汽車減振器介紹及其原理.ppt

《汽車減振器介紹及其原理.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車減振器介紹及其原理.ppt（17頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

減振器,為了加速車架和車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部裝有減振器。減振器和彈性元件都是并聯(lián)安裝的。 汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器。液力減振器的作用原理是當(dāng)車駕與車橋做往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)的從一個(gè)內(nèi)腔通過一些窄小的空隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)，孔壁與油液的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，而被油液和減振器殼體所吸收，然后散到空氣中。減振器阻尼力的大小隨車架和車橋相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的增減而增減，并且與油的黏度有關(guān)。因此要求減振器所用油液的黏度受溫度變化的影響盡可能?。磺揖哂锌蛊?，抗氧化以及對(duì)各種金屬和非金屬零件不起腐蝕作用等性能。,液力減振器,減振器的阻尼力越大，振動(dòng)消減得越快，但卻使并聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時(shí)，過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架損壞。為解決彈性元件和減振器之間的這一矛盾，對(duì)減振器提出如下要求： （1）在懸架壓縮行程（車橋和車架互相移近的行程）內(nèi)，減振器阻尼力應(yīng)小，以便充分利用彈性元件的彈性，以緩和沖擊。 （2）在懸架伸張行程內(nèi)（車橋與車架相對(duì)遠(yuǎn)離的行程）內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)大，以求迅速減振。 （3）當(dāng)車橋（或車輪）與車架的相對(duì)速度過大時(shí)，減振器應(yīng)當(dāng)能自動(dòng)加大液流通道面積，使阻尼力始終保持在一定的限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。,在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減振器，且在壓縮和伸張行程中均能起減振作用叫雙向作用式減振器，還有采用新式減振器，它包括充氣式減振器和阻力可調(diào)式減振器。,1. 活塞桿；2. 工作缸筒；3. 活塞；4. 伸張閥；5. 儲(chǔ)油缸筒； 6. 壓縮閥；7. 補(bǔ)償閥；8. 流通閥；9. 導(dǎo)向座；10. 防塵罩；11. 油封,雙向作用筒式減振器,雙向作用筒式減振器工作原理說明。在壓縮行程時(shí)，指汽車車輪移近車身，減振器受壓縮，此時(shí)減振器內(nèi)活塞3向下移動(dòng)。活塞下腔室的容積減少，油壓升高，油液流經(jīng)流通閥8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞桿1占去了一部分空間，因而上腔增加的容積小于下腔減小的容積，一部分油液于是就推開壓縮閥6，流回貯油缸5。這些閥對(duì)油的節(jié)約形成懸架受壓縮運(yùn)動(dòng)的阻尼力。減振器在伸張行程時(shí)，車輪相當(dāng)于遠(yuǎn)離車身，減振器受拉伸。這時(shí)減振器的活塞向上移動(dòng)?；钊锨挥蛪荷?，流通閥8關(guān)閉，上腔內(nèi)的油液推開伸張閥4流入下腔。由于活塞桿的存在，自上腔流來的油液不足以充滿下腔增加的容積，主使下腔產(chǎn)生一真空度，這時(shí)儲(chǔ)油缸中的油液推開補(bǔ)償閥7流進(jìn)下腔進(jìn)行補(bǔ)充。由于這些閥的節(jié)流作用對(duì)懸架在伸張運(yùn)動(dòng)時(shí)起到阻尼作用。 由于伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力設(shè)計(jì)的大于壓縮閥，在同樣壓力作用下，伸張閥及相應(yīng)的常通縫隙的通道載面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)常通縫隙通道截面積總和。