术水平在某种程度上反映了我国汽车部件的发展水平；国内减振器的品种单调，适用车型有限。随着我国汽车工业的迅猛发展，原始的反设计方法显然已不能满足产品和生产者对设计者提出的更高，更优的要求了；要求设计者尽快地从被动的实物测试，安全校核阶段摆脱出来，转变到能够自主设计，优化的阶段。因此对减振器的自主研制，主动开发具有十分重要的意义。

参考文献

[1]董凤冰,. 简介汽车的悬挂系统[J]. 驾驶园,2010,(6)。

[2]俞德孚,刘晓璞,李晓雷. 车辆悬架减振器外特性的高频畸变与高频设计 [J]. 北京理工大学学报，1988。

[3]陈龙,汪若尘,江浩斌,周立开,汪少华. 车辆半主动悬架系统的设计与试验研究[J]. 农业工程学报,2005,(8)。

[4]翟宝. 汽车减震器油封研制成功[J]. 汽车工艺与材料,1997,(4)。

[5]谷敬志. 轿车底盘弹簧座减震器的研制[J]. 橡胶工业,1996。

[6]刘多俊,余湘美,. 压缩阀底座模具的结构设计[J]. 粉末冶金技术,1993,(3)。

[7]储健,孙晓磊,. 汽车减震器动刚度测定仪[J]. 橡胶工业,2008,(6)。

[8]李智超,耿艳萍,陈朝阳,王启瑞,陈无畏. 一种可调阻尼减振器的设计与试验[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版),1998,(3)。

[9]史广奎,李槟,孟宪民. 汽车设计中减震器相对阻尼系数的确定[J]. 汽车工程,1995,(6)。

[10]罗虹,陈玉民,刘顺和,冯燕生. 汽车减震器阀片失效分析及提高寿命的研究[J]. 机械工程材料,1990,(4)。

[11]檀润华,陈鹰,赵凡,路甬祥. 汽车减震器新型数学模型的研究[J]. 汽车工程,1998,(2)。

[12]方寿仙,周其立,. 汽车前减震器用橡胶减震垫的研制[J]. 橡胶工