汽車液壓減震器設計（含6張CAD圖紙）

汽車液壓減震器設計（含6張CAD圖紙）,汽車,液壓,減震器,設計,CAD,圖紙 煙臺大學文經學院本科生畢業(yè)設計作品及畢業(yè)設計 原創(chuàng)性聲明和答辯申請 學生姓名： 朱向偉 學號： 201604501152 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 呂小勇（副教授） 論文（設計）題目： 車輛液壓減震器設計 本人鄭重聲明： 所呈交的畢業(yè)設計是本人在導師的指導下，獨立工作取得的成果，所涉及到的其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果均已經在設計中注明引用。對我提供指導的教師和與我共同工作的同學已在設計中作了說明并表示謝意。 供驗收的畢業(yè)設計作品符合下面第 1 的情形： 1、完全獨立完成，所使用的平臺、工具及資源（包括商業(yè)的和開源的）均已經在論文（設計）中說明； 2、與他人合作完成，或者是作為 中的一部分，與團隊成員共同完成，本人負責的部分是 ； 3、在他人工作（來源： ）的基礎上，本人作了擴充，擴充的部分是 ； 4、在他人工作（來源： ）的基礎上，本人對其中的部分工作進行了改寫，改寫的部分是 ； 5、其他 。 本人完全清楚學院及本系針對學術不端行為處理的有關規(guī)定，并對以上聲明負完全的責任。 鑒于本人認真完成了畢業(yè)論文（設計）的各個環(huán)節(jié)，以此為基礎撰寫了畢業(yè)論文（設計），并如實地對作品的原創(chuàng)性進行了聲明，特提出畢業(yè)答辯申請，請予以批準。 學生： 朱向偉 （簽名） 2020 年 5 月 30 日 煙臺大學文經學院 畢業(yè)設計開題報告 學生姓名： 朱向偉 學 號： 201604501152 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 設計題目： 車輛的液壓減震器設計 指導教師： 呂小勇（副教授） 2020 年3 月12日 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 1．本課題的研究意義，國內外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢 減震器是汽車懸架中的阻尼元器件，是連接汽車車身（或車架）與車輪（或車橋）的重要組件。它通過抑制因為不平路面引起的沖擊和振動,提高汽車駕乘的舒適性和貨物運送的完好無損性。減震器是能夠保證汽車舒性和平順性的重要零部件，長期以來，也得到了人們的特別重視和持續(xù)研究，技術上也有很多創(chuàng)新和突破，對保障人們出行的舒適性發(fā)揮了很好的作用。汽車其整體性能與汽車零部件的性能密切相關。液壓式減震器是汽車懸架系統(tǒng)中采用最廣泛的減震器。其原理是，當車架與車橋做往復相對運動而活塞在減震器的缸筒內往復移動時，減震器殼體內的油液便反復地從內腔通過一些窄小的孔隙流入另一內腔。此時，液體與內壁的摩擦及液體分子的內摩擦便形成對震動的阻尼力 我國發(fā)展汽車減震器的時間不長，且起點相對來說也不高，汽車減震器的總體技術水平還處于發(fā)達國家80 年代的汽車減震器技術水平，與發(fā)達國家的汽車減震器技術有很大差距。所以很多轎車的減震器會使用國外進口的減震器，尤其是中高檔將車，普通雙筒液壓減震器在很多國產微型車、國產汽車等多種車型中應用，由此可見，我國汽車懸架系統(tǒng)亟待解決的問題就是要針對汽車減震器進行研發(fā)創(chuàng)新，提高汽車減震器使用性能和實際作用，這也使推動汽車行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要步驟。但在汽車減震器標準和汽車減震器零部件標準方面有了很多突破，國家和汽車企業(yè)都針對減震器制造和減震器零部件制造，制定出相關行業(yè)規(guī)范標準，使設計汽車減震器和制造汽車減震器有了較為規(guī)范標準的參考依據(jù)。 