這使得減振器的伸張行程產(chǎn)生的阻尼力大于壓縮行程的阻尼力，達(dá)到迅速減振的要求。,充氣式減震器,充氣式減震器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在缸筒的下部裝有一個(gè)浮動(dòng)活塞，在浮動(dòng)活塞與缸筒一端形成的一個(gè)密閉氣室種充有高壓氮?dú)狻Ｔ诟?dòng)活塞上裝有大斷面的O型密封圈，它把油和氣完全分開。工作活塞上裝有隨其運(yùn)動(dòng)速度大小而改變通道截面積的壓縮閥和伸張閥。 當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，減震器的工作活塞在油液種做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使工作活塞的上腔和下腔之間產(chǎn)生油壓差，壓力油便推開壓縮閥和伸張閥而來回流動(dòng)。由于閥對(duì)壓力油產(chǎn)生較大的阻尼力，使振動(dòng)衰減。,充氣式減振器優(yōu)點(diǎn),當(dāng)車輛在較壞的路面連續(xù)行駛時(shí)，充氣式減振器比液壓式減振器具有良好阻尼力的持續(xù)性和高速特性。因?yàn)闇p振器油在連續(xù)或高速工作下很容易發(fā)生泡沫化現(xiàn)象，從而使減整器工作時(shí)產(chǎn)生空程導(dǎo)致阻力不連續(xù)（這種現(xiàn)象在壓縮行程尤為嚴(yán)重），充入低壓氮?dú)夂蠡鞠伺菽F(xiàn)象，從而也就消除了阻力的空程和不連續(xù)現(xiàn)象，提高了整車乘座舒適和高速的操穩(wěn)性。 充氣式減振器基本消除了減振器油的泡沫化現(xiàn)象，大降低了減振器工作的減振器油高速流動(dòng)產(chǎn)生的“嘶嘶”聲，從而降低了整車的噪音。 充氣式減振器會(huì)比普通液振器的使用壽命長(zhǎng)，因?yàn)樽枇Τ掷m(xù)性得到了保證，特別是車輛在較壞的路面上行駛時(shí)，減少了減振器工作空程，在一定程度上減少了對(duì)整車，特別是懸架零件的沖擊，不但提高減振器本身的壽命，而且也提高了懸架其它零件的使用壽命。 由于采用浮動(dòng)浮塞而減少了一套閥門系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，零件數(shù)約減少15%。,阻力可調(diào)式減震器,裝有這種阻力可調(diào)式減震器的懸架系統(tǒng)采用了剛度可變的空氣彈簧。 阻力可調(diào)式減振器的工作原理是，當(dāng)汽車的載荷增加時(shí)，空氣囊中的氣壓升高，則氣室內(nèi)的氣壓也隨之升高，使膜片向下移動(dòng)與彈簧產(chǎn)生的壓力相平衡。與此同時(shí)，膜片帶動(dòng)與它相連的柱塞桿和柱塞下移，使得柱塞相對(duì)空心連桿上的節(jié)流孔的位置發(fā)生變化，結(jié)果減小了節(jié)流孔的通道截面積，即減少了油液流經(jīng)節(jié)流孔的流量，從而增加了油液流動(dòng)阻力。 反之，當(dāng)汽車載荷減小時(shí)，柱塞上移，增大了節(jié)流孔的通道截面積，結(jié)果減少了油液的流動(dòng)阻力。因此達(dá)到了隨著汽車載荷的變化而改變減震器阻力的目的。,自適應(yīng)減震系統(tǒng),自適應(yīng)減震系統(tǒng)是一種電子控制的懸掛系統(tǒng)，它根據(jù)主要的駕駛條件持續(xù)不斷地調(diào)節(jié)懸掛減震器的減震特性。該系統(tǒng)由集成式懸掛控制模塊控制。該模塊接收來自3個(gè)加速計(jì)、4個(gè)懸掛高度傳感器和來自其他系統(tǒng)的信號(hào)，借以計(jì)算車輛狀態(tài)、車身和車輪移行狀態(tài)和駕駛員操作輸入。控制模塊使用這些信號(hào)將各減震器的減震特性控制在適當(dāng)?shù)乃?，從而改善車身控制和車輛駕乘舒適度。,自適應(yīng)減震器為充油和氣體加壓的單筒單元。為保持車輪豎向行程，后減震器使用了一個(gè)額外的外部蓄能器。 車輛采用電子控制閥行駛時(shí)，可調(diào)整減震力。與典型的被動(dòng)減震器相比，這些減震器可在車輛控制和駕乘舒適度之間實(shí)現(xiàn)更好的平衡。所有減震器均有電氣接頭，其位置在活塞桿的端部、頂部支架的中心。 所有減震器中的減震調(diào)節(jié)均通過一個(gè)電磁式可變節(jié)流孔來控制，該節(jié)流孔為減震器內(nèi)的油液流動(dòng)打開第二條通道。當(dāng)電磁閥斷電后，旁路關(guān)閉，所有液壓油全部流過主（剛性）閥。電磁閥啟動(dòng)后，移動(dòng)銜鐵和控制葉片。