試析汽車(chē)液壓減震器設(shè)計(jì)

高佳　劉鵬凱

摘 要：在汽車(chē)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，汽車(chē)減震器是車(chē)輛組成中不可或缺的部分，技術(shù)的不斷發(fā)展也推動(dòng)著汽車(chē)減震器的改進(jìn)和完善，從最基礎(chǔ)的彈簧減震方式轉(zhuǎn)變到液壓減震的方式，本文將就汽車(chē)液壓減震設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)探討分析。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)；減震器；液壓；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)： U463.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）25-225-2

0 引言

汽車(chē)的不斷發(fā)使得人們除了對(duì)汽車(chē)的基本安全性之外對(duì)汽車(chē)的舒適性和穩(wěn)定也有了更高的要求，汽車(chē)震動(dòng)問(wèn)題的解決是限制人們對(duì)穩(wěn)定和舒適追求的最大問(wèn)題，這種情況下，減震器就是汽車(chē)發(fā)展中的重要部件，減震器能夠更好地保障汽車(chē)的舒適性和穩(wěn)定性，避免汽車(chē)其他零件的過(guò)度損耗，因此減震器的研究是汽車(chē)領(lǐng)域的重要內(nèi)容。

1 汽車(chē)液壓減震器概況

汽車(chē)在行駛中受到?jīng)_擊時(shí)，車(chē)架與車(chē)身將發(fā)生振動(dòng)，若只靠彈簧本身的摩擦阻力來(lái)消除振動(dòng)是很緩慢的，這樣就會(huì)影響汽車(chē)行駛的平順性。所以在汽車(chē)懸架系統(tǒng)中安裝減震器，使車(chē)輛能夠在復(fù)雜的路況下實(shí)現(xiàn)安全和平穩(wěn)的行駛。減震器主要用來(lái)抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的震蕩及來(lái)自路面的沖擊。常用的減震器包括橡皮減震器、彈簧減震器、空氣式減震器、油液空氣式減震器、液式減震器等。

其中較為常用的有油氣減震器和液壓減震器，油氣減震器的基本原理和油壓減震基本類(lèi)似，在減震器底部通過(guò)設(shè)置氣室來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣壓力的緩沖效果，這種緩沖方式較為舒適，減震效果較好，但是缺點(diǎn)表現(xiàn)在過(guò)彎過(guò)程中車(chē)體側(cè)傾的問(wèn)題，并且油氣減震器的使用壽命也不如純液壓減震器時(shí)間長(zhǎng)，油氣彈簧以氣體（氮-惰性氣體）作為彈性介質(zhì)，用油液作為傳力介質(zhì)。液壓減震器相較于油氣減震器具有一定的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，其中優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單并且成本較低，在轉(zhuǎn)彎等過(guò)程中車(chē)身離地高度受負(fù)載大小影響較小，但是同時(shí)減震效果比空氣減震器略差。

2 汽車(chē)液壓減震器的設(shè)計(jì)

減震技術(shù)不斷改進(jìn)，由彈簧減震到液壓減震，目前發(fā)展為充氣式液壓減震。但萬(wàn)變不離其宗的是它的減震原理，是利用阻尼運(yùn)動(dòng)減少振動(dòng)中產(chǎn)生的能量，從而減少震動(dòng)的強(qiáng)度和時(shí)間。隨著人們對(duì)汽車(chē)舒適性和穩(wěn)定性的要求不斷提高，減震器在其中起的作用也越來(lái)越大。

2.1 液壓減震器的分類(lèi)

在液壓減震器的使用中，已經(jīng)有很長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)間，其原理從根本上來(lái)說(shuō)味油液流經(jīng)橡膠制成的中空節(jié)流通道，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生阻尼，從而衰減震動(dòng)，在發(fā)展過(guò)程中搖臂式減震器應(yīng)用廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)在工作壓力較高的環(huán)境下穩(wěn)定工作，但是同時(shí)因?yàn)闇囟茸兓匣钊p會(huì)影響到減震效果，所以在發(fā)展過(guò)程中搖臂式減震器逐漸被淘汰。

在液壓器的發(fā)展中，筒式液壓器隨著科技的發(fā)展和汽車(chē)減震的要求得到了發(fā)展和完善，其中筒式液壓器的基本原理就是利用活塞在缸體內(nèi)的移動(dòng)產(chǎn)生的壓力，推動(dòng)內(nèi)腔中存在的油液向另一個(gè)內(nèi)腔內(nèi)流動(dòng)，這種流動(dòng)過(guò)程能夠因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生阻尼力，從而實(shí)現(xiàn)減震的作用，在筒式液壓減震器中最常用的是雙筒的形式，這種雙筒式的減震器具有很多方面的特點(diǎn)，成本較低、同時(shí)壽命長(zhǎng)。筒式減振器的位置遠(yuǎn)離車(chē)身，當(dāng)減震器收到拉伸的時(shí)候減震器活塞會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)上腔油壓的升高，流通閥關(guān)閉之后油液從上腔流向下腔，由于活塞桿的受力作用減震器的下腔將會(huì)出現(xiàn)一定范圍的真空，這就需要儲(chǔ)油缸油液推開(kāi)作為基本的補(bǔ)充，通過(guò)這種閥的節(jié)流能夠?qū)崿F(xiàn)伸張運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的阻尼效果。

