双筒式可调阻尼减振器结构设计【字数：13113】
摘 要可调阻尼减振器是汽车半主动悬架的核心部件。在获取同等驾乘舒适性的前提下，研发成本远低于汽车悬架整体的改进。本文中对双筒式可调阻尼减振器的设计主要有以下几大部分第一章，叙述了研究背景、发展历程、国内外研究现状。第二章，通过比较现有减振器的种类及特点，确定本文可变阻尼减振器的类型。第三章为减振器相关参数的计算。第四章为可调阻尼减振器的三维建模。最后对本设计进行总结。
目 录
1.绪论 1
1.1 减振器的研究背景 1
1.2 减振器的发展历程 1
1.3 阻尼可调减振器的研究现状 2
1.4 阻尼可调减振器的发展趋势 3
2.减振器的设计方案 4
2.1 减振器的原理 4
2.2 减振器的设计原则 4
2.3 减振器的种类及特点 4
2.4 本设计的主要内容 5
3.减振器相关参数的选取 7
3.1 悬架系统相关参数的选取 7
3.2 减振器结构参数的选取 10
3.2.1减振器复原阀的理论分析 14
3.3减振器阻尼力的理论分析 11
3.3.1复原行程阻尼力的计算 13
3.3.2压缩行程阻尼力的计算 13
4.减振器阻尼可调的参数计算 16
4.1步进电机与节流口关系计算 16
4.2力速度特性计算 17
5.减振器三维建模装配 19
5.1 CATIA软件概述 19
5.2 双筒式阻尼可调减振零件的建模 19
5.3 双筒式阻尼可调减振零件的装配 21
6.总结与展望 23
6.1全文总结 23
6.2研究展望 23
结语 25
参考文献 26
致谢 27
1.绪论
1.1 减振器的研究背景
随着科学技术的不断进步，汽车工业正在飞速发展。如今，汽车在人们的日常生活乃至国民经济，都起着关键性的作用。在物流运输行业中，职业卡车司机长时间连续与卡车相伴，良好的驾乘舒适性，是安全行车的必要条件 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
之一，也是驾驶员身体健康的重要保障。因此近些年来，主动减振技术开始受到人们的关注[1]。
减振器的设计，相较于悬架、隔音效果的改进，有着更高的性价比，在同等成本投入的前提下，能获得更多的驾乘舒适度。然而目前在售的大部分汽车，特别是国产汽车，更侧重于动力与经济性能等方面的研究，在减振和舒适性，方面不够重视，车企的投入不够，可变阻尼减振技术发展迟缓。
因此研发出一款性价比高，舒适性好，安全可靠的可变阻尼减振器，是汽车行业未来的发展方向和趋势，也是当下刻不容缓的任务。
1.2 减振器的发展历程
从十八世纪汽车被发明出来之后，人们日行千里的梦想实现了。不过由于路况及驾驶时间的限制，加上减振技术不成熟，造成早期的汽车司机健康状况受影响。最初的汽车没有采取减振器，驾驶室为木质，与车轮之间是硬连接，也称为板车。吉利董事长李书福曾对第一代卡车发表评论，称其为四轮，两个沙发和一个铁壳[2]。
最早出现在的减振器出现在1897年，其形式是把减振块和弹簧的端部进行串联，当减振器完全压缩时，减振块会被碰撞停止，其减振效果小，顿挫感强。后来人们开始尝试将其放置于摩托车上，并开始引入摩擦阻尼元件，以提高效果。1899年，美国的哈特福特汽车公司开始引入这种阻尼式减振器，并且通过铰链结构，尝试完成摩擦阻力的可调性，并成了第一个汽车悬架公司。这也是早期的可调阻尼减振器的雏形。此后，减振器的结构形式不断完善，先后出现了后来了空气弹簧和液力弹簧。
在现代汽车减振器中，阻尼元件和弹性元件并联安装，并且大多数是液力减振器。液力减振器最初出现于1901年，其两种主要的结构类型分别为摇臂式和筒式。与筒式液力减振器相比，摇臂式减振器的活塞行程要短得多，因此其工作油压可高达1530Mpa， 而筒式减振器只有2.53Mpa。然而，筒式减振器的质量仅为摆臂式的一半，并且易于制造，具有较长的使用寿命，因此几乎所有现代汽车都采用筒式减振器。目前常用的三种结构型式包括：双筒式、单筒充气式和双筒充气式。因单筒式制造成本高，尺寸偏大，工作状态不稳定等原因，目前汽车上较少采用单筒式减振器[3]。而充气式双筒减振器阻尼特征好，平顺性好，不易出现气泡等，使其比较受欢迎。如图1.1所示，为一种常见的双筒式减振器。