當(dāng)電磁閥斷電后，彈簧將閥門返回至其關(guān)閉狀態(tài)。控制葉片上有一個(gè)節(jié)流孔，葉片滑入腔體內(nèi)以按要求打開旁路，工作過程如圖所示。 在回升過程中，液壓油沿相反方向流動(dòng)。平行作用的兩個(gè)閥門可以確保減震器以一個(gè)更柔和的狀態(tài)工作。減震器在這兩個(gè)界限條件之間工作。 各減震器中的電磁閥由來自集成式懸掛控制模塊的526HzPWM電流需求量操控。當(dāng)模塊完全啟動(dòng)后，它使用1.5A電流來操控柔性設(shè)置下的減震器。當(dāng)斷電后（0A），減震器處于剛性設(shè)置。電流按需持續(xù)不斷地變動(dòng)，借此分別增加或減小各減震器的減震能力。,,,空氣懸掛系統(tǒng)中使用的4個(gè)懸掛高度傳感器也向自適應(yīng)減震系統(tǒng)提供輸入信號(hào)，其中兩個(gè)傳感器用于前懸掛，另外兩個(gè)傳感器用于后懸掛。在各懸掛高度傳感器上，傳感器臂和傳感器連桿將懸掛的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為傳感器軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 懸掛高度傳感器測(cè)量車輛各角上的懸掛的豎向移位，并向集成式懸掛控制模塊輸出相應(yīng)的模擬信號(hào)。集成式懸掛控制模塊巾的算法計(jì)算信號(hào)的位置、速度和頻率，并將這些結(jié)果用于車輪控制。,,3.2 有級(jí)可調(diào)減振器 有級(jí)可調(diào)減振器阻尼在三檔之間快速切換，切換時(shí)間通常為幾毫秒，有級(jí)可調(diào)減振器實(shí)際上是在減振器結(jié)構(gòu)中采用較為簡(jiǎn)單的控制閥使通流面積在最大、中等或最小之間進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)。有級(jí)可調(diào)減振器通過減振器頂部的電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)位置使減振器的阻尼在軟/中/硬三檔之間變化，有級(jí)可調(diào)減振器的結(jié)構(gòu) 及其控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，但在適應(yīng)汽車行駛工況和道路條件的變化方面有一定的局限性，有級(jí)可調(diào)減振器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是發(fā)展先進(jìn)的閥技術(shù)，增加阻尼變化的檔數(shù)縮短切換時(shí)間從而使復(fù)雜的控制策略應(yīng)用成為可能，以進(jìn)一步提高懸架的控制品質(zhì)。 3.3 無級(jí)可調(diào)減振器 無級(jí)可調(diào)減振器的阻尼調(diào)節(jié)可采取以下幾種方法： （1）節(jié)流孔徑調(diào)節(jié)：通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)減振器的閥桿連續(xù)調(diào)節(jié)減振器的通流面積，來改變阻尼節(jié)流閥或其他形式的驅(qū)動(dòng)閥來實(shí)現(xiàn)。這類減振器的主要問題是節(jié)流閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。 （2）減振液黏性調(diào)節(jié)：使用黏性連續(xù)可控的新型的功能材料電流變或磁流變液體作為減振液，從而實(shí)現(xiàn)阻尼無級(jí)變化，電流變液體在外加電場(chǎng)作用下，其流變材料性能（如剪切強(qiáng)度，表觀黏度等會(huì)發(fā)生顯著的變化，將這種電流裝入減振器并在內(nèi)外筒之間加上電場(chǎng)通過改變電場(chǎng)強(qiáng)度使電流液體的黏度改變，從而改變減振器的阻尼力。由于電流變減振器的阻尼可隨電場(chǎng)強(qiáng)度的改變而連續(xù)變化，這無疑是一個(gè)較好的選擇。 但電流變液體存在較多問題，其電致屈服強(qiáng)度小，溫度工作范圍不寬，零電場(chǎng)黏度偏高，懸浮液中固體顆粒與基礎(chǔ)液體之間比重相差較大、容易分離，沉降穩(wěn)定性差，對(duì)雜質(zhì)敏感等難以適應(yīng)電流變減振器長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的需要。 