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)的常通縫隙和通道截面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)常通縫隙通道截面積總和。這使得減震器的伸張行程產(chǎn)生的阻尼力大于壓縮行程的阻尼力，達(dá)到迅速減震的要求。

液壓減震器主要的減震方式就是通過(guò)液體本身的可壓縮性以及液體在流動(dòng)和壓縮過(guò)程中對(duì)能量的消耗和吸收來(lái)實(shí)現(xiàn)的，目前的液壓減震器具有防腐性能優(yōu)良，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間較小等特點(diǎn)，并且動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間較短，阻力較大，實(shí)現(xiàn)抗震性能較好，防腐性好，主要零部件采用奧氏不銹鋼材料，防腐性能好；在密封工作中，通過(guò)特殊的密封介質(zhì)和液壓油能夠?qū)崿F(xiàn)密封壽命更長(zhǎng)和更穩(wěn)定的性能，能夠在高溫下持續(xù)工作，保持穩(wěn)定，但是筒式液壓器也存在一定的缺點(diǎn)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，由于工作原理的影響，容易出現(xiàn)因?yàn)槌溆偷膯?wèn)題造成的工作特性畸變，這就造成減震效果較差，甚至出現(xiàn)沖擊的現(xiàn)象。

充氣式的液壓減震器解決了筒式液壓減震器存在的問(wèn)題，具有更為優(yōu)良的性能，充氣式減震器的原理和液壓相近，結(jié)構(gòu)就是在缸筒下通過(guò)浮動(dòng)活塞的安裝來(lái)實(shí)現(xiàn)密閉氣室的情況，密閉室中通過(guò)充高壓氮?dú)鈦?lái)實(shí)現(xiàn)緩沖，密封隔離圈隔離油氣在汽車(chē)震動(dòng)的時(shí)候來(lái)使活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且在運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生油壓差，壓力油會(huì)將壓縮閥和伸張閥推動(dòng)，從而產(chǎn)生壓力起到減震的作用，在補(bǔ)償室內(nèi)的低壓氣體沖入能夠大大提高補(bǔ)償能力，及時(shí)解決充油不及時(shí)的問(wèn)題。

2.2 液壓減震器的設(shè)計(jì)

汽車(chē)懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減震器。其原理是，當(dāng)車(chē)架與車(chē)橋做往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，活塞在減震器的缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，減震器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從內(nèi)腔通過(guò)一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)，液體與內(nèi)壁的摩擦及液體分子的內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力。

在汽車(chē)液壓減震器設(shè)計(jì)的工作中，其中主要的內(nèi)容之一就是對(duì)減震器特性的研究，減震器的外特性表現(xiàn)為非線(xiàn)性的，并且是非對(duì)稱(chēng)的，減震器在壓縮行程和復(fù)原行程中開(kāi)閥前后的阻尼系數(shù)都是變量，在設(shè)計(jì)中要考慮進(jìn)去，在一些汽車(chē)企業(yè)中，減震器的特性設(shè)計(jì)都是要按照多個(gè)規(guī)范速度來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的，通過(guò)限速點(diǎn)參數(shù)的多個(gè)分析來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后通過(guò)對(duì)于速度的規(guī)范定力來(lái)對(duì)速度的特性走向阻尼力做到保證，其中相對(duì)阻尼系數(shù)ξ用來(lái)衡量簧上質(zhì)量振動(dòng)衰減的快慢。減震器的壓縮過(guò)程和伸張過(guò)程ξ往往是不同的。在壓縮過(guò)程中ξY取小值，在伸張過(guò)程中ξS取大值，設(shè)計(jì)中需要尤為注意。這個(gè)相匹配的外特性是評(píng)價(jià)減振器性能的重要指標(biāo)。減振器由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證內(nèi)特性，緣于設(shè)計(jì)或者工藝的原因，形成內(nèi)特性潛在的缺陷，外特性就相應(yīng)地表現(xiàn)為這樣那樣的畸變。而畸變將影響減振器的減振效能或與懸架匹配阻尼的工作質(zhì)量。準(zhǔn)確檢測(cè)減振器的內(nèi)特性，并以此為依據(jù)可預(yù)測(cè)其外特性，這將有利于減振器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)?；钊且簤簻p震器的重要組成部分，閥系主要包括伸張閥、壓縮閥、補(bǔ)償閥和流通閥。減震器的閥系均為單向閥，即只允許液壓油一個(gè)方向通過(guò)，而反方向時(shí)截止。所以對(duì)于液壓油的選擇需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)定，包括合適的黏度、粘溫特性、良好的潤(rùn)滑以及化學(xué)穩(wěn)定性等方面，對(duì)于單向閥的設(shè)計(jì)中尤其需要注意的是，正向是流通性較好，反向截止時(shí)密封性較好。在減震器中，活塞桿用來(lái)承受壓縮和拉伸載荷以及側(cè)向力，并且活塞桿的表面粗糙度對(duì)對(duì)減震器油液的泄漏有著重要的影響。要求其必須滿(mǎn)足一定的強(qiáng)度、剛度以及表面粗糙度。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在液壓減震器設(shè)計(jì)工作中，我們要根據(jù)液壓減震器的原理，通過(guò)液壓減震器的基本原理來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)液壓減震器的減震效果，保障汽車(chē)的穩(wěn)定性和舒適性。

參 考 文 獻(xiàn)

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