汽車液壓減震器設(shè)計(jì)（含6張CAD圖紙）

汽車液壓減震器設(shè)計(jì)（含6張CAD圖紙）,汽車,液壓,減震器,設(shè)計(jì),CAD,圖紙 分類號 編號 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 車輛液壓減震器設(shè)計(jì) Design of Hydraulic Shock Absorber for Vehicle 申請學(xué)位： 工學(xué)學(xué)士 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級： 機(jī)1601-1 姓 名： 朱向偉 學(xué) 號： 201604501152 指導(dǎo)老師： 呂小勇（副教授） 2020年5月30日 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院 車輛液壓減震器設(shè)計(jì) 姓 名： 朱向偉 導(dǎo) 師：呂小勇（副教授） 2020年5月30日 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 系（部）：機(jī)電工程系 姓名 朱向偉 學(xué)號 201604501152 畢業(yè) 屆別 2020 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 車輛液壓減震器設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 呂小勇 學(xué)歷 研究生 職稱 副教授 所學(xué)專業(yè) 流體傳動及控制 1、 具體要求(主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等)： 主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一款用于車輛,能夠滿足其性能要求的液壓減震器。最大卸荷速度0.15～0.30m/s，相對阻尼系數(shù)0.27～0.47，確保在使用期間汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定。 基本要求：設(shè)計(jì)確定總體工作原理，給出原理圖；2.完成詳細(xì)設(shè)計(jì)，給出設(shè)備整體、專用機(jī)構(gòu)、非標(biāo)零件等的必要的原理圖，裝配圖，零件圖等；3.按要求提交開題報(bào)告、論文等文檔；4.準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯材料，完成答辯。 主要參考資料：1.理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，液壓與氣壓傳動等教科書。2. 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，版本較新即可。 2、 進(jìn)度安排： 2月25日-3月31日：搜集、整理、熟悉分析相關(guān)資料，寫出開題報(bào)告； 4月1日-4月30日：完成詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制必要的圖紙； 5月1日-5月29日：修改完善設(shè)計(jì)，撰寫論文； 5月30日 ：做好答辯準(zhǔn)備。 指導(dǎo)教師（簽字）： 2020 年 1 月 10 日 系（部）意見： 同意 系主任（簽字）： 2020 年 1 月 11 日 備注： [摘 要] 當(dāng)前安裝在汽車懸架系統(tǒng)中的減震器主要是液壓式的減震器。減震器的性能對汽車的安全性、舒適性和駕駛性能都有影響。本次以奇瑞艾瑞澤GXpro的參數(shù)為依據(jù)設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于轎車，能夠滿足性能要求的雙筒式液壓減震器。這種減震器的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，性能較穩(wěn)定。本次設(shè)計(jì)首先對減震器的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后對減震器的主要零部件和配套零部件分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對活塞桿進(jìn)行校核，下一步對減震器閥系進(jìn)行設(shè)計(jì)。最終繪制雙筒式液壓減震器的裝配圖和主要零件圖。 [關(guān)鍵詞] 減震器；阻尼系數(shù)；閥系；強(qiáng)度校核； Abstract:The shock absorbers currently installed in suspension systems of automobiles are mainly hydraulic shock absorbers. The performance of the shock absorber has an impact on the safety, comfort and driving performance of the car. This time, based on the parameters of Chery Arrizo GXpro, a double-cylinder hydraulic shock absorber that can meet the performance requirements was designed for a car. This type of shock absorber has the advantages of simple structure and stable performance. This design first calculates the relevant parameters of the shock absorber, then designs the main parts and supporting parts of the shock absorber separately, and checks the piston rod. The next step is to design the valve system of the shock absorber To establish a hydrodynamic model of the valve system. Finally, draw the assembly drawing and main parts drawing of the double cylinder hydraulic shock absorber. Key words: Shock absorber;damping coefficient;valve system;strength check; 目錄 第一章 緒論 1 1.1課題背景和意義 1 1.2設(shè)計(jì)的主要工作 1 第二章總體原理確定 2 2.1減震器的類型選擇 2 2.2雙筒液壓減震器的工作原理 2 第三章減震器的主要參數(shù) 4 3.1 懸架的垂直彈性特性 4 3.2雙筒減震器的外特性 4 3.3 相對阻尼系數(shù)y的選擇 5 3.4減震器阻尼系數(shù)的確定 6 3.5 最大卸荷力F0 7 第四章減震器主要零部件的設(shè)計(jì) 8 4.1 缸筒的設(shè)計(jì) 8 4.1.1工作缸的設(shè)計(jì) 8 4.1.2外缸筒的設(shè)計(jì) 8 4.2 活塞桿的設(shè)計(jì) 9 4.3 活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算與校核 9 4.4 活塞桿穩(wěn)定性的計(jì)算與校核 10 4.5活塞行程的確定 10 4.6 導(dǎo)向座長度和活塞高度的設(shè)計(jì) 11 第五章液壓缸和其他部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 5.1缸體與缸體端蓋的連接形式 13 5.2 活塞桿與活塞的連接形式 13 5.3 活塞與活塞桿處密封圈的選用 13 5.4液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 13 5.5 活塞環(huán) 13 5.6液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 13 5.7減震器的密封和油液的選取 13 5.8彈簧的選擇 14 5.9彈簧片的選擇 14 第六章 減震器閥系的設(shè)計(jì) 16 6.1 減震器各閥系流體力學(xué)計(jì)算 16 6.1.1 壓縮行程流體力學(xué)的計(jì)算 16 6.1.2伸張行程流體力學(xué)計(jì)算 17 6.2壓縮閥的設(shè)計(jì) 19 6.3伸張閥的設(shè)計(jì) 20 6.4 流通閥的設(shè)計(jì) 22 6.5 補(bǔ)償閥的設(shè)計(jì) 23 參考文獻(xiàn) 26 致謝 25 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒論 1.1課題背景和意義 在國外發(fā)達(dá)國家，他們減震器的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)已經(jīng)比較成熟，例如已經(jīng)研制出了有電子系統(tǒng)控制的可調(diào)節(jié)，自適應(yīng)的充氣式或液壓式減震器?？梢愿鶕?jù)不平路面給汽車帶來的頻率和震幅自動調(diào)整減震器的阻尼力，并能夠多級調(diào)節(jié)和匹配。在我國，減震器行業(yè)開始較晚，技術(shù)相對其他國家較為落后。大量的高級轎車的減震器采用進(jìn)口為主，國內(nèi)生產(chǎn)的減震器主要滿足中低級轎車的配置。研究自主品牌性能優(yōu)越的減震器，仍然是一個急需解決的問題。 減震器是汽車懸架中的阻尼元器件，是連接汽車車身（或車架）與車輪（或車橋）的重要組件。它通過抑制因?yàn)椴黄铰访嬉鸬臎_擊和振動,提高汽車駕乘的舒適性和貨物運(yùn)送的完好無損性。