汽车底盘设计系列讲座之三

安徽工程大学：时培成2010年11月汽车底盘设计系列讲座之三（减振器设计）““减振器减振器””一词是汽车底盘行业内通用术语，汽车一词是汽车底盘行业内通用术语，汽车减振器实际上是一个振动阻尼器。减振器在汽车中减振器实际上是一个振动阻尼器。减振器在汽车中不仅用在悬挂上，在其它的位置也有应用。例如用不仅用在悬挂上，在其它的位置也有应用。例如用于驾驶室、车座、方向盘等，也可作为缓冲器用在于驾驶室、车座、方向盘等，也可作为缓冲器用在车辆保险杠上。车辆保险杠上。汽车底盘设计系列讲座之三（减振器设计）汽车减振器的作用1.对因路面不平或驾驶条件差而引起向车身传递的振动进行阻尼，保持车辆的平顺性，乘座舒适。2.快速消除由路面引起的轴和车轮的振动，保证车轮随时抓地，从而保证车辆的转向和刹车功能，提高车辆行驶的安全性。筒式减振器型号表示由结构特征（双筒或单筒）代号、工作缸内径值、行由结构特征（双筒或单筒）代号、工作缸内径值、行程数值、上下连接型式（螺杆或吊环）代号、种类区别代程数值、上下连接型式（螺杆或吊环）代号、种类区别代号、和连线组成。号、和连线组成。™™××××××－－××××××××××结构特征代号（结构特征代号（SS或或DD））工作缸内径数值（工作缸内径数值（mmmm））行程数值（行程数值（cmcm））上部连接型式（上部连接型式（GG或或HH））下部连接型式（下部连接型式（GG或或HH））种类区别代号（从第二种始种类区别代号（从第二种始AA、、BB、、CC…………））麦氟逊式减振器型号表示由特征代号（由特征代号（STST），连杆直径数值（），连杆直径数值（mmmm），工作缸内），工作缸内径数值（径数值（mmmm），油筒外径数值（），油筒外径数值（mmmm），种类区别代号和连线），种类区别代号和连线组成。组成。™™STST××××－－××××－－××××××麦氟逊式减振器代号麦氟逊式减振器代号连杆直径（连杆直径（mmmm））工作缸内径（工作缸内径（mmmm））油筒外径（油筒外径（mmmm））种类区别代号（从第二种始种类区别代号（从第二种始AA、、BB、、CC…………））汽车减振器相关术语：™™复原阻力：减振器增加长度运动时的阻力。复原阻力：减振器增加长度运动时的阻力。™™压缩阻力：减振器减小长度运动时的阻力。压缩阻力：减振器减小长度运动时的阻力。™™额定阻力：减振器出厂要求检测的阻力。额定阻力：减振器出厂要求检测的阻力。™™额定速度：减振器额定阻力规定的速度。额定速度：减振器额定阻力规定的速度。™™LLminmin：减振器压缩到底长度。：减振器压缩到底长度。™™LLmaxmax：减振器拉伸到头长度。：减振器拉伸到头长度。汽车筒式减振器的分类22按工作缸性质分：单筒减振器与双筒减振器。按工作缸性质分：单筒减振器与双筒减振器。33按是否充气分：充气式与非充气式。按是否充气分：充气式与非充气式。44按拆卸形式分：可拆卸式与不可拆卸式。按拆卸形式分：可拆卸式与不可拆卸式。55按安装形式分：独立悬架与非独立悬架。按安装形式分：独立悬架与非独立悬架。™1按结构分：摇臂式和筒式™摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10～20MPa)条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.5～5MPa，但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。™筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点，在轿车上得到越来越多的应用。™™国内的汽车悬架，广泛采用的是筒式液压减振器，国内的汽车悬架，广泛采用的是筒式液压减振器，减振器内的工作介质是某种油液，这是迄今为止在减振器内的工作介质是某种油液，这是迄今为止在技术上颇为成熟的一种减振器。从阻力和吸收能量技术上颇为成熟的一种减振器。