現(xiàn)階段國外汽車減震器的發(fā)展階段處于充氣式減震器、自適應減震器和可調減震器。比如充氣式減震器中就包括荷載感應式和位置依存式，還有電流變減震器、可調減震器、電磁流變減震器等自適應減震器，其中市場占比率較高的使雙筒液壓減震器，因為其發(fā)展時間較長，性能相對不錯，所以得到廣泛利用。同時，市場中也投入了新型減震器，比如可調減震器，有的商品車輛中也應用到了這種新型減震器。以上減震器類型都可以針對阻尼力進行無極調整和高頻激震，還可以完善減震器的溫度特性，另外，在噪音降低和減震器外特性的改善等方面也有了很大的進步。 減震器的發(fā)展趨勢：（1） 自適應調節(jié)減震器，控制器、傳感器和執(zhí)行機構這三個部分組成了自適應可調減震器結構。（2）復合型減震器，普通雙筒液壓減震器不斷的發(fā)展會逐漸演變成復合型減震器。（3）新型減震器，利用電磁原理設計的減震器就是新型減震器。 5 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 2．本課題的基本內容，預計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施 基本內容： 1. 雙筒式減震器的結構分析 2. 雙筒式液壓減震器的尺寸計算 3. 液壓缸的設計 4. 雙筒式液壓減震器的校核 5. 繪制雙筒式液壓減震器的圖紙 可能遇到的困難： 雙筒式液壓減震器的尺寸設計，包括相對阻尼系數(shù)以及最大卸荷力的確定，減震器工作缸、活塞、活塞桿、閥系以及相關零部件的尺寸計算。 雙筒液壓減震器的校核問題。 解決問題的方法和措施： 通過查閱相關資料和多次計算以及老師的指導下，按照任務的要求最終完成設計工作。在設計的過程中參考國內外相關的文獻資料以及借鑒相關企業(yè)的產品。 3．本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析 研究手段（途徑）： 首先認真分析液壓減震器的工作原理，并通過查閱企業(yè)的產品資料和實地調查，研究分析相類似的產品結構，以所學的知識為基礎，借鑒以往的產品經驗最終通過合理計算和軟件輔助完成設計。 可行性分析： 目前，汽車行業(yè)發(fā)展迅速，減震器的需求也不斷增大，國內外有關減震器的技術也已相對成熟，因此通過研究能夠為設計提供支持，并且通過老師的指導和所學的液壓與其他機械知識，能夠設計出一套合理方案，完成本次畢業(yè)設計。 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告 指導教師意見： （對本課題的深度、廣度及工作量的意見） 論文選題與專業(yè)結合緊密，選題的范圍比較適中，該選題的研究具有一定的實踐指導意義。開題報告中研究的基本內容、研究的主要問題、研究的方向明確；研究的方法及措施可行；研究工作的步驟、進度安排合理。 同意開題。 指導教師： 2020年 3 月 14 日 教研室審查意見： 同意開題 教研室負責人： 2020 年 3 月 15 日 畢業(yè)設計題目變更申請表 系（部）：機電工程系 姓名 朱向偉 班級 機1601-1 學號 201604501152 原 定 題 目 發(fā)射裝置的液壓減震系統(tǒng)設計 變更后題目 車輛液壓減震器設計 變 更 理 由 導彈發(fā)射裝置設計生活中不易見到，無法對其進行設計，并且不能貼近生活，解決不了在生活中的問題。 