減震器是能夠保證汽車舒性和平順性的重要零部件，長期以來，也得到了人們的特別重視和持續(xù)研究，技術(shù)上也有很多創(chuàng)新和突破，對保障人們出行的舒適性發(fā)揮了很好的作用。 1.2設(shè)計(jì)的主要工作 確定減震器的相對阻尼系數(shù)和阻尼系數(shù)，對減震器主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括缸筒、活塞桿、導(dǎo)向座和液壓缸等零部件；活塞桿強(qiáng)度的校核，穩(wěn)定性的校核；減震器其他部件的選擇，包括密封元件，彈簧等；減震器閥系的設(shè)計(jì)；繪制減震器二維總裝配圖和主要零部件圖。 第二章總體設(shè)計(jì) 2.1減震器的類型選擇 減震器根據(jù)減震器的阻尼材料分為液壓和充氣兩大類，根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為單筒和雙筒兩種。液壓減震器材料是油性流體。充氣式減震器在氣缸的下部包括一個浮動活塞，該浮動活塞在氣缸的端部形成一個密封腔，并充滿高壓氮?dú)?。浮動活塞配有型密封件，可將油和氣完全分離?；钊吓溆袎嚎s閥。閥根據(jù)運(yùn)動速度和通道截面積而變化。當(dāng)車輪升降時(shí)，活塞往復(fù)運(yùn)動，以在工作缸的上，下腔室之間產(chǎn)生壓力差，壓力油推動壓縮閥和伸張閥，然后返回。本次設(shè)計(jì)選擇使用廣泛、制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單、性能比較穩(wěn)定的雙筒式液壓減震器。 2.2雙筒液壓減震器的工作原理 當(dāng)汽車通過不平路面的時(shí)候，車身就會出現(xiàn)顛簸，此時(shí)，活塞作往復(fù)運(yùn)動，油液便來回的在儲油缸和工作缸中通過閥流動，在運(yùn)動過程中油液對孔壁產(chǎn)生的摩擦以及油液內(nèi)分子之間的摩擦將變成阻尼力，起到減震作用，將車身能量轉(zhuǎn)變成熱能消耗。 具體工作流程：壓縮行程時(shí)，車輪接近車身，減震器壓縮，減震器中的活塞向下移動 ，此時(shí)工作缸下部腔室的容積減少，油壓升高，油液通過流通閥流到上部腔室，因?yàn)樯喜壳皇冶换钊麠U占據(jù)一部分容量，所以上部腔室增加的容積小于下部腔室減小的容積，因此油液推開壓縮閥流到儲油缸筒。伸張行程時(shí)，減震器拉伸，活塞向上移動，工作缸上部腔室的油壓升高，流通閥關(guān)閉，油液通過伸張閥流到下部腔室，同理，通過伸張閥流到下部腔室的油液不能充滿下部腔室，產(chǎn)生真空度，此時(shí)儲油缸中的油液推開補(bǔ)充閥流到下部腔室從而進(jìn)行補(bǔ)充。 圖2-1減震器局部圖 表2-1減震器組件 代號 1 2 3 4 5 6 7 名稱 活塞桿 工作缸 活塞 伸張閥 流通閥 補(bǔ)償閥 壓縮閥 圖2-2減震器三維圖 第三章減震器的主要參數(shù) 3.1 懸架的垂直彈性特性 在進(jìn)行減震器設(shè)計(jì)時(shí)，要知道懸架系統(tǒng)的彈性特性。 圖3-1 懸架彈性特性 經(jīng)研究，懸架的固有震動頻率與懸架的剛度和簧上質(zhì)量有關(guān)，可用如下公式表示： （2-1） 式中：懸架的剛度 -簧上質(zhì)量 -固有振動頻率 車型選擇上，選擇轎車（如：奇瑞艾瑞澤GXpro），單輪簧上質(zhì)量按照50%取值，單輪簧上質(zhì)量為：300kg。減震器固有頻率，，根據(jù)公式（2-1）得： 3.2雙筒減震器的外特性 外特性就是它的速度特性，如圖，外特性能較好地匹配懸架的性能需要，就能獲得良好的震動特性。減震器的阻尼特性直接受減震器中氣門系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和開度的直接影響。曲線A表示伸張閥關(guān)閉狀態(tài)下，常通孔通道下阻尼力F與液流速度V的關(guān)系,曲線B表示伸張閥開啟狀態(tài)下，伸張閥環(huán)形間隙的阻尼力F與液流速度V的關(guān)系，兩者之間的過渡曲線為兩則同事作用的結(jié)果。壓縮閥閥片開啟程度對減振器特性的影響大體和伸張閥差不多，也大體可以用圖3-3表示 (a)阻力一位移 （b）阻力一速度 圖3-2 減震器的特性 圖3-3閥的開啟程度對減震器特性影響示意圖 伸張閥開閥力壓縮閥開閥力。速度確定閥系各參數(shù)，使壓縮阻 尼力與伸張阻尼力的比值符合。 3.3 相對阻尼系數(shù)y的選擇 卸荷閥未打開時(shí)，阻力F與阻尼系數(shù)和震動速度v之間均成正比關(guān)系，可用公式（2-2）表示。 (2-2) 減震器阻尼系數(shù)用公式計(jì)算，壓縮行程在一象限的開始端，阻尼系數(shù)：，中間為過度沖程，伸張行程在三象限末尾段。阻尼系數(shù)：。 相對阻尼系數(shù)y可用公式（2-3）計(jì)算： (2-3) 式中： 垂直剛度； 簧上質(zhì)量。 y值大，減震器震動衰減的越快，y值越小，減震器震動衰減的越慢，從而通過減震器傳達(dá)到路面的沖擊力將會減少。壓縮行程中，阻尼力應(yīng)選小一些，能很好的緩和沖擊，此時(shí)阻尼系數(shù)取得小些；伸張行程中，反之，從而能迅速減震，此時(shí)阻尼系數(shù)取得大些，通常情況下：。