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图1.1 一种磁流变液可调阻尼减振器 图1.2一种电控式阻尼可减振器
近些年来，还出现了电控阻尼力可调式减振器，通过相应传感器的信号采集，通过行车电脑ECU对阻尼进行调节，以达到更好的减振效果，开始出现在高端车型的主动悬架上。如图1.2所示，为一种电控式阻尼可减振器。
1.3 阻尼可调减振器的研究现状
国内的一些高校及研究机构，对减振器的阻尼可调性进行了深入研究，并形成了众多专利。
江苏大学在2016年提出了一种磁流变液可调阻尼减振器，并将阻尼调节阀安装在缸筒外部，通过改变线圈电流大小来调节阀内部油路的角度来调节经过阻尼调节阀的磁流变液粘度，从而改变输出的阻尼力[4]。其阻尼调节阀，便于工作时散热和安装维护，且线圈外置，方便散热与安装，密封性好，阻尼调节范围广泛，加工安装与维护难度较低。如图1.3所示，为其原理图。
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图1.3 一种磁流变液可调阻尼减振器图 1.4 一种磁流变液可调阻尼减振器
金华恒力车业有限公司在2014年，设计出了一种可调阻尼减振器，如图1.4包括减振器主体、可调活塞杆组件和阻尼调节组件，减振器主体由上固定座、主体管、弹簧调节螺母、弹簧紧固螺母组成，内部装有浮动活塞，可调活塞杆组件中的空心活塞杆内部设有控制轴，通过旋转阻尼调节组件中的调节旋钮来改变减振器的复原阻尼力。由于所述可调阻尼减振器采用可调活塞杆组件和阻尼调节组件相结合，驾驶者可以方便地调节减振器的内部复原阻尼。因此，减振器能够有效且充分地吸收来至路面的振动和冲击，从而大大提高了车辆的减振性能、稳定性和使用寿命[5]。
意大利米兰悬挂系统股份有限公司，在2011年设计出了一种由四个流量控制阀来完成可调阻尼的减振器，如图1.5所示为其原理图。
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目 录
1.绪论 1
1.1 减振器的研究背景 1
1.2 减振器的发展历程 1
1.3 阻尼可调减振器的研究现状 2
1.4 阻尼可调减振器的发展趋势 3
2.减振器的设计方案 4
2.1 减振器的原理 4
2.2 减振器的设计原则 4
2.3 减振器的种类及特点 4
2.4 本设计的主要内容 5
3.减振器相关参数的选取 7
3.1 悬架系统相关参数的选取 7
3.2 减振器结构参数的选取 10
3.2.1减振器复原阀的理论分析 14
3.3减振器阻尼力的理论分析 11
3.3.1复原行程阻尼力的计算 13
3.3.2压缩行程阻尼力的计算 13
4.减振器阻尼可调的参数计算 16
4.1步进电机与节流口关系计算 16
4.2力速度特性计算 17
5.减振器三维建模装配 19
5.1 CATIA软件概述 19
5.2 双筒式阻尼可调减振零件的建模 19
5.3 双筒式阻尼可调减振零件的装配 21
6.总结与展望 23
6.1全文总结 23
6.2研究展望 23
结语 25
参考文献 26
致谢 27
1.绪论
1.1 减振器的研究背景
随着科学技术的不断进步，汽车工业正在飞速发展。如今，汽车在人们的日常生活乃至国民经济，都起着关键性的作用。在物流运输行业中，职业卡车司机长时间连续与卡车相伴，良好的驾乘舒适性，是安全行车的必要条件 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
之一，也是驾驶员身体健康的重要保障。因此近些年来，主动减振技术开始受到人们的关注[1]。
减振器的设计，相较于悬架、隔音效果的改进，有着更高的性价比，在同等成本投入的前提下，能获得更多的驾乘舒适度。然而目前在售的大部分汽车，特别是国产汽车，更侧重于动力与经济性能等方面的研究，在减振和舒适性，方面不够重视，车企的投入不够，可变阻尼减振技术发展迟缓。