申請人簽名:朱向偉 2020年3月5日 指導教師意見 同意 簽名： 2020 年 3 月 6 日 教研室意見 同意 教研室主任簽名： 2020年 3 月 7 日 分類號 編號 煙臺大學文經學院 畢 業(yè) 設 計 車輛液壓減震器設計 Design of Hydraulic Shock Absorber for Vehicle 申請學位： 工學學士 系 別： 機電工程系 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 班 級： 機1601-1 姓 名： 朱向偉 學 號： 201604501152 指導老師： 呂小勇（副教授） 2020年5月30日 煙臺大學文經學院 車輛液壓減震器設計 姓 名： 朱向偉 導 師：呂小勇（副教授） 2020年5月30日 煙臺大學文經學院 煙臺大學文經學院畢業(yè)設計任務書 系（部）：機電工程系 姓名 朱向偉 學號 201604501152 畢業(yè) 屆別 2020 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)設計題目 車輛液壓減震器設計 指導教師 呂小勇 學歷 研究生 職稱 副教授 所學專業(yè) 流體傳動及控制 1、 具體要求(主要內容、基本要求、主要參考資料等)： 主要內容：設計一款用于車輛,能夠滿足其性能要求的液壓減震器。最大卸荷速度0.15～0.30m/s，相對阻尼系數(shù)0.27～0.47，確保在使用期間汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定。 基本要求：設計確定總體工作原理，給出原理圖；2.完成詳細設計，給出設備整體、專用機構、非標零件等的必要的原理圖，裝配圖，零件圖等；3.按要求提交開題報告、論文等文檔；4.準備畢業(yè)設計答辯材料，完成答辯。 主要參考資料：1.理論力學、材料力學、機械原理、機械設計基礎，液壓與氣壓傳動等教科書。2. 《機械設計手冊》，版本較新即可。 2、 進度安排： 2月25日-3月31日：搜集、整理、熟悉分析相關資料，寫出開題報告； 4月1日-4月30日：完成詳細設計，繪制必要的圖紙； 5月1日-5月29日：修改完善設計，撰寫論文； 5月30日 ：做好答辯準備。 指導教師（簽字）： 2020 年 1 月 10 日 系（部）意見： 同意 系主任（簽字）： 2020 年 1 月 11 日 備注： [摘 要] 當前安裝在汽車懸架系統(tǒng)中的減震器主要是液壓式的減震器。減震器的性能對汽車的安全性、舒適性和駕駛性能都有影響。本次以奇瑞艾瑞澤GXpro的參數(shù)為依據(jù)設計了一款應用于轎車，能夠滿足性能要求的雙筒式液壓減震器。這種減震器的優(yōu)勢是結構簡單，成本低，性能較穩(wěn)定。本次設計首先對減震器的相關參數(shù)進行計算，然后對減震器的主要零部件和配套零部件分別進行設計，并對活塞桿進行校核，下一步對減震器閥系進行設計。最終繪制雙筒式液壓減震器的裝配圖和主要零件圖。 [關鍵詞] 減震器；阻尼系數(shù)；閥系；強度校核； Abstract:The shock absorbers currently installed in suspension systems of automobiles are mainly hydraulic shock absorbers. The performance of the shock absorber has an impact on the safety, comfort and driving performance of the car. This time, based on the parameters of Chery Arrizo GXpro, a double-cylinder hydraulic shock absorber that can meet the performance requirements was designed for a car. This type of shock absorber has the advantages of simple structure and stable performance. This design first calculates the relevant parameters of the shock absorber, then designs