取 根據(jù)所涉及車型主要適用于路況較好的城市道路，取，則有： ，計(jì)算得：，。 3.4減震器阻尼系數(shù)的確定 通過公式轉(zhuǎn)換的：阻尼系數(shù)。 阻尼系數(shù)可用公式表示： (2-4) 式中： 減振器軸線與鉛垂線之間的夾角，取30°； 相對阻尼系數(shù)； 下橫臂n長度為0.2088m； a-安裝點(diǎn)到懸架左端點(diǎn)的距離;0.1488m； 單輪簧上質(zhì)量，取300kg 則： 伸張時(shí)的阻尼系數(shù)： 3.5 最大卸荷力F0 減震器安裝采用（2-4 b）所示安裝時(shí)，可用公式（2-5）表示： (2-5) 式中: 卸荷速度， 車身振幅，取 懸架振動固有頻率，為9.2rad 將數(shù)據(jù)帶入公式（2-5）可得： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，因此卸荷速度符合要求。 最大卸荷力公式為： (2-6) 第四章減震器主要零部件的設(shè)計(jì) 4.1 缸筒的設(shè)計(jì) 4.1.1工作缸的設(shè)計(jì) 減震器工作與伸張行程最大卸荷力的公式： （4-1） 式中： -工作缸最大允許壓力，取3.5PMa 連桿直徑和缸筒直徑之比，取0.45 將數(shù)據(jù)帶入公式（4-1）得： 按照國家標(biāo)準(zhǔn)，選用工作缸直徑為 壁厚2mm. 圖4-1工作缸三維圖 4.1.2外缸筒的設(shè)計(jì) 外缸筒也叫儲油缸，其主要作用是保持內(nèi)缸筒下油腔的壓力平衡。其下端與懸架連接，上端與導(dǎo)向器油封筒連接。 貯油筒直徑 ，壁厚3mm，材料鋼。 選取貯油筒直徑為：。 為了起到緩沖減震效果，下部吊環(huán)和吊環(huán)內(nèi)的附件與彈簧端蓋連接。 圖4-2外缸筒的三維圖 4.2 活塞桿的設(shè)計(jì) 減震器活塞桿在運(yùn)動中，作為傳力件，它將承受拉伸和壓縮負(fù)荷以及外部世界的側(cè)向力，因此材料要有一定的強(qiáng)度和剛性。這一設(shè)計(jì)既考慮到機(jī)械性能，又考慮到經(jīng)濟(jì)性能，因此選擇一種具有HRC18硬度的45鋼，一種市場上常用的材料。選擇S活塞賽跑200毫米，活塞桿的長度（連接長度除外）一定要大于活塞跑動，活塞桿的長度最初確定為220毫米，由于活塞桿兩端會活塞和車身（或車橋）連接，因此考慮連接長度，取整個活塞桿長度為262.5mm。 經(jīng)驗(yàn)情況下，工作缸直徑與活塞桿直徑可按公式（4-2）表示： （4-2） 工作缸直徑則取 圖4-3活塞桿的三維圖 4.3 活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算與校核 活塞桿為受力件，因此選擇強(qiáng)度和剛度均較好的45#鋼，其許用應(yīng)力為，密度為，彈性模量為 活塞桿的應(yīng)力可以用公式（4-3）表示： （4-3） 式中： ?。? Max{,}——最大壓力，計(jì)算得2826N； 單個減震器承受的汽車的簧上質(zhì)量，； ，； ，。 4.4 活塞桿穩(wěn)定性的計(jì)算與校核 汽車行駛時(shí)，減震器處于反復(fù)壓縮和拉伸的狀態(tài)，所以減震器的性能也和活塞桿的穩(wěn)定性有一定關(guān)系，轉(zhuǎn)換模型其等效長度系數(shù)，由公式（4-4）計(jì)算比容值： （4-4） ，所以滿足歐拉公式的使用條件 再根據(jù)歐拉公式可得： 而最大的壓力： 這里取極限情況,,得： 4.5活塞行程的確定 減振器活塞座圈是液壓缸的工作座圈。根據(jù)表和表來選取液壓缸的工作行程，從而選擇活塞過程為 表4-1 減震器設(shè)計(jì)尺寸（㎜） 工作缸 直徑D 基長 貯液筒最 大外徑 D1 防塵罩最 大外徑 D2 壓縮到底 長度Lmin 允差 最大拉伸 長度 Lmax 允差 L1 (HH 型) L2 (CG 型) L3 (HG 型) (GH 型) 20 90 70 80 34 40 +3 負(fù)值不限 +4 負(fù)值不限 正值不限 -3 正值不限 -4 30 120 86 103 48 56 40 160 120 140 65 75 （45） 70 80 50 190 120 155 80 90 60 210 130 170 90 102 表4-2減震器活塞行程(㎜） 工作缸直徑D 活塞行程 S 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 20 - - - - - - - - - - - 30 - - - - - - - - - - - - - - 40 - - - - - - - - - - - - 45 - - - - - - - - - - 50 - - - - - - - - 65 - - - - - - 表4-3復(fù)原阻力和壓縮阻力取值（N） 工作缸直徑D（mm） 復(fù)原阻力 壓縮阻力 20 200—1200 不大于600 30 1000—2800 不大于1000 40 1600—4500 400—1800 45 2500—5500 600—2000 50 4000—7000 700—2800 65 5000—10000 1000—3600 通過，大題可以知道復(fù)原阻力和壓縮阻力的值。 