从阻力和吸收能量方面作比较，它重量轻、外形小，能获得比较稳定方面作比较，它重量轻、外形小，能获得比较稳定的阻力，并且可以按需要决定工作速度与阻力的函的阻力，并且可以按需要决定工作速度与阻力的函数关系。数关系。筒式液压减振器的工作原理当车架与车桥作往复相对运动，活塞在缸筒内作往复运动，油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔，此时，孔壁与油液间摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，把车身与车架振动的能量转化为热能，并由减振器内油液吸收，进而通过减振器壳体然后散发到大气中。当车架与车桥作往复相对运动，活塞在缸筒内作往复运动，油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔，此时，孔壁与油液间摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，把车身与车架振动的能量转化为热能，并由减振器内油液吸收，进而通过减振器壳体然后散发到大气中。双向作用筒式液压减振器基本构成™双向作用筒式液压减振器主要由：油封、活塞杆、活塞阀、底阀、工作缸、油筒以及上下连接件等组成。（即双筒、一杆、四阀）。™减振器的工作过程由是复原行程和压缩行程持续交变过程形成的。减振器在复原（拉伸）工况下的工作原理：™™当活塞杆带动活塞拉伸相对工作缸上移当活塞杆带动活塞拉伸相对工作缸上移时，称为复原行程。时，称为复原行程。此时由于上腔的体此时由于上腔的体积减小，下腔的体积增大，使上腔的工积减小，下腔的体积增大，使上腔的工作压力高于下腔，作压力高于下腔，上腔的工作液使流通上腔的工作液使流通阀关闭，阀关闭，使复原阀打开通过复原阀节流使复原阀打开通过复原阀节流后向下腔流动产生复原（拉伸）阻力。后向下腔流动产生复原（拉伸）阻力。拉伸(复原)复原阀流通阀压缩阀补偿阀V下增上减＜V常通孔减振器在压缩工况下的工作原理™™当活塞杆带动活塞压缩相对工作缸下移时，称为当活塞杆带动活塞压缩相对工作缸下移时，称为压缩行程。压缩行程。此时上腔的体积增大，下腔的体积减此时上腔的体积增大，下腔的体积减小，使下腔的工作压力高于上腔，下腔的工作液小，使下腔的工作压力高于上腔，下腔的工作液使复原阀关闭，使复原阀关闭，流通阀打开，下腔的工作液通过流通阀打开，下腔的工作液通过流通阀向上腔流动充满上腔。流通阀向上腔流动充满上腔。压缩复原阀流通阀补偿阀压缩阀V上增V＜下减常通孔™™通常采用的减振器产品结构设计是：将复通常采用的减振器产品结构设计是：将复原阀和流通阀设为一体，压缩阀、补偿阀原阀和流通阀设为一体，压缩阀、补偿阀设为一体的阀系结构。设为一体的阀系结构。这种型式的阀结构这种型式的阀结构紧凑，基长可以做的较小。紧凑，基长可以做的较小。其阻力的控制其阻力的控制由一组阀片的刚性来控制，阻力的调整可由一组阀片的刚性来控制，阻力的调整可以通过改变阀片的数量来实现，以通过改变阀片的数量来实现，调整方调整方便，性能比较稳定。便，性能比较稳定。复原行程™™复原阀工况：活塞向上低速运动时，活塞上腔的油液，通过复原阀工况：活塞向上低速运动时，活塞上腔的油液，通过活塞上端的常通孔（活塞上端的常通孔（即复原阀开口阀片上开口槽即复原阀开口阀片上开口槽）流入下）流入下腔。腔。常通孔节流产生油液阻尼形成减振器低速复原阻尼力。常通孔节流产生油液阻尼形成减振器低速复原阻尼力。™™压缩阀工况：由于复原阀下腔因体积增大，与储油筒之间出压缩阀工况：由于复原阀下腔因体积增大，与储油筒之间出现压差，因此现压差，因此储油筒的油液推开底阀上的补偿阀流入下腔，储油筒的油液推开底阀上的补偿阀流入下腔，以补足下腔，使稍后的压缩行程不致出现空程。以补足下腔，使稍后的压缩行程不致出现空程。™影响低速时的阻尼力大小的因素：活塞的泄漏，开口阀片的开口大小。低速工况低速工况低速，复原阀开阀前的工作状况中速工况：中速工况：™™活塞向上中速运动时，这里由于活塞上腔压力增高，压活塞向上中速运动时，这里由于活塞上腔压力增高，压迫复原阀座向下运动，使阀片变形，直至打开复原阀，迫复原阀座向下运动，使阀片变形，直至打开复原阀，油液通过复原阀座上复原孔，从复原阀座与复原阀片向油液通过复原阀座上复原孔，从复原阀座与复原阀片向下变形后的间隙流入下腔。