汽车减震器原理并建立其数学模型及汽车悬架系统课件PPT

1、2010.11.25，汽车减震器原理及其数学模型和汽车悬架系统的建立，2010.11.25，汽车减震器原理，由于悬架系统中的弹性元件在冲击下会振动，为了提高汽车的乘坐舒适性，减震器与悬架中的弹性元件并联安装。为了衰减振动，汽车悬架系统中使用的大多数减震器都是液压减震器。其工作原理是当车架与车轴发生相对运动时，减震器内的活塞上下移动，减震器腔内的油通过不同的孔从一个腔反复流到另一个腔。此时，孔壁与油之间的摩擦和油分子之间的内摩擦对振动形成阻尼力，从而将汽车振动能量转化为油热能，由减震器吸收并释放到大气中。当油道的横截面和其他因素不变时，阻尼力随着车架和车轴之间的相对运动速度而增大和减小，并且与油

2、的粘度有关。2010.11.25，汽车减震器、活塞杆示意图；2.工作缸；3.活塞。4.膨胀阀。5.储油缸；6.压缩阀。7.补偿阀。8.流量阀。9.导向座；10.防尘罩；11.油封，双动缸减振器示意图，2010.11.25，液压减振器数学模型的基本原理，(1)该模型能充分描述减振器的阻尼特性。(2)数学表达式应清晰、简洁、易于使用。(3)所选参数应具有明显的物理意义。参数应描述典型物理量的特性，如第一阻尼系数、减载点和第二阻尼系数。(4)根据试验结果可以方便地确定参数。(5)阻尼特性曲线的形状与阀门结构之间的关系可以准确描述。(6)能够准确计算和分析减振器阻尼性能与车辆系统能耗之间的关系，定量分

3、析减振器在极端条件下是否能够排出足够的热量。(7)有助于深入理解和分析减振器的内部运动过程和外部工作性能。(8)满足减振器设计、减振器特性分析和车辆系统动力学研究的要求。2010年11月25日，减振器在不同应用中的稳态特性，减振器的数学模型，2010年11月25日，液压减振器的数学模型描述，建立以下公式来描述减振器的行为：(1)在公式(2)中， Y(x):阻尼力或压降X:活塞速度或液压油流量b:第一阻尼系数c:形状系数d:释放点e:曲率系数g:第二阻尼系数h:后续阻尼系数k:灵敏度系数eps:孔径系数由等式(1)和(2)表示的液压减震器模型包含七个参数，其中阻尼系数b的尺寸为s/m，2010年

4、11月25日，使用图2所示的典型减震器特性来说明减震器数学模型中包含的参数的物理意义为了更好地理解所使用的公式，阻尼特性被转换成压差和液压油流量之间的关系。这种转换可以通过将阻尼力除以活塞面积，并将活塞速度乘以活塞面积来实现，如图3所示。图2数学模型中参数的物理意义，2010年11月25日。对于适用的减震器类型，D代表减振特性中的载荷释放点。在这一点上，阻尼特性将改变，从而区分第一阻尼率和第二阻尼率。产品BCD代表低活塞速度下的阻尼率，这是阻尼特性的一个重要特征。参数c是所用正弦函数的极限。阻尼特性的导数总是正的。因此，参数c的值是固定的，小于或等于1。因为c由卸载点d决定，所以参数b控制卸载

5、点之前的阻尼率。图3阻尼特性的定义，2010年11月25日，曲率因子E可以实现局部额外拉伸或压缩这个系数可以描述阀门打开后的行为。当活塞速度高于卸压速度时，限制阻尼力非常重要。图5显示了曲线系数E对阻尼器外部特性的影响，2010.11.25，图6显示了阻尼特性中的灵敏度系数K，图7显示了阻尼特性中的孔径系数，2010.11.25，随后的阻尼系数H使得在压力释放点(。曲线的形状可以从线性到渐变，这将在阀门打开到最大时发生。当阀门完全打开时，通过阀门的液压油流量的进一步增加将导致随后的曲线变化。灵敏度系数定义了负载释放点之后阻尼率和第二阻尼系数之间的过渡(图6)。随着k值的变化，形状可以变得尖锐或

6、光滑。该系数能够描述阻尼阀的开启特性，对阻尼阀的设计性能至关重要。当流速为零时，孔径因子eps描述了起始点的阻尼特性形状(图7)。2010.11.25，汽车悬架系统，所谓悬架是指连接车身(车架)和车轮(车轴)的弹性部件。虽然该部件是弹性结构，但其刚度足以确保汽车的驾驶舒适性和稳定性。在汽车行驶过程中，悬架不仅能抵消路面不平造成的钝冲击，而且能保证车身的横向和纵向稳定性，使汽车在悬架设计的自由行程内始终保持大范围的动态可控姿态。因此，悬架是关系到车辆操纵和舒适性的重要部件之一。悬架结构和性能参数是否合理，对汽车的平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大影响。可见，悬架系统是现代汽车的重要总成之一。根据汽

7、车悬架的原理，现代汽车有两种悬架，一种是半主动悬架，另一种是主动悬架。1.半主动悬架，即传统悬架，由弹簧、减震器(减震器)、导向机构等组成。其中，弹簧主要起减小冲击力的作用，减震器主要起衰减振动的作用。因为这种悬架是由外力驱动的，所以被称为驱动悬架。2.在主动悬架的控制连杆中安装有能够产生抽动的装置，路面对车身的冲击力和车身的倾斜力通过力的抑制来抑制。这种悬架称为主动悬架，因为它可以自己产生作用力。主动悬架是一种由计算机控制的新型悬架，其动力源能够产生反作用力，主要用于高档汽车。根据汽车导向机构的不同悬架类型，可分为独立悬架和非独立悬架。1.如左图(a)所示，非独立悬架的特点是两侧车轮安装在一个整体轴上，当一个车轮受到冲击力时，会直接影响另一个车轮，当车轮上下跳动时，定位参数变化不大。如果用片簧作为弹性元件，它还可以起到导向作用，大大简化了结构，降低了成本。目前，它被广泛应用于卡车和公共汽车，一些汽车后悬架也使用。由于从属悬架的簧下质量较大，高速行驶时悬架上的冲击载荷相对较大，乘坐舒适性较差。2.如上图(b)所示，独立悬架的特征在于两侧的车轮独立地与车架(或车身)弹性连接。当一个车轮受到冲击时，它的运动不会