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汽车减震器的相关性能及测试 桂林电子科技大学职业技术学院 毕业设计（论文） 汽车减震器的相关性能及测试 学院（系）： 职业技术学院机电工程系 专 业： 机械制造与自动化 学 号： 091213115 学生姓名： 杜梦茹 指导教师： 蒙超华 目 录 摘 要3 1 绪论4 1 .1汽车减震器的发展现状4 1 .2设计方案的选择5 2相关理论6 2.1减震器的概述6 0.的工作原理6 .的分类7 2.2减震器性能的测试方法8 . 示功特性测试8 . 速度特性测试8 参考文献9 致谢10 摘 要 减振器是汽车悬挂系统的重要组成部件。如果把发动机比喻为汽车的“心脏”，变速器为汽车的“中枢神经”，那么底盘及悬挂系统就是汽车的“骨骼骨架”。悬挂系统不仅决定了一辆汽车的舒适性与操控性同时对车辆的安全性起到很大的决定作用，从而成为衡量汽车质量及档次的重要指标之一。 随着我国汽车工业的快速发展，国内汽车保有量大幅增加，用户和生产商对汽车的平顺性和操纵稳定性的要求日益严格。而减震器对这些特性有着极其重要的影响，它能有效的使振动迅速衰减振幅迅速减小，起到减震作用，改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性。减震器的性能好坏则是通过它的阻尼特性反映出来的,在设计和生产时阻尼特性是重要的指标。而我国的减震器设计和生产能力目前仍然很低，大量的技术均来源以国外，加上传统的阻尼特性是通过试验得到，需要耗费大量人力，财力和时间，故为能提高国内减震器设计水平并降低试验成本的减震器阻尼特性的仿真就成了一项十分重要而且紧迫的研究课题。 本文主要对汽车减震器的发展趋势及一些简单性能测试进行研究。 关键词：减震器；发展趋势 1绪论 汽车是现代社会中最主要也的交通工具之一，随着社会文明的进步，人们对汽车舒适性要求越来越高，作为专门提高汽车舒适性的配件，减震器的作用越来越重要。减震器性能的优劣直接影响到车辆的性能。因此，设计生产高质量的减震器是提高车辆技术性能的重要内容。然而，生产高质量的减震器就需要性能完善，先进的实验与测试设备作保证，本文基于虚拟仪器的测试系统来替代传统减震器的测试系统模拟出减震器的外特性，提高测试精度。 1.1汽车减震器的发展现状 我国汽车减震器的生产，已有几十年历史。早期生产的疲劳测试机绝大多数在机械传递、模拟测量，精度的提高方面受到限制。近些年来，随着科技的发展，我们在吸收国内外先进技术，并与多所院校合作，已建立起了低、中、高梯档的梯次，也由原来的单一拉压试验向多种试验特性测试迈进。 汽车减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。在关于悬挂系统的改装过程中，硬的减震器要与硬的弹簧相搭配，而弹簧的硬度又与车重息息相关，因此较重的车一般采用较硬的减震器。与引震曲轴相接的装置，用来抗衡曲轴的扭转振动（即曲轴受汽缸点火的冲击力而扭动的现象）。汽车将电子控制式减振器作为标准装备，通过传感器检测行驶状态，由计算机计算出最佳阻尼力，使减振器上的阻尼力调整机构自动工作。我国汽车业的高速发展，带动我国汽车后视镜市场需求持续大幅增长。作为汽车的主要配套行业，中国减震器市场需求相应增长，2008年需求规模约为4700万只。预计未来将以10%左右的速度增长，2010年有望达到5700万只。国内的减震器行业一直处于供大于求的状态，从近几年的减震器生产情况看，2007年减震器包括汽车与摩托车等产量达到5627万支，2008年已超过6000万只。尽管如此，国产减震器生产远远不能满足市场需求，尤其是中高档汽车减震器更是供不应求，缺口部分仍依赖于进口。