選取減震器為HH型，得： 減震器壓縮到底長度； 減震器最大拉伸長度； 4.6 導(dǎo)向座長度和活塞高度的設(shè)計(jì) 如果導(dǎo)向體長度過小，工作缸管與儲油缸管之間的偏差會因偏差而增大，減振器的穩(wěn)定性也會降低。導(dǎo)向體的最小長度過小，工作缸筒和儲油缸筒因偏差而發(fā)生偏斜，降低了阻尼器的穩(wěn)定性。而且活塞運(yùn)動時(shí)，其與導(dǎo)向體是相對滑動的，因此導(dǎo)向體內(nèi)會安裝一個襯套。 其最小導(dǎo)向長度大體可用公式（4-5）表示： （4-5） 式中：-液壓缸的最大行程； -工作缸內(nèi)徑。 活塞的高度，導(dǎo)向座長度；活塞高度；活塞上孔是均布的個小孔，每個孔的直徑為d，小孔的總面積應(yīng)等于進(jìn)、出油孔的面積。由于 ，故。取孔的長度一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（4-6）計(jì)算 （4-6） 取。 圖4-4活塞體三維圖 第五章液壓缸和其他部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1缸體與缸體端蓋的連接形式 “本次設(shè)計(jì)選用螺紋來進(jìn)行連接。采用螺紋連接主要有一下好處：結(jié)構(gòu)簡單、成本低，穩(wěn)定；容易加工、便于安裝和拆卸；連接可靠、能承受高壓?！盵6] 5.2 活塞桿與活塞的連接形式 活塞桿與活塞需要承受一定的軸向力，因此需要連接可靠，選擇螺紋連接，即活塞桿端部攻螺紋，匹配螺栓。 5.3 活塞與活塞桿處密封圈的選用 活塞和活塞桿處的密封圈應(yīng)能承受一定的壓力和溫度，本次設(shè)計(jì)時(shí)選用O型密封圈，其具體尺寸可參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選擇。 5.4液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮安裝形式和油液進(jìn)出口的連接形式。液壓缸蓋的安裝和連接形式是通過法蘭來連接的。 5.5 活塞環(huán) 活塞環(huán)用來防止油液從高壓室向低壓室泄露，以保證阻尼效果。活塞環(huán)材料常用：尼龍1010、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、填充聚四氟乙烯及三層復(fù)合材料。兩端面平行度不大于0. 03、表面粗糙度Ra0.8。外觀不應(yīng)有裂紋、毛刺、縮孔及折皺。根據(jù)活塞環(huán)的密封原理，在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮活塞環(huán)徑向厚度、開口形狀、側(cè)間隙、背間隙以及因材料不同時(shí)的活塞環(huán)圓周線漲量?；钊h(huán)裝入工作缸要進(jìn)行光檢驗(yàn)，其貼合面不小于85%。 5.6液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 （1）缸體采用45鋼；調(diào)質(zhì)HRC28—33；表面法蘭處理；缸體和端蓋采用螺紋連接； （2）活塞采用40Cr；調(diào)質(zhì)HRC28—35；上下面高頻淬火HRC40—45； （3）活塞桿采用40Cr；調(diào)質(zhì)HRC28—33；使用磁力探傷避免有裂紋； （4）缸蓋采用45鋼；表面陽極氧化處理。 5.7減震器的密封和油液的選取 （1） 減震墊提到液壓油的密封性，即油腔與外界隔絕，以確保液壓油不泄漏，并且不會有灰塵進(jìn)入油氣缸。適用的媒包括油、水和低腐蝕液體，使用壽命請參閱機(jī)械材料設(shè)計(jì)手冊。選擇密封材料是腈橡膠，使用粘結(jié)形狀，并且金屬骨架和橡膠部分分別處理，然后與乳膠卡車粘合。這種使用方式便宜，容易制造，易于維修和可靠密封。型密封圈有如下特點(diǎn)，能壓縮，且自封能力強(qiáng)。得到了廣泛的應(yīng)用。而且，膠密封圈的結(jié)構(gòu)比較簡單、使用維護(hù)起來比其他的更加方便、成本也比其他的低廉，密封也不受到運(yùn)動方向的影響，是比較合適的密封件。本次設(shè)計(jì)選用材料為丁青橡膠的型密封圈。 （2） 在選擇液壓油時(shí)，您必須首先考慮液壓缸的工作環(huán)境，例如液壓缸中的濕度、溫度和空氣清潔度。選擇油液的粘度一定要適中，溫度變化不能過大。假如油的粘度過大，將會損失較大系統(tǒng)的壓力，因此傳輸效率降低。此外，油必須具有良好的溫度適應(yīng)性，并且不會因溫度變化而導(dǎo)致粘度和性能的過度變化。此外，液壓油要有良好的潤滑效果，以減少摩擦并保證零件的壽命。 ，，體積彈性。 5.8彈簧的選擇 彈性元件普遍的是螺旋式彈簧。通常情況下，彈簧鋼棒材料軋制行成螺旋式彈簧.定螺距剛度不變，變螺距剛度可變。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，成本低，不用潤滑 質(zhì)量輕，安裝時(shí)所占距離小，選擇為簧絲材料。 