the main parts and supporting parts of the shock absorber separately, and checks the piston rod. The next step is to design the valve system of the shock absorber To establish a hydrodynamic model of the valve system. Finally, draw the assembly drawing and main parts drawing of the double cylinder hydraulic shock absorber. Key words: Shock absorber;damping coefficient;valve system;strength check; 目錄 第一章 緒論 1 1.1課題背景和意義 1 1.2設計的主要工作 1 第二章總體原理確定 2 2.1減震器的類型選擇 2 2.2雙筒液壓減震器的工作原理 2 第三章減震器的主要參數(shù) 4 3.1 懸架的垂直彈性特性 4 3.2雙筒減震器的外特性 4 3.3 相對阻尼系數(shù)y的選擇 5 3.4減震器阻尼系數(shù)的確定 6 3.5 最大卸荷力F0 7 第四章減震器主要零部件的設計 8 4.1 缸筒的設計 8 4.1.1工作缸的設計 8 4.1.2外缸筒的設計 8 4.2 活塞桿的設計 9 4.3 活塞桿的強度計算與校核 9 4.4 活塞桿穩(wěn)定性的計算與校核 10 4.5活塞行程的確定 10 4.6 導向座長度和活塞高度的設計 11 第五章液壓缸和其他部件的結構設計 13 5.1缸體與缸體端蓋的連接形式 13 5.2 活塞桿與活塞的連接形式 13 5.3 活塞與活塞桿處密封圈的選用 13 5.4液壓缸的安裝連接結構 13 5.5 活塞環(huán) 13 5.6液壓缸主要零件的材料和技術要求 13 5.7減震器的密封和油液的選取 13 5.8彈簧的選擇 14 5.9彈簧片的選擇 14 第六章 減震器閥系的設計 16 6.1 減震器各閥系流體力學計算 16 6.1.1 壓縮行程流體力學的計算 16 6.1.2伸張行程流體力學計算 17 6.2壓縮閥的設計 19 6.3伸張閥的設計 20 6.4 流通閥的設計 22 6.5 補償閥的設計 23 參考文獻 26 致謝 25 煙臺大學文經學院畢業(yè)設計 第一章 緒論 1.1課題背景和意義 在國外發(fā)達國家，他們減震器的設計與生產已經比較成熟，例如已經研制出了有電子系統(tǒng)控制的可調節(jié)，自適應的充氣式或液壓式減震器?？梢愿鶕?jù)不平路面給汽車帶來的頻率和震幅自動調整減震器的阻尼力，并能夠多級調節(jié)和匹配。在我國，減震器行業(yè)開始較晚，技術相對其他國家較為落后。大量的高級轎車的減震器采用進口為主，國內生產的減震器主要滿足中低級轎車的配置。研究自主品牌性能優(yōu)越的減震器，仍然是一個急需解決的問題。 減震器是汽車懸架中的阻尼元器件，是連接汽車車身（或車架）與車輪（或車橋）的重要組件。它通過抑制因為不平路面引起的沖擊和振動,提高汽車駕乘的舒適性和貨物運送的完好無損性。減震器是能夠保證汽車舒性和平順性的重要零部件，長期以來，也得到了人們的特別重視和持續(xù)研究，技術上也有很多創(chuàng)新和突破，對保障人們出行的舒適性發(fā)揮了很好的作用。 1.2設計的主要工作 確定減震器的相對阻尼系數(shù)和阻尼系數(shù)，對減震器主要零部件進行設計，主要包括缸筒、活塞桿、導向座和液壓缸等零部件；活塞桿強度的校核，穩(wěn)定性的校核；減震器其他部件的選擇，包括密封元件，彈簧等；減震器閥系的設計；繪制減震器二維總裝配圖和主要零部件圖。 第二章總體設計 2.1減震器的類型選擇 減震器根據(jù)減震器的阻尼材料分為液壓和充氣兩大類，根據(jù)結構可以分為單筒和雙筒兩種。