与此同时，国内减震器生产厂家过多，市场竞争处于同质低价水平，在国外的主要减震器企业不断进入国内市场的情况下，国内企业将面临生存的“危”与“机”。 中国汽车零部件产业规模迅速扩大、出口迅速增长、零部件企业创新活动踊跃、关键零部件基本都实现了本土化生产。中国汽车零部件产业的不足一是规模比较小、实力弱；二是处在国际分工中最低端；三是研发能力严重不足。新中国成立60年、特别是改革开放30年来，中国经济飞速发展。民营企业在这个过程中异军突起，以其独特的活力迅速成长。当前零部件行业中，民营资本和境外资本已经开始占据主要地位。进入新世纪，民营企业展现出旺盛的生命力。 1.2 设计方案的选择 方案一： 传统的减震器测试设备 传统的减震器测试设备包括机械式、电测式和电液伺服式三种。 三种典型测试设备结构和原理都有各自的特点，机械式测试设备激振部分采用电机带动曲柄连杆机构或其它偏心机构实现正弦激振，测力元件采用特殊制作的扭力杆；电测式测试设备激振部分结构与机械式相同，但采用了力传感器和位移传感器测力测位移，精度更高；电液伺服减震器测试设备激振部分是最先进的伺服系统，系统功能齐全，测试精度最高。但由于传统仪器测试需要专用的信号记录仪、频谱分析仪等这些分析仪器，不仅价格昂贵，而且维护困难，还需要人工处理数据。使得测试的精度低，事后处理工作量大，导致生产效率低，所以不能满足实际生产的需要。 方案二： 基于虚拟仪器的减震器测试系统 基于虚拟仪器测试系统具有软件为核心、灵活方便、用户自己定义、系统的开放性强、性价比高、实用性和可靠性强等优点。 测试系统采用IBMPC 机作为试验设备的测控核心、使用方便、灵活、试验过程的测试自动完成，人机界面友好，测试效率和测试精度高，并且应用目前先进的虚拟仪器技术，实现多参量的数据（其中包括数字信号、脉冲信号、模拟信号）采集和分析。并在减震器的测试应用中能测出减震器阻尼力和位移的大小，画出减震器的示功和速度特性曲线，对减震器的阻尼力进行频谱分析，同时可将实验结果进行存盘和回放。 基于虚拟仪器的减震器测试系统性能完善，使用方便、灵活，测试精度高，所以选择方案二。 2相关理论 2.1减震器的概述 为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性（舒适性），在大多数汽车的悬架系统内部装有减震器。 . 汽车减震器的工作原理 减震器是汽车悬架系统中的阻尼元件，减震器的阻尼力将震动能量转化成热能，从而减小车轮传递给车身的振动幅度和能量，提高汽车行驶的平顺性和舒适性。 双向作用式液压减震器的工作原理：双向作用液压减震器一般都具有四个单向阀、即压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀。流通阀和补偿阀的阀弹簧很弱，当阀上的油压作用力与弹簧力同向时，阀处于关闭状态；而当油压作用力与弹簧力反向时，只要有很小的油压，阀便能开启。压缩阀和伸张阀是卸载阀，其阀弹簧较强，只有当油压增高到一定程度时，阀才能开启；而当油压减低到一定程度时，阀在阀弹簧作用下关闭。双向作用液压减震器的工作原理可按图2-1 分为压缩和伸张两个行程加以说明。 活塞杆 工作缸筒 活塞 伸张阀 储油缸筒 压缩阀 补偿阀 流通阀 导向阀 防尘罩 油封 图2-1 双向作用液压减震器示意图 压缩行程分析： 当汽车车轮滚上凸起或滚出凹坑时，车轮接近车架，减震器受压缩，减震器活塞3下移。活塞下面的腔室（下腔）容积减小，油压升高，油液经流通阀8流到活塞上面的腔室（上腔），由于上腔被活塞杆1占去一部分，上腔增加的容积小于下腔减少的容积，故还有一部分油液推开压缩阀6，流回储油缸5内，这些阀对油液的节流便产生了阻尼力，迟滞悬架的压缩运动。 