【《麦弗逊式独立悬架减振器的设计计算案例》2800字】

麦弗逊式独立悬架减振器的设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u24968麦弗逊式独立悬架减振器的设计计算案例 1140761减振器概述 1267601.1减振器结构形式的选择 1254931.2结构特点 248791.3设计要求 2296172减振器的设计计算 2209352.1相对阻尼系数的确定 240982.2阻尼系数的确定 36482.3最大卸荷力的确定 4161972.4工作缸直径的确定 4144202.5减振器其他部分的设计 5150383小结 71减振器概述1.1减振器结构形式的选择减振器是汽车悬架系统重要的元件，可以将汽车在运动过程中与地面产生的冲击或者振动能量转化为缸内活塞来回运动的动能和热能消耗掉，从而达到减小振动的目的；除此之外，减振器也能用来支撑车架的支座，起到部分支撑的作用。减振器在汽车上的应用最常见的有液压式减振器、电磁式减振器、摩擦式减振器等，具体特点以及应用情况如表5.1所示。表STYLEREF1\s5.SEQ表格\*ARABIC\s11减振器分类（仅部分）类型特点应用范围摩擦式减振器依靠摩擦片之间的摩擦力作为阻尼力减振应用较少，一般是货车容易受到摩擦力影响，不易控制液压式减振器通过阻尼孔和液体的相互作用减振应用广泛，多为轿车充气式减振器改善汽车的行驶平顺性轿车工艺复杂由表5.1可得摩擦式减振器由于容易受到汽车自身状态、油的润滑状态等的影响已经逐渐被汽车市场淘汰；充气式减振器加工成本高，目前在普通轿车上应用最广泛的是液压式减振器。液压式减振器又分为摇臂式减振器和筒式减振器，由于摇臂式减振器在汽车行驶过程中发挥减振作用的时间相对于筒式减振器来说短得多，效果远没有筒式减振器好，筒式减振器优势明显，常用于现代轿车。经过查询资料，双筒式减振器具备干摩擦小、可承受载荷大的优点，并且阻尼效果在减振器工作的压缩、伸张过程中都能得以发挥，依据第二章研究得出的设计方向，本设计选择其中的双筒式液力减振器。1.2结构特点双筒式液力减振器的结构如图5.1所示，主要包括活塞杆、活塞、内外缸筒、导向座总成、各类阀系等组成。图STYLEREF1\s5.SEQ图表\*ARABIC\s11双筒式减振器结构双筒式液力减振器的作用原理如下：在汽车行驶过程中，活塞在活塞杆的作用下做往复直线运动，各类阀系不断地压缩和伸张，减振器中的油液在这个过程里穿过各类阀系的阻尼孔在内外缸筒里来回流动，这时阀系阻尼孔孔壁对油液产生的摩擦力以及节流作用和液体分子之间的作用力就组成了阻尼力，从而将汽车运动产生的振动能量消耗掉，减小振动。1.3设计要求尽量将双筒式液力减振器布置成垂直放置的形式。若倾斜放置，需要保证倾斜角不得大于45°；控制好减振器的阻尼力，不能过大；基本结构符合车辆参数，满足车辆的工作需求2减振器的设计计算2.1相对阻尼系数的确定减振器相对阻尼系数代表的物理意义：减振器工作时产生的相对阻尼力作用与悬架的簧上质量和刚度有关，悬架在工作时不同的刚度和簧上质量就会使减振器产生不同的相对阻尼力。值就代表了减振器产生阻尼效果的好坏。的值大，则衰减效果好，的值小则反之。为满足汽车行驶需要：伸张行程的阻尼效果要强于压缩行程，因而伸张过程中的相对阻尼系数的取值要大于压缩行程相对阻尼系数的取值。另外为了保证车架和悬架不会发生碰撞，取ΨY=0.5Ψs依据表5.1取ΨY、Ψ表STYLEREF1\s5.SEQ表格\*ARABIC\s12取值参考表无内摩擦的悬架有内摩擦的悬架（取得小些）路况差的悬架Ψ=0.33（5-2）Ψ=ΨY将公式（5-2）和（5-3）代入公式（5-1）可得：ΨΨ2.2阻尼系数的确定由参考文献得减振器阻尼系数：δ=2Ψcm悬架固有频率:w=c由章节3.2可得n=1.3Hz，代入:w=2π×1.3≈8.17Hz将公式（5-5）代入（5-4）可得理论上阻尼系数的公式：δ=2Ψm2在理论上减振器应该尽量垂直安置，但是大多数情况下减振器会倾斜一定角度，和垂直方向成一定夹角，因此在进行设计计算时也应该考虑减振器安装位置来进行计算。