汽車減震器原理講解.ppt

汽車減震器原理并建立其數(shù)學(xué)模型及汽車懸架系統(tǒng),汽車減震器原理,由于懸架系統(tǒng)中的彈性元件受沖擊產(chǎn)生震動(dòng)，為改善汽車行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減震器。 為衰減震動(dòng)，汽車懸架系統(tǒng)中采用減震器多是液力減震器，其工作原理是當(dāng)車架和車橋間震動(dòng)而出現(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，使汽車震動(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之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度增減，并與油液粘度有關(guān)。,汽車減震器示意圖,活塞桿；2. 工作缸筒；3. 活塞； 4. 伸張閥；5. 儲(chǔ)油缸筒； 6. 壓縮閥； 7. 補(bǔ)償閥；8. 流通閥；9. 導(dǎo)向座； 10. 防塵罩；11. 油封,雙向作用筒式減振器示意圖,液壓減振器數(shù)學(xué)模型的基本原則,（1）模型可以全面描述減振器的阻尼特性。 （2）數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)該清晰、簡(jiǎn)潔、易用。 （3）選用的參數(shù)應(yīng)該具有明顯的物理意義。參數(shù)應(yīng)該描述典型物理量的特性，如第一阻尼系數(shù)，泄載點(diǎn)和第二阻尼系數(shù)。 （4）可以方便的根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定參數(shù)。 （5）能夠準(zhǔn)確描述阻尼特性曲線的形狀和閥的配置之間的關(guān)系。 （6）能夠精確計(jì)算分析減振器的阻尼性能與車輛系統(tǒng)能量消耗的關(guān)系，可以定量分析極端條件下減振器是否能夠疏散足夠的熱量。 （7）應(yīng)有助于深入的理解和分析減振器的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)過程和外部工作性能。 （8）可以滿足減振器設(shè)計(jì)，減振器特性分析和車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的要求,不同應(yīng)用場(chǎng)合下減振器的穩(wěn)態(tài)特性,減震器數(shù)學(xué)模型,液壓減振器的數(shù)學(xué)模型描述,建立如下公式描述減振器的行為： (1） (2） 式中，Y(x):阻尼力或壓降 X:活塞速度或者液壓油流量 B：第一阻尼系數(shù) C：形狀因子 D：泄載點(diǎn) E：曲率因子 G：第二阻尼因子 H：后繼阻尼因子 K：靈敏度因子 eps：孔徑因子 由式（1）和（2）表示的液壓減振器模型含有七個(gè)參數(shù)，其中阻尼系數(shù)B的量綱為s/m，泄載點(diǎn)D的量綱為N，其余五個(gè)參數(shù)為無量綱因子。,用圖2所示的典型減振器特性來說明減振器數(shù)學(xué)模型中所含參數(shù)的物理含義。為了更好理解使用的公式，將減振特性轉(zhuǎn)換為壓力差和液壓油流量之間的關(guān)系。通過將減振力除以活塞面積，將活塞速度乘以活塞面積可以實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換，如圖3所示。 圖2數(shù)學(xué)模型中參數(shù)的物理意義,對(duì)于適用的減振器類型，D表示減振特性中的泄載點(diǎn)。在這一點(diǎn)阻尼特性將發(fā)生改變，從而將第一阻尼率和第二阻尼率區(qū)別開來。乘積BCD表示低活塞速度下的阻尼率，這是阻尼特性中的一個(gè)重要特征。參數(shù)C為所用到正弦函數(shù)的限度。阻尼特性的導(dǎo)數(shù)總是正值。因此參數(shù)C的值是固定的，小于或等于1。由于C由泄載點(diǎn)D決定，因此參數(shù)B控制泄載點(diǎn)前的阻尼率。,圖3阻尼特性的定義,曲率因子E可以在不影響阻尼率和泄載點(diǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)曲線局部額外的伸長(zhǎng)或壓縮。這一性質(zhì)使得修改減振特性的誤差成為可能。,圖4減振特性中的相繼第二率系數(shù),因子G定義了從泄載點(diǎn)開始的曲線斜率，阻尼率和泄載點(diǎn)不受影響。