液壓減震器材料是油性流體。充氣式減震器在氣缸的下部包括一個浮動活塞，該浮動活塞在氣缸的端部形成一個密封腔，并充滿高壓氮氣。浮動活塞配有型密封件，可將油和氣完全分離?；钊吓溆袎嚎s閥。閥根據(jù)運動速度和通道截面積而變化。當車輪升降時，活塞往復運動，以在工作缸的上，下腔室之間產生壓力差，壓力油推動壓縮閥和伸張閥，然后返回。本次設計選擇使用廣泛、制造成本低、結構簡單、性能比較穩(wěn)定的雙筒式液壓減震器。 2.2雙筒液壓減震器的工作原理 當汽車通過不平路面的時候，車身就會出現(xiàn)顛簸，此時，活塞作往復運動，油液便來回的在儲油缸和工作缸中通過閥流動，在運動過程中油液對孔壁產生的摩擦以及油液內分子之間的摩擦將變成阻尼力，起到減震作用，將車身能量轉變成熱能消耗。 具體工作流程：壓縮行程時，車輪接近車身，減震器壓縮，減震器中的活塞向下移動 ，此時工作缸下部腔室的容積減少，油壓升高，油液通過流通閥流到上部腔室，因為上部腔室被活塞桿占據(jù)一部分容量，所以上部腔室增加的容積小于下部腔室減小的容積，因此油液推開壓縮閥流到儲油缸筒。伸張行程時，減震器拉伸，活塞向上移動，工作缸上部腔室的油壓升高，流通閥關閉，油液通過伸張閥流到下部腔室，同理，通過伸張閥流到下部腔室的油液不能充滿下部腔室，產生真空度，此時儲油缸中的油液推開補充閥流到下部腔室從而進行補充。 圖2-1減震器局部圖 表2-1減震器組件 代號 1 2 3 4 5 6 7 名稱 活塞桿 工作缸 活塞 伸張閥 流通閥 補償閥 壓縮閥 圖2-2減震器三維圖 第三章減震器的主要參數(shù) 3.1 懸架的垂直彈性特性 在進行減震器設計時，要知道懸架系統(tǒng)的彈性特性。 圖3-1 懸架彈性特性 經研究，懸架的固有震動頻率與懸架的剛度和簧上質量有關，可用如下公式表示： （2-1） 式中：懸架的剛度 -簧上質量 -固有振動頻率 車型選擇上，選擇轎車（如：奇瑞艾瑞澤GXpro），單輪簧上質量按照50%取值，單輪簧上質量為：300kg。減震器固有頻率，，根據(jù)公式（2-1）得： 3.2雙筒減震器的外特性 外特性就是它的速度特性，如圖，外特性能較好地匹配懸架的性能需要，就能獲得良好的震動特性。減震器的阻尼特性直接受減震器中氣門系統(tǒng)的結構和開度的直接影響。曲線A表示伸張閥關閉狀態(tài)下，常通孔通道下阻尼力F與液流速度V的關系,曲線B表示伸張閥開啟狀態(tài)下，伸張閥環(huán)形間隙的阻尼力F與液流速度V的關系，兩者之間的過渡曲線為兩則同事作用的結果。壓縮閥閥片開啟程度對減振器特性的影響大體和伸張閥差不多，也大體可以用圖3-3表示 (a)阻力一位移 （b）阻力一速度 圖3-2 減震器的特性 圖3-3閥的開啟程度對減震器特性影響示意圖 伸張閥開閥力壓縮閥開閥力。速度確定閥系各參數(shù)，使壓縮阻 尼力與伸張阻尼力的比值符合。 3.3 相對阻尼系數(shù)y的選擇 卸荷閥未打開時，阻力F與阻尼系數(shù)和震動速度v之間均成正比關系，可用公式（2-2）表示。 (2-2) 減震器阻尼系數(shù)用公式計算，壓縮行程在一象限的開始端，阻尼系數(shù)：，中間為過度沖程，伸張行程在三象限末尾段。阻尼系數(shù)：。 相對阻尼系數(shù)y可用公式（2-3）計算： (2-3) 式中： 垂直剛度； 簧上質量。 y值大，減震器震動衰減的越快，y值越小，減震器震動衰減的越慢，從而通過減震器傳達到路面的沖擊力將會減少。壓縮行程中，阻尼力應選小一些，能很好的緩和沖擊，此時阻尼系數(shù)取得小些；伸張行程中，反之，從而能迅速減震，此時阻尼系數(shù)取得大些，通常情況下：。取 根據(jù)所涉及車型主要適用于路況較好的城市道路，取，則有： ，計算得：，。 3.4減震器阻尼系數(shù)的確定 通過公式轉換的：阻尼系數(shù)。 