汽车悬架双活塞减振器研究

汽车悬架双活塞减振器研究汽车悬架双活塞减振器研究 2014/07/21 1减振器特性的理论分析从物理结构考虑，减振器的阻尼作用是由一系列固定节流孔和可变节流孔共同作用产生，因此汽车悬架双活塞阻尼减振器可以简化为一系列液压元件组成的等效液压系统，其简化模型如图2所示。根据其工作原理，可以将浮动活塞总成结构等效为由节流面积较小的常通孔和节流面积很大的可变节流孔组成的液压系统。正常工况下，可变节流孔全部打开，此时液压缓冲限位器几乎不起节流作用，减振器的阻尼作用由流经活塞阀的油液流量决定。根据流体力学相关理论，流经减振器活塞阀的油液流量Qd与活塞上、下表面油液压力差和阀体的节流孔面积有关，流经伸张阀的油液流量可表示为：由于减振器的阻尼力由活塞上、下表面油液压力差和活塞杆截面积决定，因此在一定活塞运动速度下，减振器阻尼力计算公式为：由公式（4）可知，正常工况下，减振器的阻尼力与活塞运动速度有关。当减振器被逐渐拉伸时，流经限位缓冲结构可变节流孔部分的油液会被限位缓冲垫遮挡，并随着减振器运行至极限行程位置，油液几乎全部流经节流面积很小的常通孔，从而产生一个附加的阻尼力。根据流体力学相关理论，流经浮动活塞孔隙的油液流量Qa由浮动活塞总成上、下腔的压力差和常通孔面积决定，即：从公式（9）中可以看出，浮动活塞总成产生的附加阻尼力也与活塞的运动速度有关。2试验设计及结果分析2.1试验方法参照QC/T545-1999汽车筒式减振器台架试验方法，在MTS公司生产的减振器试验台上进行相关示功特性试验。对双活塞阻尼减振器试件施加正弦位移激励，行程固定，依次变化频率（每个频率下进行3个循环周期试验），从低速到高速进行试验，得到相应的示功曲线。为了满足用户需求，本文选取5个测试速度点，即0.05m/s、0.13m/s、0.26m/s、0.39m/s和0.53m/s。为了研究浮动活塞总成设计参数对减振器特性的影响，本文将对4种不同浮动活塞总成的减振器进行台架试验，试验计划如表1所示。2.2试验结果分析对双活塞阻尼减振器试验样件按上述试验方法试验，得到表1中4组不同浮动活塞总成的减振器示功特性曲线如图3所示。根据图3示功特性曲线可以看出：a.减振器在正常拉伸工作区间运行时，会产生与汽车弹性元件相匹配的拉伸阻尼特性；当减振器拉伸到极限位置时，其拉伸阻尼会逐步增大；减振器在压缩行程的阻尼特性无变化。b.示功特性曲线中，伸张行程的最大阻尼力并不是发生在运动速度最大的平衡位置0点，而是超过了平衡位置。由此可知，活塞运动到平衡位置时，浮动活塞上通孔的流通面积还处于不断变化中，直到示功曲线上最大阻尼点对应的位置流通面积达到最小。c.同一类型浮动活塞总成下，不同活塞运动速度的示功特性曲线都在同一位置出现拐点，阻尼力从这一点开始迅速增加。由此可以判断出，曲线上拐点对应的位移即为浮动活塞总成限位缓冲作用的起始位置。d.同一类型浮动活塞总成下，随着活塞运动速度的增加，阻尼力增大明显，且阻尼力的变化是连续变化的，图3中表现为梯度较大的圆滑曲线，不仅能有效缓冲减振器极限位置的冲击，还能缓解由于冲击造成的乘坐舒适性差等问题。e.支撑弹簧刚度和浮动活塞上通孔直径的大小都对减振器的阻尼特性具有一定影响。综合上述可知，本文提出的双活塞阻尼减振器可以增加伸张行程中的最大阻尼力，且不影响压缩行程的阻尼特性。3结束语本文对普通液压阻尼减振器进行改进，提出一种适用于汽车麦弗逊悬架的双活塞阻尼减振器，并对其工作机理进行分析，通过台架试验得到示功特性。试验结果表明，本文提出的双活塞阻尼减振器在伸张行程可以产生附加的阻尼力，使其比传统减振器具有更好的缓冲减振功能，有效提高了汽车恶劣行驶工况下的平顺性，且延长了减振器的使用寿命。作者：陈双梁海林王一臣王建单位：辽宁工业大学锦州立德汽车减振器有限公司 上一个文章： 汽车分动器内部流场的数值模拟下一个文章： 汽车控制器线束的电磁兼容仿真