北京理工大学珠海学院2014届本科生毕业设计
4.3减震器的设计 4.3.1减震器的选择
汽车悬架配备减震器[12]的作用是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，乘座舒适和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。
现代汽车悬架中广泛采用液压减振器。液压减振器按其结构可分为摇臂式和筒式；按其工作原理可分为单向作用式和双向作用式。筒式减振器具有比较轻的质量、稳定的性能、可靠的工作效率以及易于流水线生产等特点，所以汽车中的减振器多用筒式减振器。筒式减振器又可分为双筒式、单筒式和充气筒式，其中以双筒式应用最多。充气筒式减振器是在原来筒式减振器中充以一定压力的气体，改善了高速时的减振性能，并有利于消除减震器所产生的噪声，但由于成本较高及维修不方便，使其推广应用受到一定限制。本设计中，选用双向作用筒式减振器。
4.3.2双筒式减震器的工作原理
双筒式液力减振器主要由活塞、工作缸筒、贮油缸筒、底阀座、导向座、回流孔、活塞杆、油封、防尘罩组成，具体工作原理如下图4-5所示，图中A腔为工作缸，C为补偿缸，腔与腔之间有一系列各种阀相互连通。当汽车行驶在路面不平的道路上时，带动活塞 1 在工作腔 A运动，压迫工作缸内的液体通过对应阀体上面的阻尼孔，将汽车振动产生的动能通过产生的阻尼力转换为缸内液体的热能散发出外界。在悬架被压缩的行程中油液从阀Ⅱ进入到工作油缸上腔，但由于工作腔中的活塞杆的存在，是腔内的体积变小，则需要有小部分的油液通过阀Ⅳ流入到下方的补偿腔，反之在悬架处于拉伸状态时，油液通过阀体上面的阀Ⅰ流回工作腔下腔，还有部分经过缝隙经过6流入补偿腔。同理，因为活塞杆占据了一定的工作腔体积，使得工作腔工作时候接收不了全部的油液，则需要部分油液流入下腔，流向通道经过阀Ⅲ完成。在工作时，动能转换为热能使得减震器的温度剧烈升高，这时就得通过储油缸筒来散热。储油桶在汽车上布置在裸露的空气中，汽车运动时利用风冷可以很好的达到降温的效果。
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图4-5 双筒式减震器的工作原理
1-活塞；2-工作缸筒；3-贮油缸筒；4-底阀座；5-导向座；
6-回流孔活塞杆；7-油封；8-防尘罩；9-活塞杆
4.3.3减震器相对阻尼系数的选择
在减振器卸荷阀打开前，其中的阻力F与减振器振动速度V之间的关系为：
F??V (4.37)
式中，?为减振器阻尼系数。
在没有特别指明时，减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数。一般情况下，压缩行程的阻尼系数??Fy/uy与伸张行程的阻尼系数?s?Fs/us是不相等的。
汽车悬架有阻尼以后，簧上质量振动得到衰减，用相对阻尼系数?的大小来评定振动衰减的快慢速度。?可以由下式表达：
???2cms (4.38)
式中，c是悬架的垂直刚度ms是簧上质量。
上式表明，在不同刚度c和不同簧上质量ms的悬架系统匹配时，相对阻尼系数?不同，减振器的会产生不同的阻尼作用效果。
振动能迅速衰减，同时又能将较大的路面冲击力传到车身；?值大，?值小则相反；
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一般情况下，伸张行程时的相对阻尼系数?o应该取得大些，压缩行程时的相对阻尼系数
?c应该取得小些。两者之间保持有?c?0.25~0.50?o的关系。
设计时，对于无内摩擦的弹性元件悬架，??0.25~0.35；?选取?o与?c的平均值。对于有内摩擦的弹性元件悬架，?值取小些。对于行驶路面条件较差的汽车，?值应取大些，一般取?o?0.3；为避免悬架碰撞车架，取?c?0.50?o。
暂取前悬架的相对阻尼系数?c1?0.3，后悬架的相对阻尼系数?c2?0.12。
4.3.4减震器阻尼系数?的确定
减振器阻尼系数??2?cms?2?m?，?为悬架的固有频率，??cms。
（1）麦弗逊悬架减震器阻尼系数?1：
在悬架减震器的轴线与垂直线成一夹角时，减震器的阻尼系数[14]为
2m??i2?? （4.39）
cos2?式中，i为杠杆比，i?n/a；?为减震器的安装角度，??9 减震器安装方式如图4-6所示。
图4-6 麦弗逊悬架减震器安装简图
在此，由于下摆臂的n?a，所以i?1，则
??c/m?2?n?2?3.14?1.2?7.53r/min （式4.40）
所以前悬架的阻尼系数：
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2m??i22?0.866?0.3?12?8.16?1???4.01 （式4.41） 22cos?cos9（2）钢板弹簧悬架的阻尼系数?2：
后钢板弹簧悬架的阻尼系数?2计算方法同上，在此i?1
??c/m?2?n?2?3.14?1.3?8.16r/min （式4.42）
2m??i22?1.019?0.12?12?8.16?2???2.05 （式4.43）
cos2?cos294.3.5最大卸荷力F0的确定
为了减少汽车行驶时路面传给车身的冲击力，当减振器的活塞振动速度达一定数值时，减振器的卸荷阀被打开，此时的活塞速度称为卸荷速度vx,一般为0.15~0.3m/s，
vx?A?acos?/n公式中， A为车身振幅，取?40mm; ?为悬架的固有频率。
（1）麦弗逊悬架减震器最大卸荷力的确定
前悬架需要考虑驾乘人员的乘坐舒适性，对对车身的振幅可以取小些，取
A?25mm，??7.53r/min ??9
卸荷速度
Vx?A?cos??25?7.53?cos9?0.185m/s （式4.44） i式中：
A——车身振幅，取?40mm；
?——悬架振动固有频率；
?——减震器安装角度；
由前面已知，前悬架的??0.3，取?c?0.4?0 ，则
0.4?0??0?0.3 （式4.45） 2得到：?0?0.43， 以上：
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?——为相对阻尼系数；
?0——为伸张行程飞相对阻尼系数； ?c——为压缩行程的相对阻尼系数。
故伸张行程的阻尼系数为：
2m??i22?0.866?0.43?12?7.53??5.75 （式4.46） ?0?cos2?cos29所以最大卸荷力为：
F0=?0Vx?5.75?185?1063.8N （式4.47）
（2）钢板弹簧悬架减震器最大卸荷力的确定
同理：取A?25mm，??c/m?2?n?2?3.14?1.3?8.16r/min ??9 卸荷速度
Vx?A?cos??25?8.16?cos9?0.201m/s （式4.48） i由前面已知，后悬架的??0.3，取?c?0.4?0 ，则 得到：?0?0.17，
故伸张行程的阻尼系数为：
0.4?0??0?0.12 22m??i22?1.019?0.17?12?8.16?0???2.90 （式4.49） 22cos?cos9所以最大卸荷力为：
F0=?0Vx?2.90?201?583N （式4.50）
4.3.6筒式减震器工作缸直径D的确定
（1）麦弗逊悬架减震器工作缸直径的确定
筒式减震器工作缸内最大的容许压力?P??3~4MPa，取?P??3MPa； 根据伸张行程的最大卸荷力F0和容许压力[P]可以求得工作缸直径，
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