阻尼系數(shù)可用公式表示： (2-4) 式中： 減振器軸線與鉛垂線之間的夾角，取30°； 相對阻尼系數(shù)； 下橫臂n長度為0.2088m； a-安裝點到懸架左端點的距離;0.1488m； 單輪簧上質量，取300kg 則： 伸張時的阻尼系數(shù)： 3.5 最大卸荷力F0 減震器安裝采用（2-4 b）所示安裝時，可用公式（2-5）表示： (2-5) 式中: 卸荷速度， 車身振幅，取 懸架振動固有頻率，為9.2rad 將數(shù)據(jù)帶入公式（2-5）可得： 根據(jù)設計要求，因此卸荷速度符合要求。 最大卸荷力公式為： (2-6) 第四章減震器主要零部件的設計 4.1 缸筒的設計 4.1.1工作缸的設計 減震器工作與伸張行程最大卸荷力的公式： （4-1） 式中： -工作缸最大允許壓力，取3.5PMa 連桿直徑和缸筒直徑之比，取0.45 將數(shù)據(jù)帶入公式（4-1）得： 按照國家標準，選用工作缸直徑為 壁厚2mm. 圖4-1工作缸三維圖 4.1.2外缸筒的設計 外缸筒也叫儲油缸，其主要作用是保持內缸筒下油腔的壓力平衡。其下端與懸架連接，上端與導向器油封筒連接。 貯油筒直徑 ，壁厚3mm，材料鋼。 選取貯油筒直徑為：。 為了起到緩沖減震效果，下部吊環(huán)和吊環(huán)內的附件與彈簧端蓋連接。 圖4-2外缸筒的三維圖 4.2 活塞桿的設計 減震器活塞桿在運動中，作為傳力件，它將承受拉伸和壓縮負荷以及外部世界的側向力，因此材料要有一定的強度和剛性。這一設計既考慮到機械性能，又考慮到經濟性能，因此選擇一種具有HRC18硬度的45鋼，一種市場上常用的材料。選擇S活塞賽跑200毫米，活塞桿的長度（連接長度除外）一定要大于活塞跑動，活塞桿的長度最初確定為220毫米，由于活塞桿兩端會活塞和車身（或車橋）連接，因此考慮連接長度，取整個活塞桿長度為262.5mm。 經驗情況下，工作缸直徑與活塞桿直徑可按公式（4-2）表示： （4-2） 工作缸直徑則取 圖4-3活塞桿的三維圖 4.3 活塞桿的強度計算與校核 活塞桿為受力件，因此選擇強度和剛度均較好的45#鋼，其許用應力為，密度為，彈性模量為 活塞桿的應力可以用公式（4-3）表示： （4-3） 式中： ?。? Max{,}——最大壓力，計算得2826N； 單個減震器承受的汽車的簧上質量，； ，； ，。 4.4 活塞桿穩(wěn)定性的計算與校核 汽車行駛時，減震器處于反復壓縮和拉伸的狀態(tài)，所以減震器的性能也和活塞桿的穩(wěn)定性有一定關系，轉換模型其等效長度系數(shù)，由公式（4-4）計算比容值： （4-4） ，所以滿足歐拉公式的使用條件 再根據(jù)歐拉公式可得： 而最大的壓力： 這里取極限情況,,得： 4.5活塞行程的確定 減振器活塞座圈是液壓缸的工作座圈。根據(jù)表和表來選取液壓缸的工作行程，從而選擇活塞過程為 表4-1 減震器設計尺寸（㎜） 工作缸 直徑D 基長 貯液筒最 大外徑 D1 防塵罩最 大外徑 D2 壓縮到底 長度Lmin 允差 最大拉伸 長度 Lmax 允差 L1 (HH 型) L2 (CG 型) L3 (HG 型) (GH 型) 20 90 70 80 34 40 +3 負值不限 +4 負值不限 正值不限 -3 正值不限 -4 30 120 86 103 48 56 40 160 120 140 65 75 （45） 70 80 50 190 120 155 80 90 60 210 130 170 90 102 表4-2減震器活塞行程(㎜） 工作缸直徑D 活塞行程 S 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 20 - - - - - - - - - - - 30 - - - - - - - - - - - - - - 40 - - - - - - - - - - - - 45 - - - - - - - - - - 50 - - - - - - - - 65 - - - - - - 表4-3復原阻力和壓縮阻力取值（N） 工作缸直徑D（mm） 復原阻力 壓縮阻力 20 200—1200 不大于600 30 1000—2800 不大于1000 40 1600—4500 400—1800 45 2500—5500 600—2000 50 4000—7000 700—2800 65 5000—10000 1000—3600 通過，大題可以知道復原阻力和壓縮阻力的值。 