雙筒閥片型減振器的阻尼特性及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、與小汽車、客車和載重車相比，農(nóng)用車輛、林業(yè)車輛、拖拉機(jī)和部分工程車輛等都存在著劇烈的振動(dòng)現(xiàn)象。隨著車輛行駛速度的逐漸提高，這一問(wèn)題愈加的突出，同時(shí)隨著車輛向著大型化、高速化、舒適性方向發(fā)展，車輛的舒適性已經(jīng)成為消費(fèi)者關(guān)注的主要內(nèi)容之一。研究表明，減振器是車輛進(jìn)行振動(dòng)的衰減的重要元件?；谲囕v對(duì)減振器阻尼特性的要求，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在減振器方面的研究現(xiàn)狀，選用減振器的主流使用型號(hào)S30型閥片式減振器，研制了可拆卸式阻尼可調(diào)減振器以及試驗(yàn)臺(tái)架

2、。對(duì)減振器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，基于流體力學(xué)理論，建立了減振器的理論數(shù)學(xué)模型。對(duì)減振器的活塞閥系節(jié)流閥片的變形進(jìn)行理論分析，采用有限元方法和流固耦合計(jì)算方法對(duì)節(jié)流閥片的變形進(jìn)行深入研究，對(duì)小撓度理論中，減振器節(jié)流閥片計(jì)算公式中的閥片變形系數(shù)進(jìn)行了修正。選擇CAISIM軟件，分析減振器復(fù)原阻尼大小、阻尼特性的非對(duì)稱性和減振器阻尼的不同數(shù)學(xué)模型，對(duì)汽車動(dòng)力學(xué)的影響，主要完成的工作和取得的結(jié)論歸納如下:
　　1、減振器內(nèi)特性的阻尼特性研究

3、。在分析減振器阻尼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立減振器阻尼數(shù)學(xué)模型。設(shè)計(jì)并研制了可拆卸式的阻尼可調(diào)減振器，對(duì)影響減振器阻尼特性的活塞節(jié)流孔直徑、節(jié)流閥片的片數(shù)、限位閥的外徑和旁通可調(diào)節(jié)節(jié)流孔直徑進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，活塞節(jié)流孔直徑、限位閥的外徑和旁通可調(diào)節(jié)節(jié)流孔直徑對(duì)減振器阻尼特性的影響較大。其中，當(dāng)節(jié)流閥片的數(shù)量超過(guò)一定范圍時(shí)，其數(shù)量的增加，對(duì)減振器阻尼的影響較小。限位閥的外徑的調(diào)整，是對(duì)減振器阻尼調(diào)節(jié)影響最大。旁通節(jié)流孔直徑在0～

4、φ3mm范圍內(nèi)，復(fù)原阻尼力減小幅度最大，在φ3mm～φ4mm范圍內(nèi)次之，當(dāng)旁通孔直徑大于φ4 mm時(shí)，其阻尼力變化不再明顯。
　　2、采用有限元方法，對(duì)減振器節(jié)流閥片變形量的研究。根據(jù)減振器的工作過(guò)程，結(jié)合減振器實(shí)體結(jié)構(gòu)尺寸和試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)減振器節(jié)流閥片的變形計(jì)算進(jìn)行深入分析。根據(jù)減振器實(shí)體建立減振器單片閥片與疊加閥片的有限元模型，采用ANSYS平臺(tái)的STRUCTURE模塊，對(duì)減振器閥片的變形大小進(jìn)行細(xì)致研究。研究結(jié)果表明，采用小撓

5、度理論及大撓度理論對(duì)減振器閥片的變形量進(jìn)行計(jì)算都有其局限性。定義新的變形系數(shù):“Cn”，對(duì)減振器閥片的變形計(jì)算公式中的閥片變形系數(shù)進(jìn)行修正。
　　3、采用流固耦合方法，對(duì)減振器節(jié)流閥片變形量的研究?；诹黧w力學(xué)和固體力學(xué)等相關(guān)理論，建立減振器節(jié)流閥片變形計(jì)算的流固耦合模型。運(yùn)用ANSYS平臺(tái)的STRUCTURE模塊、FLUENT模塊和SYSTEM COUPLING模塊，對(duì)減振器節(jié)流閥片的變形進(jìn)行單向流固耦合和雙向流固耦合仿真，進(jìn)一

6、步的分析了閥片在流體載荷作用下的變形規(guī)律。并對(duì)三種不同方法計(jì)算減振器閥片變形的大小進(jìn)行比較分析。研究結(jié)果表明，采用有限元法對(duì)閥片變形的計(jì)算數(shù)值較流固耦合計(jì)算的數(shù)值最大。
　　4、減振器阻尼特性對(duì)汽車動(dòng)力學(xué)特性影響規(guī)律的研究?；贑ARSIM軟件，開(kāi)發(fā)了減振器阻尼特性對(duì)汽車動(dòng)力學(xué)影響的模擬試驗(yàn)程序，選取四種不同的典型工況，分別進(jìn)行了減振器復(fù)原阻尼的大小、減振器阻尼特性的非對(duì)稱性和減振器不同數(shù)學(xué)模型對(duì)汽車動(dòng)力學(xué)的影響。研究結(jié)果表明，通

7、過(guò)階躍輸入的路況時(shí)（小障礙和大坡），減振器的復(fù)原阻尼力大小對(duì)車輛的振動(dòng)影響較大。隨著復(fù)原阻尼力的增加，車輛的振動(dòng)能量減少，車輛的舒適性增強(qiáng)。車輛在粗糙的路面上（搓板路）運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著減振器復(fù)原阻尼的減少，車輛的振動(dòng)先減小后增加，說(shuō)明對(duì)地在粗糙路面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的汽車，阻尼過(guò)大過(guò)小都會(huì)引起振動(dòng)情況的加劇。車輛進(jìn)行雙移線運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著減振器的阻尼值增加，車輛垂向振動(dòng)和俯仰振動(dòng)能量減少，車輛的側(cè)傾角、搖擺角、搖擺角速度、動(dòng)載荷均受其影響較小。采用非對(duì)稱

8、阻尼的車輛，較采用對(duì)稱性阻尼時(shí)的車輛舒適性有明顯增強(qiáng)。建立了減振器的三種數(shù)學(xué)模型:線性模型，兩段非對(duì)稱模型和多項(xiàng)式模型。隨著減振器數(shù)學(xué)模型復(fù)雜程度的增加，車輛的振動(dòng)響應(yīng)值越接近減振器實(shí)際阻尼特性引起的響應(yīng)值。其中，兩段非對(duì)稱模型和多項(xiàng)式模型的響應(yīng)值較為接近。
　　通過(guò)本課題的研究，為非公路車輛及公路車輛懸架設(shè)計(jì)中的減振器選型，減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可調(diào)減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，被懸架的匹配，可控制懸架中可調(diào)阻尼的變化區(qū)間的設(shè)置和控制策略的制定