伸张行程分析： 当汽车车轮滚进凹坑或滚离凸起时，在车轮重力和减震弹簧的作用下，车轮远离车架，减震器受拉伸使活塞上移。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭。上腔内的油液便推开伸张阀4流入下腔。同样，由于活塞杆的存在，自上腔流来得油液还不足以充满下腔所增加的容积，下腔内产生一定的真空度，这时储油缸中的油液便推开补偿阀7流入下腔进行补充。由于伸张阀4的阀弹簧较强，产生的阻尼力较压缩行程要大。 . 减震器的分类 减震器主要有液压减震器、充气减震器和阻力可调式减震器三种。 1. 液压式减震器 汽车悬架系统中广泛采用液力减震器。其原理是，当车架与车桥做往复相对运动儿活塞在减震器的缸筒内往复移动时，减震器壳体内的油液便反复地从内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时，液体与内壁的摩擦及液体分子的内摩擦便形成对振动的阻尼力。 2. 充气式减震器 充气式减震器的结构特点是在缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的一个密闭气室种充有高压氮气。工作活塞上装有随其运动速度大小而改变通道截面积的压缩阀和伸张阀。当车轮上下跳动时，减震器的工作活塞在油液种做往复运动，使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀和伸张阀而来回流动。由于阀对压力油产生较大的阻尼力，使振动衰减。 3. 阻力可调式减震器 装有阻力可调式减震器的汽车悬架一般为用刚度可变的空气弹簧作为弹性元件。件。其原理是，若气压升高，则减震器气室内的压力也升高，由于压力的改变而使油液的节流孔径发生改变，从而达到改变阻尼刚度的目的。 2.2 减震器性能的测试方法 基于虚拟仪器的减震器测试系统通过检测减震器的示功特性和速度特性来检测减震器的性能。下面介绍两种测试方法。 . 示功特性测试 示功特性是减震器的外特性之一。液压减震器的示功特性表示减震器在压缩和拉伸行程中阻力随位移变化的特性。性能良好的减震器，应具有良好的外特性，要求外特性不仅在试验、生产检测时符合设计要求，且在耐久试验、道路试验和实际使用一定时间后仍能保持其良好性能。外特性在多大程度上保持其相对稳定性，是评价减震器性能优劣的一个重要指标。 试验过程：按步骤将减震器试件安装在减震器示功机上，安装结束后先以低速运行检查减震器是否固定住，固定后在模拟软件中输入参数，进行测试。试验规定从初始点向上的位移为正，反之为负，向上的速度为正，反之为负。取活塞处于工作腔中间位置时，活塞杆开始向上运动的这一时刻为初始状态。此时减震器处于拉伸行程，经过半个行程的拉伸后，活塞杆到达行程的最上端，速度为零，然后，活塞杆开始向下运动，减震器处于压缩行程。经过全部行程的压缩后，活塞杆到达行程的最下端，速度再次为零。最后，活塞杆又开始向上运动，减震器再次处于拉伸行程。当活塞向上运动到工作腔的中间位置，即回到初始位置时，活塞杆便完成了一个周期便的运动。试件需完成5个周期的运动，系统自动从第3个周期开始检测。测试结束后，系统自动记录所测试数据，并与输入的参数进行 比对，判断试件是否合格，同时绘制示功特性曲线图。 . 速度特性测试 减震器相对运动速度与工作阻尼力之间的关系称为速度特性。通过对双筒液压减震器的速度特性试验，掌握其试验方法，了解双筒液压减震器的速度特性并对速度特性进行分析，通过试验得到速度曲线以及性能参数。并将测得的性能参数与设定参数进行比较，查看产品是否达到合格要求。 试验过程：按试验要求将减震器安装在减震器示功机上，安装结束后先以低速运行检查减震器是否固定住，固定后在模拟软件中输入参数，进行测试。试件要完成由拉伸