選取減震器為HH型，得： 減震器壓縮到底長度； 減震器最大拉伸長度； 4.6 導向座長度和活塞高度的設計 如果導向體長度過小，工作缸管與儲油缸管之間的偏差會因偏差而增大，減振器的穩(wěn)定性也會降低。導向體的最小長度過小，工作缸筒和儲油缸筒因偏差而發(fā)生偏斜，降低了阻尼器的穩(wěn)定性。而且活塞運動時，其與導向體是相對滑動的，因此導向體內會安裝一個襯套。 其最小導向長度大體可用公式（4-5）表示： （4-5） 式中：-液壓缸的最大行程； -工作缸內徑。 活塞的高度，導向座長度；活塞高度；活塞上孔是均布的個小孔，每個孔的直徑為d，小孔的總面積應等于進、出油孔的面積。由于 ，故。取孔的長度一般根據(jù)經驗公式（4-6）計算 （4-6） 取。 圖4-4活塞體三維圖 第五章液壓缸和其他部件的結構設計 5.1缸體與缸體端蓋的連接形式 “本次設計選用螺紋來進行連接。采用螺紋連接主要有一下好處：結構簡單、成本低，穩(wěn)定；容易加工、便于安裝和拆卸；連接可靠、能承受高壓?！盵6] 5.2 活塞桿與活塞的連接形式 活塞桿與活塞需要承受一定的軸向力，因此需要連接可靠，選擇螺紋連接，即活塞桿端部攻螺紋，匹配螺栓。 5.3 活塞與活塞桿處密封圈的選用 活塞和活塞桿處的密封圈應能承受一定的壓力和溫度，本次設計時選用O型密封圈，其具體尺寸可參照行業(yè)標準選擇。 5.4液壓缸的安裝連接結構 液壓缸的安裝連接結構應考慮安裝形式和油液進出口的連接形式。液壓缸蓋的安裝和連接形式是通過法蘭來連接的。 5.5 活塞環(huán) 活塞環(huán)用來防止油液從高壓室向低壓室泄露，以保證阻尼效果?；钊h(huán)材料常用：尼龍1010、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、填充聚四氟乙烯及三層復合材料。兩端面平行度不大于0. 03、表面粗糙度Ra0.8。外觀不應有裂紋、毛刺、縮孔及折皺。根據(jù)活塞環(huán)的密封原理，在設計上應考慮活塞環(huán)徑向厚度、開口形狀、側間隙、背間隙以及因材料不同時的活塞環(huán)圓周線漲量。活塞環(huán)裝入工作缸要進行光檢驗，其貼合面不小于85%。 5.6液壓缸主要零件的材料和技術要求 （1）缸體采用45鋼；調質HRC28—33；表面法蘭處理；缸體和端蓋采用螺紋連接； （2）活塞采用40Cr；調質HRC28—35；上下面高頻淬火HRC40—45； （3）活塞桿采用40Cr；調質HRC28—33；使用磁力探傷避免有裂紋； （4）缸蓋采用45鋼；表面陽極氧化處理。 5.7減震器的密封和油液的選取 （1） 減震墊提到液壓油的密封性，即油腔與外界隔絕，以確保液壓油不泄漏，并且不會有灰塵進入油氣缸。適用的媒包括油、水和低腐蝕液體，使用壽命請參閱機械材料設計手冊。選擇密封材料是腈橡膠，使用粘結形狀，并且金屬骨架和橡膠部分分別處理，然后與乳膠卡車粘合。這種使用方式便宜，容易制造，易于維修和可靠密封。型密封圈有如下特點，能壓縮，且自封能力強。得到了廣泛的應用。而且，膠密封圈的結構比較簡單、使用維護起來比其他的更加方便、成本也比其他的低廉，密封也不受到運動方向的影響，是比較合適的密封件。本次設計選用材料為丁青橡膠的型密封圈。 （2） 在選擇液壓油時，您必須首先考慮液壓缸的工作環(huán)境，例如液壓缸中的濕度、溫度和空氣清潔度。選擇油液的粘度一定要適中，溫度變化不能過大。假如油的粘度過大，將會損失較大系統(tǒng)的壓力，因此傳輸效率降低。此外，油必須具有良好的溫度適應性，并且不會因溫度變化而導致粘度和性能的過度變化。此外，液壓油要有良好的潤滑效果，以減少摩擦并保證零件的壽命。 ，，體積彈性。 5.8彈簧的選擇 彈性元件普遍的是螺旋式彈簧。通常情況下，彈簧鋼棒材料軋制行成螺旋式彈簧.