這一系數(shù)可以描述閥開啟后的行為，當(dāng)活塞速度高于泄壓速度時(shí)，它對(duì)限制減振力是很重要,圖5曲線因子E對(duì)阻尼器外特性的影響,圖6減振特性中的靈敏度因子K,圖7減振特性中的孔徑因子,后繼阻尼因子H使得改變泄載點(diǎn)后的曲線形狀成為可能（圖4）。曲線形狀可以細(xì)微的從線性變化為漸進(jìn)的，在閥開啟到最大的時(shí)候?qū)l(fā)生這種情況。當(dāng)閥完全開啟時(shí)，通過閥的液壓油流量的進(jìn)一步增加會(huì)導(dǎo)致曲線的后繼變化。 靈敏度因子定義了阻尼率與泄載點(diǎn)后第二阻尼因子之間的過渡（圖6）。隨著K值的變化，形狀可以變得銳利或者光滑。通過這個(gè)系數(shù)能夠描述阻尼閥的開啟行為，這對(duì)于設(shè)計(jì)的性能是非常重要的。 孔徑因子eps描述了流量為零時(shí)開始點(diǎn)的阻尼特性形狀（圖7）。,汽車懸架系統(tǒng),所謂懸架就是指連接車身（車架）和車輪（車軸）的彈性構(gòu)件，這個(gè)構(gòu)件雖為彈性結(jié)構(gòu)，但它的剛度足以保證汽車的行駛舒適性和穩(wěn)定性。在汽車行駛過程中，懸架既能抵消減弱路面不平帶來的生硬沖擊，又能確保車身的橫向和縱向穩(wěn)定性，使車輛在懸架設(shè)計(jì)的自由行程內(nèi)時(shí)刻都可以保持一個(gè)較大范圍的動(dòng)態(tài)可控姿態(tài)。因此，懸架是關(guān)系到車輛操控性和舒適性的重要組成部件之一。懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否，直接對(duì)汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。由此可見懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車上是重要的總成之一。,汽車懸架的分類,按照汽車懸架的原理來說，現(xiàn)代汽車中的懸架有兩種，一種是半主動(dòng)懸架，另一種是主動(dòng)懸架。1. 半主動(dòng)懸架即傳統(tǒng)式的懸架，是由彈簧、減振器（減振筒）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，其中彈簧主要起減緩沖擊力的作用，減振器的主要作用是衰減振動(dòng)。由于這種懸架是由外力驅(qū)動(dòng)而起作用的，所以稱為從動(dòng)懸架。2. 主動(dòng)懸架的控制環(huán)節(jié)中安裝了能夠產(chǎn)生抽動(dòng)的裝置，采用一種以力抑力的方式來抑制路面對(duì)車身的沖擊力及車身的傾斜力。由于這種懸架能夠自行產(chǎn)生作用力，因此稱為主動(dòng)懸架。主動(dòng)懸架是由電腦控制的一種新型懸架，具有能夠產(chǎn)生反作用力的動(dòng)力源，主要用于高檔轎車。根據(jù)汽車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不同懸架種類又可分為獨(dú)立懸架，非獨(dú)立懸架,1.非獨(dú)立懸架如左圖(a)所示其特點(diǎn)是兩側(cè)車輪安裝于一整體式車橋上，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊力時(shí)會(huì)直接影響到另一側(cè)車輪上，當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)定位參數(shù)變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導(dǎo)向作用，使結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，降低成本。目前廣泛應(yīng)用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有采用的。非獨(dú)立懸架由于非簧載質(zhì)量比較大，高速行駛時(shí)懸架受到?jīng)_擊載荷比較大，平順性較差。 2.獨(dú)立懸架如上圖(b)所示其特點(diǎn)是兩側(cè)車輪分別獨(dú)立地與車架（或車身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè)車輪，獨(dú)立懸架所采用的車橋是斷開式的。這樣使得發(fā)動(dòng)機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。獨(dú)立懸架允許前輪有大的跳動(dòng)空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。同時(shí)獨(dú)立懸架非簧載質(zhì)量小，可提高汽車車輪的附著性,