因此研发出一款性价比高，舒适性好，安全可靠的可变阻尼减振器，是汽车行业未来的发展方向和趋势，也是当下刻不容缓的任务。
1.2 减振器的发展历程
从十八世纪汽车被发明出来之后，人们日行千里的梦想实现了。不过由于路况及驾驶时间的限制，加上减振技术不成熟，造成早期的汽车司机健康状况受影响。最初的汽车没有采取减振器，驾驶室为木质，与车轮之间是硬连接，也称为板车。吉利董事长李书福曾对第一代卡车发表评论，称其为四轮，两个沙发和一个铁壳[2]。
最早出现在的减振器出现在1897年，其形式是把减振块和弹簧的端部进行串联，当减振器完全压缩时，减振块会被碰撞停止，其减振效果小，顿挫感强。后来人们开始尝试将其放置于摩托车上，并开始引入摩擦阻尼元件，以提高效果。1899年，美国的哈特福特汽车公司开始引入这种阻尼式减振器，并且通过铰链结构，尝试完成摩擦阻力的可调性，并成了第一个汽车悬架公司。这也是早期的可调阻尼减振器的雏形。此后，减振器的结构形式不断完善，先后出现了后来了空气弹簧和液力弹簧。
在现代汽车减振器中，阻尼元件和弹性元件并联安装，并且大多数是液力减振器。液力减振器最初出现于1901年，其两种主要的结构类型分别为摇臂式和筒式。与筒式液力减振器相比，摇臂式减振器的活塞行程要短得多，因此其工作油压可高达1530Mpa， 而筒式减振器只有2.53Mpa。然而，筒式减振器的质量仅为摆臂式的一半，并且易于制造，具有较长的使用寿命，因此几乎所有现代汽车都采用筒式减振器。目前常用的三种结构型式包括：双筒式、单筒充气式和双筒充气式。因单筒式制造成本高，尺寸偏大，工作状态不稳定等原因，目前汽车上较少采用单筒式减振器[3]。而充气式双筒减振器阻尼特征好，平顺性好，不易出现气泡等，使其比较受欢迎。如图1.1所示，为一种常见的双筒式减振器。
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图1.1 一种磁流变液可调阻尼减振器 图1.2一种电控式阻尼可减振器
近些年来，还出现了电控阻尼力可调式减振器，通过相应传感器的信号采集，通过行车电脑ECU对阻尼进行调节，以达到更好的减振效果，开始出现在高端车型的主动悬架上。如图1.2所示，为一种电控式阻尼可减振器。
1.3 阻尼可调减振器的研究现状
国内的一些高校及研究机构，对减振器的阻尼可调性进行了深入研究，并形成了众多专利。
江苏大学在2016年提出了一种磁流变液可调阻尼减振器，并将阻尼调节阀安装在缸筒外部，通过改变线圈电流大小来调节阀内部油路的角度来调节经过阻尼调节阀的磁流变液粘度，从而改变输出的阻尼力[4]。其阻尼调节阀，便于工作时散热和安装维护，且线圈外置，方便散热与安装，密封性好，阻尼调节范围广泛，加工安装与维护难度较低。如图1.3所示，为其原理图。
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图1.3 一种磁流变液可调阻尼减振器图 1.4 一种磁流变液可调阻尼减振器
金华恒力车业有限公司在2014年，设计出了一种可调阻尼减振器，如图1.4包括减振器主体、可调活塞杆组件和阻尼调节组件，减振器主体由上固定座、主体管、弹簧调节螺母、弹簧紧固螺母组成，内部装有浮动活塞，可调活塞杆组件中的空心活塞杆内部设有控制轴，通过旋转阻尼调节组件中的调节旋钮来改变减振器的复原阻尼力。由于所述可调阻尼减振器采用可调活塞杆组件和阻尼调节组件相结合，驾驶者可以方便地调节减振器的内部复原阻尼。因此，减振器能够有效且充分地吸收来至路面的振动和冲击，从而大大提高了车辆的减振性能、稳定性和使用寿命[5]。
意大利米兰悬挂系统股份有限公司，在2011年设计出了一种由四个流量控制阀来完成可调阻尼的减振器，如图1.5所示为其原理图。
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