要使電流變減振器響應(yīng)迅速、工作可靠，必須解決以下幾個(gè)問題：設(shè)計(jì)一個(gè)體積小、重量輕，能任意調(diào)節(jié)的高壓電源；為保證電流變液體的正常工作溫度必須設(shè)計(jì)一個(gè)散熱系統(tǒng)；充裝電流變液體時(shí)，要保證無污染；性能優(yōu)良的電流變液體；高壓電源的絕緣與封裝。 電流變減振器在國外已有一些產(chǎn)品問世。如德國的商業(yè)電流變液與電流變減振器及美國的相關(guān)產(chǎn)品等。 磁流變液體是指在外加磁場(chǎng)的作用下，流變材料性能發(fā)生急劇變化的流體，將磁流變液體裝入磁流變減振器通過控制磁場(chǎng)強(qiáng)度 可實(shí)現(xiàn)磁流變減振器阻尼的連續(xù)、無級(jí)可調(diào)。 磁流變減振器具有電流變減振器同樣的特點(diǎn)，響應(yīng)比電流變減振器要慢，主要是磁流變液體的磁化和退磁需要時(shí)間。磁流變減振器通常采用活塞缸結(jié)構(gòu)，磁流變液的通路有位于活塞上的阻尼孔或單獨(dú)的旁路構(gòu)成。在磁流變液的通路上施加磁場(chǎng)，按結(jié)構(gòu)可分為單出桿活塞結(jié)構(gòu)和雙出桿活塞結(jié)構(gòu)。 單出桿活塞缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的磁流變減振器已用于大型載重汽車司機(jī)座椅半主動(dòng)懸架減振系統(tǒng)。磁流變液體的特點(diǎn)存在的問題是響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)比較笨重、流變性能和穩(wěn)定性還需要改進(jìn)。 目前成功開發(fā)的電流變液體與磁流變液體的特性，從材料特性上看它們都能滿足汽車工作要求，但在屈服應(yīng)力、溫度范圍、塑性黏度和穩(wěn)定性等性能方面，磁流邊液體強(qiáng)于電流變液體，這也是選用磁流變液體作為半主動(dòng)懸架系統(tǒng)減振器的減振液的主要因素。其最主要的問題是實(shí)現(xiàn)電源以及降低減振器內(nèi)液體紊流產(chǎn)生的噪聲十分困難。 3.4 減振器驅(qū)動(dòng)方式 可控減振器驅(qū)動(dòng)方式有轉(zhuǎn)閥方式、旁路閥方式、壓電驅(qū)動(dòng)方式、磁場(chǎng)控制的磁流變方式和永磁直流直線飼服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式等。 轉(zhuǎn)閥方式是由控制器單元發(fā)出的信號(hào)經(jīng)處理驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)閥轉(zhuǎn)動(dòng)，改變減振器阻尼孔的大小，產(chǎn)生符合系統(tǒng)要求變化的阻尼力。 旁路閥方式是由電磁閥根據(jù)控制器單元發(fā)出的信號(hào)開關(guān)打開磁閥相當(dāng)于在油路中增加一個(gè)節(jié)流孔，從而改變總的阻尼孔的面積，產(chǎn)生符合系統(tǒng)要求的有級(jí)變化的阻尼力。 壓電驅(qū)動(dòng)方式是在減振器的活塞桿內(nèi)，安裝壓電執(zhí)行器和壓電傳感器。壓電執(zhí)行器由88個(gè)壓電元件疊加而成，在直流電壓作用下壓電元件會(huì)伸長(zhǎng)，該位移經(jīng)位移放大室放大到可以打開轉(zhuǎn)換閥，形成分流油路，從而獲得小阻尼。利用壓電傳感器可將前輪減振器檢測(cè)到的路面情況傳給電控單元，控制后輪減振器的阻尼。 磁場(chǎng)控制的磁流變方式是利用電控單元發(fā)出的電壓或電流信號(hào)控制磁流變減振器內(nèi)變壓線圈產(chǎn)生高壓實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼的連續(xù)無級(jí)調(diào)節(jié)。 永磁直流直線飼服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式則是由直線飼服電機(jī)直接實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)控制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)效率高、響應(yīng)迅速、靈敏度高、隨機(jī)性好、控制穩(wěn)定。目前，永磁直流直線伺服電機(jī)在航天飛行器中應(yīng)用廣泛應(yīng)用，其驅(qū)動(dòng)性能優(yōu)于液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,