轿车减振器的设计
图2－1 悬架弹性特性
设悬架刚度为k，簧上质量为m，则根据下式可求系统的固有振动频率f： f?12?k m车轮上下跳动行程的一般范围是：上跳行程70～120mm，下跳动行程80～120mm。悬架垂直刚度随车辆参数而不同，换算成系统固有振动频率为1～2Hz [7].
由于轿车减振器主要是用于一些较好的路面上。所以，轿车在行驶时路面激起振动频率会相对比较高。所以取减振器系统固有频率f＝1.5Hz，而m＝1200kg，则根据上式k＝10800?2
2.1.2相对阻尼系数?的选择
减振器在卸荷阀打开前，减振器中的阻力F与减振器振动速度v之间有如下关系 F??v (2.1) 式中，?为减振器阻尼系数。
图2—1b示出减振器的阻力－速度特性图。该图具有如下特点：阻力－速度特性由四段近似直线线段组成，其中压缩行程和伸张行程的阻力－速度特性各占两段；各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数??F/v，所以减振器有四个阻尼系数。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而言。通常压缩行程的阻尼系数?Y?FY/vY与伸张行程的阻尼系数?S?FS/vS不等。
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轿车减震器本科毕业设计
a)阻力一位移特性 b)阻力一速度特性
图2—1 减振器的特性
汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数?的大小来评定振动衰减的快慢程度。?的表达式为
???2cms (2.2)
式中，c为悬架系统垂直刚度；ms为簧上质量。
式(2－2)表明，相对阻尼系数?的物理意义是：减振器的阻尼作用在与不同刚度c和不同簧上质量ms的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。?值大，振动能迅速衰减，同时又能将
?值小则反之。较大的路面冲击力传到车身；通常情况下，将压缩行程时的相对阻尼系数?Y取
得小些，伸张行程时的相对阻尼系数?S取得大些。两者之间保持?Y ＝(0.25～0.50) ?S的关系。
设计时，先选取?Y与?S的平均值?。对于无内摩擦的弹性元件悬架，取?＝0.25～0.35；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?S＞0.3；为避免悬架碰撞车架，取?Y＝0.5?S[3]。
根据以上所述：取?S＝0.36 ?Y＝0.5?S＝0.5×0.36＝0.18 ?＝0.27
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2.1.3减振器阻尼系数?的确定
减振器阻尼系数??2?cm。因悬架系统固有振动频率??c/ms，所以理论上
??2?ms?。实际上应根据减振器的布置特点确定减振器的阻尼系数。例如，当减振器如图2
－2a、b、c三种安装时，我选择了如图2－13b所示安装。减振器阻尼系数?用下式计算
图2—2 减振器安装位置
2－2b所示安装时，减振器的阻尼系数占用下式计算[3]
2?ms?n2 ??2 (2.3)
acos2?式中，a为减振器轴线与铅垂线之间的夹角。 然而，??2?cm ?＝0.27 阻尼系数：
??2?cms?2?0.32?10800?2?1200?2304?
伸张阻尼系数：
?s?2?scms?2?0.5?10800?2?1200?3600?
2.2最大卸荷力F0的确定
为减小传到车身上的冲击力，当减振器活塞振动速度达到一定值时，减振器打开卸荷。此时的活塞速度称为卸荷速度vx。在减振器安装如图2－2b所示时
vx?A??acos?/n (2.4)
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式中，vx为卸载速度，一般为0.15～0.30m/s；A为车身振幅，取±40mm，?为悬架振动固有频率。
如已知伸张行程时的阻尼系数?S，载伸张行程的最大卸荷力F0??Svx[3]。 伸张行程的最大卸荷力：
F0??svx?3600??0.25?900??2826N 压缩行程的最大卸荷力：
Fy??yvx?791.28N
2.3缸筒的设计计算
根据伸张行程的最大卸荷力F0计算工作缸直径D
D?4F0 （2.5） 2??p?(1?)式中，?p?为工作缸最大允许压力，取3～4Mpa；?为连杆直径与缸筒直径之比，双筒式减振器取?＝0.40～0.50，单筒式减振器取?＝0.30～0.35[3]。
减振器的工作缸直径D有20、30、40、（45）、50、65mm等几种。选取时应按标准选用。 贮油筒直径Dc＝（1.35～1.50）D，壁厚取为2mm，材料可选ZG45号钢。
dh?D?取dh?40mm
4F060??36~43
??p?(1?2)1.4~1.672.4活塞杆的设计计算
活塞（工作缸）直径dh与活塞杆直径dg可按下式计算经验数据： dg＝（0.4～0.5）dh，取dh＝40mm则dg＝18mm.
2.5导向座宽度和活塞宽度的设计计算
如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定
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性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。又因为在减振器工作时，活塞杆与导向座之间是相对滑动的。在导向座内设计一衬套，在减少活塞杆的摩擦的同时也使活塞杆滑动轻便，迅速[8]。
活塞的宽度B，一般取B＝（0.6～1.0）D;缸盖滑动支承面的长度l1, 根据液压缸内径D而定：
当D<80mm时，取l1＝（0.6～1.0）D； 当D>80mm时，取l1＝（0.6～1.0）D；
所以：
导向座的长度：l1＝0.6?40＝24mm
活塞宽度：B＝0.6?40＝24mm
2.6 小结
本章主要设计计算、选择了减振器的相对阻尼系数，阻尼系数，对主要的结构参数如缸筒的
设计计算、活塞杆的设计计算、导向座宽度和活塞宽度的设计计算进行了计算，已经算出了减振器的外部尺寸。
3. 减震器其他部件的设计
3.1固定连接的结构形式
减振器与整车连接结构指的是减振器和整车安装连接的部分，为了加强减振器的减振效
果，一般在连接部分都附有各种结构形式的橡胶缓冲垫，因此连接部分主要由吊环(螺栓等)和橡胶衬套等组成。而本文设计的连接结构是一种上部为螺纹连接、下部为吊环连接形式的减振器，上部以上螺纹及穿在螺纹上的橡胶衬套、垫圈和车身连接，下部以吊环及吊环内的附件和横臂连接[9]。如图3-1、3-2所示：
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