本设计选择的安装方式如下图所示，根据下图可得公式（5-8）:δ=2Ψm图STYLEREF1\s5.SEQ图表\*ARABIC\s12减振器安装方式根据已有数据可得:m2将公式（5-9）（5-10）代入（5-7）：=2541.76N.s/m（5-10）所以伸张行程中的阻尼系数为：δS=3389.01N.s/m2.3最大卸荷力的确定在求最大卸荷力F0之前应该求出卸荷速度。活塞在减振器工作的过程中做直线运动，当运动速度达到一定值时卸荷阀打开，这个速度就称为卸荷速度。该速度需要保证在0.15-0.30m/s的范围。由参考书得卸荷速度公式（5-11）：vx式中：-车身振动的范围的大小，一般取±40mm；w--悬架固有频率，由上节得w=8.17Hz；根据上面所得相关值代入:v卸荷速度在0.15-0.30m/s的范围内，满足要求。下面就可以进行最大卸荷力的求解。已知最大卸荷力公式（5-12）:F0代入；F2.4工作缸直径的确定已知工作缸直径D的求解公式（5-13）：D=4式中：[p]--代表工作缸最大允许压力，范围为3-4MPa，取[p]=3MPa；λ—代表连杆直径与缸筒直径之比，根据表5.2取λ=0.4;表STYLEREF1\s5.SEQ表格\*ARABIC\s13减振器类型双筒式减振器单筒式减振器0.4-0.50.3-0.35代入：D=查询汽车设计手册得表5.3，经圆整，选择本设计的工作缸直径D=30mm表STYLEREF1\s5.SEQ表格\*ARABIC\s14减振器尺寸减振器国标尺寸/mm2030404550652.5减振器其他部分的设计减振器外缸筒的设计减振器外缸筒主要用来储存油，也称为贮油筒。外缸筒直径与工作缸直径D存在这样的关系：D本设计选取，壁厚取2mm，选取20钢为材料。活塞杆的设计计算双筒式减振器在汽车行驶过程中有压缩和伸张两个行程，这两个行程中减振器的活塞和活塞杆会在工作缸内来回做直线运动，与工作缸缸壁会产生摩擦力，如果活塞杆与缸壁的摩擦力过大则会增大磨损，影响减振器的密封性，降低减振效果，因此设计时需要注意活塞杆的表面粗糙度；除此之外由于活塞杆在两个行程中主要承受拉伸力和压缩力以及外界的作用力，因此其刚度和强度也有一定的要求，在选择活塞杆材料时应该注意。活塞杆的材料大多选取40、45或者40Cr冷拉圆钢，本设计选择40Cr圆钢，满足设计要求。活塞杆直径应该根据工作缸直径来选取，根据表5.5优先选择A类标准，选取活塞杆直径d=13mm表STYLEREF1\s5.SEQ表格\*ARABIC\s15活塞杆直径选取工作缸活塞杆工作缸2025273010A11AA12.4AA13BA1516、减振器活塞行程代表了减振器工作状态下活塞运动的距离，根据表5.5选取，选取活塞行程S=180mm表STYLEREF1\s5.SEQ表格\*ARABIC\s16活塞行程选取工作缸直径D活塞行程S100110120130140150160170180190200203040表STYLEREF1\s5.SEQ表格\*ARABIC\s17减振器基长选取工作缸直径D基长外缸筒最大外径（HH型）（CG型）（HG型）20907080343012086103484016012014065减振器基长和减振器的结构有关。根据表5.5选取，选取减振器为HH型，对应基长=120mm由2、3可得减振器压缩到底长度：l减振器拉伸最大长度；l3小结表STYLEREF1\s5.SEQ表格\*ARABIC\s18减振器设计总结减振器相关参数总结减振器类型双筒液力式减振器相对阻尼系数0.33阻尼系数2541.76最大卸荷力/N810.82工作缸直径D/mm30贮油筒直径/mm42活塞杆直径d/mm13基长/mm120行程S/mm180压缩