下变形后的间隙流入下腔。开阀后的压差是产生减振器开阀后的压差是产生减振器中速复原阻尼力的基础。中速复原阻尼力的基础。™™影响中速时阻尼力大小的因素有：影响中速时阻尼力大小的因素有：阀片刚度、复原阀座阀片刚度、复原阀座内外圆端面的高度差、内圆直径大小。内外圆端面的高度差、内圆直径大小。阀片刚度越大，阀片刚度越大，开阀力越大；阀座内外圆端面的高度差越大、内圆直径开阀力越大；阀座内外圆端面的高度差越大、内圆直径越大，阀片所需的开阀力越大，阻尼力越大。越大，阀片所需的开阀力越大，阻尼力越大。高速工况：高速工况：™™活塞向上高速运动时，活塞向上高速运动时，复原阀全开，使复原阀开度复原阀全开，使复原阀开度与复原阀座上的复原孔面积等效，形成复原阀最大与复原阀座上的复原孔面积等效，形成复原阀最大开度。开度。这时的工作压力等效这时的工作压力等效复原复原孔产生的油液阻孔产生的油液阻尼，形成高速阻尼力。尼，形成高速阻尼力。™™影响高速时阻尼力的因素除以上因素外主要是：影响高速时阻尼力的因素除以上因素外主要是：复复原阀座上复原孔的通流面积。原阀座上复原孔的通流面积。复原孔的通流面积的复原孔的通流面积的大小关系到阀的最大开度，影响高速时的阻尼力。大小关系到阀的最大开度，影响高速时的阻尼力。通流面积越大，高速时的阻尼力越小。通流面积越大，高速时的阻尼力越小。压缩行程™™压缩阀工况：活塞向下低速运动时，压缩阀上腔的压缩阀工况：活塞向下低速运动时，压缩阀上腔的油液，通过压缩阀座上端的常通孔（油液，通过压缩阀座上端的常通孔（即压缩阀开口即压缩阀开口阀片上开口槽阀片上开口槽）流入储油腔。）流入储油腔。常通孔节流产生油液常通孔节流产生油液阻尼形成减振器低速压缩阻尼力。阻尼形成减振器低速压缩阻尼力。™™复原阀工况：由于压缩阀上腔的压力增大复原阀工况：由于压缩阀上腔的压力增大，油液推，油液推开复原阀上的流通阀，补足上腔油液，使稍后的复开复原阀上的流通阀，补足上腔油液，使稍后的复原行程不致出现空程。原行程不致出现空程。™™影响低速时的阻尼力大小的因素：影响低速时的阻尼力大小的因素：压缩阀的泄漏，压缩阀的泄漏，开口阀片的开口大小开口阀片的开口大小低速工况：低速工况：中速工况：中速工况：™™活塞向下中速运动时，这里活塞向下中速运动时，这里由于压缩阀上腔压力增由于压缩阀上腔压力增高，压迫压缩阀座向下运动，使压缩阀片向内变高，压迫压缩阀座向下运动，使压缩阀片向内变形，直至打开压缩阀，油液通过压缩阀座上压缩形，直至打开压缩阀，油液通过压缩阀座上压缩孔，从压缩阀座与压缩阀片向下变形后的间隙流入孔，从压缩阀座与压缩阀片向下变形后的间隙流入下腔下腔。。开阀压力产生了减振器中速乃至向高速过渡开阀压力产生了减振器中速乃至向高速过渡的压缩阻尼力。的压缩阻尼力。™™影响中速阻尼力大小的因素有：影响中速阻尼力大小的因素有：阀片刚度、压缩阀阀片刚度、压缩阀座内外圆端面的高度差、内圆直径大小。座内外圆端面的高度差、内圆直径大小。阀片刚度阀片刚度越大，阀座内外圆端面的高度差越大、内圆直径越越大，阀座内外圆端面的高度差越大、内圆直径越大，阀片所需的开阀力越大，产生的阻尼力越大。大，阀片所需的开阀力越大，产生的阻尼力越大。高速工况：高速工况：™™活塞向下高速运动时，活塞向下高速运动时，压缩阀全开，使压缩阀开度压缩阀全开，使压缩阀开度与压缩阀座上的压缩孔面积等效，形成压缩阀最大与压缩阀座上的压缩孔面积等效，形成压缩阀最大开度。开度。这时的工作压力等效压缩通孔产生的油液阻这时的工作压力等效压缩通孔产生的油液阻尼形成高速压缩阻尼力。尼形成高速压缩阻尼力。™™影响高速时阻尼力的因素除以上因素外主要是：影响高速时阻尼力的因素除以上因素外主要是：压压缩阀座上压缩通孔的通流面积。缩阀座上压缩通孔的通流面积。压缩孔的通流面积压缩孔的通流面积的大小关系到阀的最大开度，影响高速时的阻尼的大小关系到阀的最大开度，影响高速时的阻尼力。通流面积越大，高速时的阻尼力越小