表4-1 彈簧材料特性 許用切應(yīng)力[] 許用剪應(yīng)力[] 剪切模量 G 彈性模量 E 強(qiáng)度范圍 48 1000 8000 20000MP 45-50HRC 5.9彈簧片的選擇 彈簧片和減震器液壓油作為減震器的內(nèi)部元件，其原則合適與否對減震器的減震效果比較重要。 （1）彈簧片的材料 減震器中的彈簧片被分成流動閥彈簧片和補(bǔ)償閥彈簧片。當(dāng)減震器工作時(shí)，彈簧刀片將承受一定的壓力，因此彈簧刀片必須具有一定的彈性強(qiáng)度和耐磨性能。本次選擇的彈簧材料為合金彈簧鋼，鋼號為：，以提高煤油浸漬處理的剛性，以提高強(qiáng)度和韌性，需要浸漬處理。 （3） 彈簧片的尺寸標(biāo)準(zhǔn) 彈簧片分為流通閥蝶形彈簧片和補(bǔ)償閥蝶形彈簧片，查手冊，尺寸確定如下：流通閥選擇A型： , 補(bǔ)償閥蝶形彈簧片選擇A型，尺寸如下： ,。 圖4-3 蝶形彈簧片結(jié)構(gòu)簡圖 兩個閥都要在彈簧片上打孔，來保證液壓油的。 第六章 減震器閥系的設(shè)計(jì) 6.1 減震器各閥系流體力學(xué)計(jì)算 活塞和閥體將工作缸和儲油缸分成了三個密封區(qū)域，假設(shè)沒有摩擦力及瞬態(tài)液動力，各封閉區(qū)域也是連續(xù)的，相關(guān)參數(shù)不會突變。 6.1.1 壓縮行程流體力學(xué)的計(jì)算 減振器活塞向下移動，工作缸下油室到儲油缸油室的流量可用式（6-1）表示： （6-1） 活塞向下運(yùn)動，一部份油液會從工作缸流到儲油缸，一部分油液會從下油腔流進(jìn)上油腔，從工作缸下油腔流進(jìn)上油腔的流量可用公式（6-2）表示： （6-2） 通過流通閥的流量可用公式（6-3）表示： （6-3） 式中： ——流通閥的節(jié)流面積 活塞常通孔流量表示： （6-4） 壓縮閥開啟前和開啟后，底閥的油液流量不同。 （1）壓縮閥開閥前，流經(jīng)底閥的油液流量可用表示： （6-5） 式中： ——底閥上常通孔節(jié)流面積 （2）壓縮閥開閥后，流經(jīng)底閥的油液流量可用公式（6-6）表示： （6-6） 式中： ——壓縮閥的節(jié)流面積 根流量連續(xù)性定理可由公式（6-7）表示： （6-7） 壓縮閥開閥前，工作缸下油腔的壓力可由公式（6-2）、（6-5）、（6-7）求得： (6-8） 開閥后由公式（6-2）、（6-5）、（6-7）求得： （6-9） 減震器壓縮行程時(shí)，阻尼力可用公式（6-10）表示： （6-10） 壓縮閥開閥前，壓縮行程阻尼力可由（6-4）、（6-8）、（6-10）計(jì)算得： （6-11） 開閥后，由公式（6-4）、（6-9）、（6-10）計(jì)算得： （6-12） 從以上數(shù)學(xué)模型可以看出，此時(shí)壓縮閥在減震器中其主要作用，而流通閥對上下油室的壓差變化其主要作用。 6.1.2伸張行程流體力學(xué)計(jì)算 假設(shè)以速度運(yùn)動，則上油腔排出的流量可用（6-13）表示： （6-13） 式中： ——活塞的橫截面積 ——活塞桿的橫截面積 ——活塞運(yùn)動速度 而活塞和活塞桿的橫截面積可用以下公式求得： ， ， 式中： ——活塞外徑 ——活塞桿外徑 減震器位于時(shí)，流通閥呈現(xiàn)狀態(tài)，活塞桿向上運(yùn)動，外界壓強(qiáng)大于活塞內(nèi)部壓強(qiáng)，活塞桿因此呈受拉伸狀態(tài)。 活塞處于受拉伸狀態(tài)，伸張閥的開啟和關(guān)閉對流體力學(xué)的影響也不相同。 （1）伸張閥關(guān)閉時(shí)，表示： （6-14） 式中： ——流量系數(shù) ——活塞上的常通孔節(jié)流面積 —上油腔油壓 —下油腔壓 —儲油腔油壓 （2）伸張閥開啟時(shí)，工作缸的上油腔流入下油腔的流量可用公式（5-3）表示： （6-15） 在壓力狀態(tài)下，，通過可用公式： （6-16） 式中： ——補(bǔ)償閥的節(jié)流面積 根據(jù)流量連續(xù)性定理： （6-17） 設(shè)，由得下油腔的壓力： （6-18） 由得上油腔的壓力： 補(bǔ)償閥開閥前： （6-19） 補(bǔ)償閥開閥后： （6-20） 表示： （6-21） 補(bǔ)償閥開閥前，阻尼力由求得： （6-22） 補(bǔ)償閥開閥后由求得： （6-23） 從以上數(shù)學(xué)模型可以看出，在該工況下，此時(shí)伸張閥主要作用，補(bǔ)充閥緊起到補(bǔ)充油液的作用，為減震器提供的阻尼力影響不大。 6.2壓縮閥的設(shè)計(jì) （1）壓縮閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 圖6-1底閥總成 壓縮閥片組和閥座組成壓縮閥，其安裝在底閥的下端部，如圖所示。其和活塞上安裝的伸張閥原理差不多，即：當(dāng)儲油缸和工作缸下油腔的壓差比較小時(shí)，壓縮閥呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)，壓縮閥片常通孔的節(jié)流作用產(chǎn)生了阻尼力；當(dāng)壓差增加到一定值時(shí)，下油腔的壓力大于儲油缸的壓力，壓縮閥呈現(xiàn)開啟狀態(tài)，通過常通孔和壓縮閥開啟時(shí)環(huán)形間隙的節(jié)流作用來產(chǎn)生阻尼力。 （2）壓縮閥流體力學(xué)模型的建立 圖6-2 壓縮閥閥片流體力學(xué)模型 油液在壓縮閥的環(huán)形間隙流動時(shí)，其流體力學(xué)如圖5-5所示： 其端面受到的均布載荷， 式中： 工作缸下油腔壓力 --儲油腔油液壓力 壓縮閥孔常通孔， 圖6-3壓縮閥三維模型 6.3伸張閥的設(shè)計(jì) （1）伸張閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 如圖5-1所示，膨脹閥主要由一組膨脹閥、一個閥座和安裝在活塞下端的其它部件組成。當(dāng)工作缸上下油箱壓差較低時(shí)，伸縮閥關(guān)閉，上下腔室中的機(jī)油流過活塞的正常通孔。當(dāng)工作缸上下油室壓差較大時(shí)，放大器的閥瓣會產(chǎn)生環(huán)形空間。當(dāng)膨脹機(jī)打開時(shí)，上腔和下腔之間的壓差變化緩慢，以確保舒適的減震。阻尼力包括通過活塞孔和放大器環(huán)形空間的壓滅效應(yīng)。 圖6-4 活塞總成 （2）伸張閥的流體力學(xué)模型 油液在伸張閥的環(huán)形間隙流動時(shí)，其流體力學(xué)如圖6-1所示： 其端面受到的均布載荷 式中： ——工作缸上油腔壓力 ——工作缸下油腔壓力 經(jīng)過計(jì)算 圖6-5 伸張閥閥片的流體力學(xué)模型 圖6-6伸張閥片三維圖 6.4 流通閥的設(shè)計(jì) （1）流通閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 流通閥閥片和彈簧壓片組成安裝在活塞上端部，如圖5-1所示。流通閥是單向閥，油液在壓差作用下，只能有下油腔流向上油腔。 （2）流通閥的流體力學(xué)模型 流通閥開閥時(shí)的通流面積可由公式（6-24）表示： （6-24） 式中： X-彈簧壓縮量 流通閥的流體力學(xué)模型如圖5-3所示，其油液壓力可由公式（6-25）表示： （6-25） 式中： 彈簧壓緊力 -油液壓力 圖6-7流通閥的受力模型 圖中的閥片質(zhì)量，閥座支撐力，正常流通情況下兩者相等，即： 。 ，。 圖6-8流通閥三維圖 6.5 補(bǔ)償閥的設(shè)計(jì) （1）補(bǔ)償閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 補(bǔ)償閥片和彈簧壓片組成了補(bǔ)償閥，其安裝位置在底閥的上端部，如圖所示。補(bǔ)償閥和流通閥相同，是單向閥，當(dāng)儲油缸的油液壓力大于工作缸下油腔的油液壓力，補(bǔ)償閥就會打開，從而產(chǎn)生節(jié)流作用。 圖6-9補(bǔ)償閥閥片的流體力學(xué)模型 （2）補(bǔ)償閥的力學(xué)模型 如圖5-6所示，補(bǔ)償閥開閥時(shí)的通流面積可用公式（6-26）表示： （6-26） 式中： X-補(bǔ)償閥閥片上彈簧壓片的壓縮量 其油液壓力可由公式（6-27）表示： （6-27） 式中： 補(bǔ)償閥彈簧力 彈簧壓片的壓縮量 彈簧壓片的剛度 圖5-6中，二者相等，即： 計(jì)算得：，。 圖6-10補(bǔ)償閥三維圖 參考文獻(xiàn) [1] 馮雪梅, 劉佐民. 汽車液力減震器技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版), 2003, 27(3):340-343. 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[9] 孫雪梅，可調(diào)阻尼器減震器優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]，吉林大學(xué)，2016（1）:1～3. 致謝 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)要感謝在整個過程中給予我指導(dǎo)，幫助的老師和同學(xué)們，特別要感謝我的指導(dǎo)老師呂小勇先生，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中不斷的給予我細(xì)心的指導(dǎo)和鼓勵，在每次設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題時(shí)，呂小勇老師總是給予及時(shí)的解答，讓我的設(shè)計(jì)能夠順利的完成。在整個設(shè)計(jì)過程中也教會了我許多其他的知識，讓我終身受益。 31 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評審表（指導(dǎo)教師用） 題 目 車輛液壓減震器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 朱向偉 學(xué)號 201604501152 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)教師 姓 名 呂小勇 職稱 副教授 所學(xué)專業(yè) 流體傳動及控制 是否同意參加答辯：同意答辯 得分 75 評語： 本文選題符合機(jī)械類畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。