1、中文 5239 字 出处： Texas A&M University, 2006 汽车减振器参数化模型的发展和实验验证 作者 KIRK SHAWN RHOADES 摘要 这篇论文描述了 汽车减振器的一个参数化模型的实现过程。研究的目标是创造一个可以准确地预测阻尼力的减振器模型来作为 学生 型方程式赛车 团队的 一个设计工具。这项关于单筒充气减振器研究适合于 学生 型方程式赛车 的应用。 这个模型考虑到了减振器中每一个单独的流通路径，并且建立了对每一个流通路径的流通阻力模型。阀片组的挠度由一个力平衡方程计算出并且与流通阻力相关。这些方程产生一个可以用牛顿的迭代方法求解的非线性方程组。 这个模型的
2、目标是创建准确的力 -速度和力 -位移关系并用于检验。应用一个震动测力计使模型与真实的减振器数据联系起来以验证准确性。通过一个有效的模型，组件包括常通孔、活塞孔、压缩和复原阀片是不同的以获得减振器阻尼力效果的了解。 一、 减振器功能特性 1.减振器的构造 要理解减振器的工作过程第一步是要弄清楚减振器的各个组成部件是如何相互作用产生阻尼力的。下面本文将对减振器的组成和功用做一个简单的介绍。减振器的参数特性通常由力-速度和力 -位移曲线给出。关于这些图形的更详细的描述将在这一部分给出。 有许多类型的汽车悬架减振器，其作用通常是用来缓和冲击。这其实是一个误称，因为减振器实际上并不能缓和冲击，这是悬架
3、弹簧的作用。众所周知，一个弹簧振子系统在没有能量耗散时会做永久的简谐振动，其中弹簧与振子的势能与动能分别地相互转化。在这篇论文的目的中，减振器的术语将会被使用。减振器的功 能就是消除系统动能并将其转化为内能。 减振器的构造有许多类型：双筒减振器，单筒带或不带蓄能器的减振器，甚至中间有一个杆的减振器类型。在这篇论文的目的中，单筒的不带蓄能器的减振器将被用于实验。 不同类型的减振器的另一个主要区别时其外部适应性的特征。有的减振器装配后仍可以被调节。汽车通常使用不可调节的减振器。相反地，在赛车中使用的减振器通常有一定程度的可调节性。既然这项研究的焦点是帮助赛车悬架设计，这种单筒减振器具有可调性。 图
4、 1 单筒减振器的组成 图 1 显示了单筒减振器的主要组成元件，外部可调减振器。这 种减振器包含一个在充满油液的圆筒中运动的活塞总成。减振器的外罩包含了所有的内部元件。一个装配完全的减振器被分为三个压力腔：气室、复原腔和压缩腔。气室与压缩腔通过一个浮动活塞分开。这个浮动活塞将气室中的气体与液体分隔开来，在压缩腔与复原腔室中，典型的液体是油液。减振器中应用最多的气体是氮气，因为其不与油液发生反应。它对温度相对地不敏感并且不含水蒸气。 压缩腔是位于浮动活塞与连杆活塞之间的那一部分体积。复原腔是有活塞杆的那一部分体积。压缩腔与复原腔完全地被油液充满，在这里应用的是典型的是 5W 重的油液。 活塞与活
5、塞杆相连，活塞杆通过一个用来保持油液的密封装置。杆密封装置同时阻止灰尘和其他污染物进入复原腔影响内部油液的流动。活塞在其外罩上也有一个密封装置位于其外径和内径之间。这个密封装置将压缩腔与复原腔分隔开来。 图 1 所示的球型支座是用来将减振器安装在车体上。在未对减振器施加弯曲应力时，它们允许一定的装配误差。在赛车的应用上，减振器的活塞杆一般连接在车桥上，而套筒的另一面一般连接在车架上以减少不定质量的变化幅度。 2.减振器的一般工作过程 减振器有两个典型的工作行程：压缩行程与复原行程。这两个行程每一个都将 被单独试验。图 2 所示的是压缩行程模型。 图 2 压缩行程流通图 在压缩行程中，液体有压缩
6、腔流入复原腔。由于油液具有很强的不可压缩性，活塞杆进入复原腔，复原腔和压缩腔中油液和活塞杆的体积之和必然增大。为了适应这种体积增大，浮动活塞在气室中压缩氮气，气体压缩的体积与活塞杆进入的体积相同。单筒减振器同时具有压缩气室以保持一个提升的油液压力的优点，这可以帮助阻止油液空穴的形成。模型分析显示活塞一英寸的位移只引起气室压力四到十 磅 /平方英寸 的改变，根据气室初始压力而不同。这个小的压力改变意味着一个几乎相同的压力施加在 压缩腔力的液压油液上。气室中的压力用 Pg 表示。 气室中的压力显示出一个气体弹簧效果。力等于活塞杆的面积与 Pg 的乘积，这个力一直作用在活塞杆上。气体弹簧效果是与活塞
7、速度无关的，但与位移十分相关，并与加速度有微弱的关联。在压缩行程中气体弹簧力是不断增大的。 压缩行程中总的流量是三个流通路径的综合。这些流量与压力腔之间的压力差有关。复原腔中的压力用 Pr 表示，压缩腔中的压力用 Pc 表示。在压缩行程中， Pc 大于 Pr，这个压力差使油液由压缩腔进入复原腔，并产生阻尼力。流通路径和各腔压力在图 2 中显示并在下面解释。 第一条流 通路径是常通孔。常通孔流通路径开始于压缩腔活塞杆的终点处，结束于复原腔活塞一面的活塞杆处。常通孔的尺寸是可以通过图 2 所示的活塞杆中的可动针阀调节的。针阀可以通过图 1 所示的常通孔调节器旋入或旋出。常通孔可以被调节成全开以减少阻尼至全闭增大阻尼。改变针阀的几何形状或尺寸也可以改变常通孔的流量。常通孔在低速减振中
