轿车减振器的设计
4.1.2压缩行程流体力学模型的建立
如图4-8(b)减震器处于压缩行程，也就是活塞相对于工作缸向下运动，活 塞杆处于受压状态。下油腔的油液分别从流通阀和压缩阀流出，这两个阀的节 流作用形成了减震器压缩行程阻尼力。由于压缩阀开阀前后的流量特性变化比 较明显，因此在分析时要分开阀前和开阀后两种工作状态进行讨论。 设减震器活塞以相对速度Vr向下运动，下油腔流到储油腔的流量为：
Qxc?Ag.Vr 从下油腔流到上油腔的流量：
Qxs?(A?Ag).Vr 此时流通阀开启，通过流通阀的流量：
Ql?K.AlP2?P1 Al—流通阀的节流面积； 通过活塞常通孔的流量为：
Qk1?K.Ak1P2?P1 压缩阀开阀前： 油液经由底阀的流量为：
Qy?K.Ak2P2?P0 Ak2—底阀上常通孔节流面积；
压缩阀开阀后：压缩阀开启，则油液经由底阀的流量为： Qy?K.AyP2?P0?K.Ak2P?2P 0 Ay—压缩阀的节流面积； 根据流量连续性定理：
Qxc?Q,yQx?sQ1k? Q l 由式（4-13）、（4-16）、（4-18）得开阀前下油腔的压力：
2 P?Ag.Vr?2???K.A? k2?
4.12） 4.13） （4.14）
4.15）
4.16）
4.17） 4.18） 4.19） 15
（（（（ （ （ （
广东技术师范学院本科毕业设计
由式（4-13）、（4-17）、（4-18）得开阀后下油腔的压力：
?Ag.Vr P2???K.(A?Ak2y?? （4.20） ??)?2减震器压缩行程所产生的阻尼力为：（考虑计算方便在此计入大气压） Fs?PP(AA)A?(2Ah?1h?g?0Pg2P?1)(PhA?g?)A?2 g A （4.21） ?0 P?P则由式（4-15）、（4-19）、（4-21）得开阀前压缩行程阻尼力为： Fyq?(Ah?Ag)3VrK.(Ak1?Al)222?Ag3VK.A22r2k2 （4.22）
由式（4-15、（4-20）、（4-21）得开阀后压缩行程阻尼力为：
Fyq?(Ah?Ag)3Vr2K.(Ak1?Al)22?A3gV2rK.(Ak2?Ay)22 （4.23）
从以上的数学模型可以看出，减震器压缩行程的阻尼力在开阀前与活塞上 常通孔、流通阀、底阀常通孔有关，开阀后又加上与压缩阀阀片组的开度有关， 即此时压缩阀在减震器中起主要作用，而流通阀对上下油腔的压差变化起主要 作用[6]。
4.2 各阀系模型的建立
减震器阻力特性的好坏是决定汽车悬架性能的主要参数，因此是汽车动力学所确定的悬架系统特征参数的重要组成部分。减震器的本体结构主要指减震器上下连接件之外的总称部分。工作缸内部，除了上端连接油封装置外，主要是连杆深入端连接的活塞阀，和上下安装的底阀。而减震器的性能，在结构上主要就是由这些阀系的合理设计和必要的制造精度来保证的。
因此，这些阀系的正确设计及其实际制造质量与配合效果，对形成减震器的内特性的优劣起决定作用。减震器的阻力特性与四个阀的流量特性有着密切的关系，由于受试验条件的限制不能做压差流量特性试验，所以就从研究阀片入手，运用圆环薄板的大挠曲变形理论，采用摄动法求解减震器环形薄片的大挠曲变形问题。
4.2.1伸张阀模型的建立
4.2.1.1伸张阀的结构和工作原理
16
轿车减振器的设计
如图4-2所示伸张阀总成主要包括伸张阀阀片和阀座等零件。带缺口伸张阀的阀片压在伸张阀座的底部，当伸张阀上下的压差比较低时，无法推动伸张阀片组，油液只能通过第一个伸张阀阀片的缺口（活塞上常通孔）流出，在这一过程中压差变化较大，此时油液就是主要通过常通孔节流产生阻尼；当压差增大到某一值时，使伸张阀阀片组由于挠曲变形产生环形间隙，从而增大了伸张阀阀口的开度，在这一过程中压差会缓慢变化，此时油液就是通过伸张阀阀片挠曲变形产生的环形间隙和常通孔节流共同产生阻尼[6]。
图4－2活塞总成
4.2.1.2伸张阀的力学模型
以一个伸张阀阀片为研究对象，其受力模型可简化为如图4－3所示。即； 内边缘固定加紧、受均布载荷q作用的弹性圆环薄板，其中q?p1?p2,p1、p2分别为活塞上下油腔的压力[6]。
图4－3伸张阀阀片的受力模型
17
广东技术师范学院本科毕业设计
4.2.2.流通阀模型的建立
4.2.2.1流通阀的结构和工作原理
如图4－4所示，流通阀是由一个阀片和该阀片上的弹簧压片组成。其作用是保证油液由下油腔向上油腔单向流动，当下油腔的油压大于上油腔时，流通阀开启，而产生节流作用。
4.2.2.2流通阀的力学模型 开阀时的通流面积：
Al?2?(a?b)x （4.24） x—流通阀阀片上弹簧压片的压缩量
如图4-4所示，Fp?(p1?p2)?(a2?b2)?KL'x?FL ML?NL （4.25）
KL'—弹簧压片的刚度，FL—弹簧压紧力，Fp—油压力，ML—阀片质量，NL—阀座支持力
图4－4流通阀的受力模型
由于流通阀弹簧的压紧力很小，流通阀完全可以看作是一个单向阀，当完 全开阀后，通流面积AL为活塞阀体外环的n个阻尼小孔的通流面积，即开阀 后可以看作是n个薄壁阻尼小孔起节流作用[6]。
4.2.3压缩阀模型的建立
4.2.3.1压缩阀的结构和工作原理
18
轿车减振器的设计
图4－5底阀总成
如图4－5所示压缩阀总成主要包括压缩阀阀片组及阀座等零件。其工作
情况与伸张阀基本相同，当压缩阀上下的压差比较低时，无法推动压缩阀片组，压缩阀阀片关闭，油液通过常通孔（即压缩阀第一个阀片上的开口槽）产生阻 尼作用；当压缩阀阀片组受到向下的压力足以克服其向上的压力时，压缩阀阀 片开启，油液通过压缩阀阀片挠曲变形产生的环形间隙和常通孔节流共同产生 阻尼。
4.2.3.2压缩阀力学模型的建立
图4－6压缩阀阀片的受力模型
如图4－6所示，压缩阀的力学模型与伸张阀一样（只是各参数加以改变）， 即；内边缘固定加紧、受均布载荷q作用的弹性圆环薄板，其中q?p1?p0
p0、p2分别为活塞储油腔、下油腔的压力。
4.2.4补偿阀的力学模型
4.2.4.1补偿阀的结构和工作原理
19