針對設(shè)計(jì)任務(wù)，該生查閱了一定量的文獻(xiàn)，分析論證合理，設(shè)計(jì)圖紙比較規(guī)范，設(shè)計(jì)過程比較完整，設(shè)計(jì)結(jié)果合理可行，具有一定的參考價(jià)值。論文格式比較規(guī)范，邏輯層次合理，表述通順。 該生專業(yè)知識熟練，具備分析問題、解決問題的能力，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。 同意該同學(xué)參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 指導(dǎo)教師（簽字）： 2020年 5月28 日 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評審表(評閱人用) 題 目 車輛液壓減震器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 朱向偉 學(xué)號 201604501152 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)教師 姓 名 呂小勇 職稱 副教授 所學(xué)專業(yè) 流體傳動及控制 是否同意參加答辯：同意答辯 得分 78 評語： 該生論文選題難度適中，完全符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，工作量較大，選題具有一定的應(yīng)用研究和推廣價(jià)值，該生具有一定的查閱文獻(xiàn)能力，能夠較好分析文獻(xiàn)信息，綜合運(yùn)用知識解決問題能力一般。論文內(nèi)容完整，前后邏輯得當(dāng)，層次結(jié)構(gòu)安排較為合理。該生論文語言表達(dá)流暢，格式符合要求；完全符合本科生畢業(yè)答辯條件，同意答辯。 評閱人（簽字）： 2020年 5月29 日 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評審表(評閱人用) 題 目 車輛液壓減震器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 朱向偉 學(xué)號 201604501152 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)教師 姓 名 呂小勇 職稱 副教授 所學(xué)專業(yè) 流體傳動及控制 是否同意參加答辯：同意答辯 得分 76 評語： 論文選題源于生產(chǎn)實(shí)際，符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，具有一定的實(shí)際意義。該生查閱參考文獻(xiàn)能力一般，能運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識完成相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)思路基本合理，專業(yè)軟件應(yīng)用能力一般，圖紙基本正確，論文書寫規(guī)范，工作量適中，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求， 同意該同學(xué)參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 評閱人（簽字）： 2020 年 5月 29日 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評審表（答辯小組用） 題 目 車輛液壓減震器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 朱向偉 學(xué)號 201604501152 指導(dǎo)教師 姓 名 呂小勇 職稱 副教授 得分 74 評語： 自述表達(dá)一般，表達(dá)正確，能夠回答大部分問題。答辯時(shí)，能夠簡明的闡述設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，對主要問題的回答基本正確，或經(jīng)教師啟發(fā)后正確地回答。 圖紙視圖表達(dá)基本合理，結(jié)構(gòu)表達(dá)基本完整，尺寸標(biāo)注個別不規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；論文思路基本清晰條理，格式基本規(guī)范。 答辯委員會（小組）（全體成員簽字）： 2020年 5 月 30 日 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合評定成績表 指導(dǎo)教師評分 75 評閱人評分 77 答辯評分 74 綜合評定成績(按4：2：4) 75 答辯委員會負(fù)責(zé)人（簽字）： 2020年 5 月 30 日