定螺距剛度不變，變螺距剛度可變。因為結構簡單，成本低，不用潤滑 質量輕，安裝時所占距離小，選擇為簧絲材料。 表4-1 彈簧材料特性 許用切應力[] 許用剪應力[] 剪切模量 G 彈性模量 E 強度范圍 48 1000 8000 20000MP 45-50HRC 5.9彈簧片的選擇 彈簧片和減震器液壓油作為減震器的內部元件，其原則合適與否對減震器的減震效果比較重要。 （1）彈簧片的材料 減震器中的彈簧片被分成流動閥彈簧片和補償閥彈簧片。當減震器工作時，彈簧刀片將承受一定的壓力，因此彈簧刀片必須具有一定的彈性強度和耐磨性能。本次選擇的彈簧材料為合金彈簧鋼，鋼號為：，以提高煤油浸漬處理的剛性，以提高強度和韌性，需要浸漬處理。 （3） 彈簧片的尺寸標準 彈簧片分為流通閥蝶形彈簧片和補償閥蝶形彈簧片，查手冊，尺寸確定如下：流通閥選擇A型： , 補償閥蝶形彈簧片選擇A型，尺寸如下： ,。 圖4-3 蝶形彈簧片結構簡圖 兩個閥都要在彈簧片上打孔，來保證液壓油的。 第六章 減震器閥系的設計 6.1 減震器各閥系流體力學計算 活塞和閥體將工作缸和儲油缸分成了三個密封區(qū)域，假設沒有摩擦力及瞬態(tài)液動力，各封閉區(qū)域也是連續(xù)的，相關參數(shù)不會突變。 6.1.1 壓縮行程流體力學的計算 減振器活塞向下移動，工作缸下油室到儲油缸油室的流量可用式（6-1）表示： （6-1） 活塞向下運動，一部份油液會從工作缸流到儲油缸，一部分油液會從下油腔流進上油腔，從工作缸下油腔流進上油腔的流量可用公式（6-2）表示： （6-2） 通過流通閥的流量可用公式（6-3）表示： （6-3） 式中： ——流通閥的節(jié)流面積 活塞常通孔流量表示： （6-4） 壓縮閥開啟前和開啟后，底閥的油液流量不同。 （1）壓縮閥開閥前，流經底閥的油液流量可用表示： （6-5） 式中： ——底閥上常通孔節(jié)流面積 （2）壓縮閥開閥后，流經底閥的油液流量可用公式（6-6）表示： （6-6） 式中： ——壓縮閥的節(jié)流面積 根流量連續(xù)性定理可由公式（6-7）表示： （6-7） 壓縮閥開閥前，工作缸下油腔的壓力可由公式（6-2）、（6-5）、（6-7）求得： (6-8） 開閥后由公式（6-2）、（6-5）、（6-7）求得： （6-9） 減震器壓縮行程時，阻尼力可用公式（6-10）表示： （6-10） 壓縮閥開閥前，壓縮行程阻尼力可由（6-4）、（6-8）、（6-10）計算得： （6-11） 開閥后，由公式（6-4）、（6-9）、（6-10）計算得： （6-12） 從以上數(shù)學模型可以看出，此時壓縮閥在減震器中其主要作用，而流通閥對上下油室的壓差變化其主要作用。 6.1.2伸張行程流體力學計算 假設以速度運動，則上油腔排出的流量可用（6-13）表示： （6-13） 式中： ——活塞的橫截面積 ——活塞桿的橫截面積 ——活塞運動速度 而活塞和活塞桿的橫截面積可用以下公式求得： ， ， 式中： ——活塞外徑 ——活塞桿外徑 減震器位于時，流通閥呈現(xiàn)狀態(tài)，活塞桿向上運動，外界壓強大于活塞內部壓強，活塞桿因此呈受拉伸狀態(tài)。 活塞處于受拉伸狀態(tài)，伸張閥的開啟和關閉對流體力學的影響也不相同。 （1）伸張閥關閉時，表示： （6-14） 式中： ——流量系數(shù) ——活塞上的常通孔節(jié)流面積 —上油腔油壓 —下油腔壓 —儲油腔油壓 （2）伸張閥開啟時，工作缸的上油腔流入下油腔的流量可用公式（5-3）表示： （6-15） 在壓力狀態(tài)下，，通過可用公式： （6-16） 式中： ——補償閥的節(jié)流面積 根據(jù)流量連續(xù)性定理： （6-17） 設，由得下油腔的壓力： （6-18） 由得上油腔的壓力： 補償閥開閥前： （6-19） 補償閥開閥后： （6-20） 表示： （6-21） 補償閥開閥前，阻尼力由求得： （6-22） 補償閥開閥后由求得： （6-23） 從以上數(shù)學模型可以看出，在該工況下，此時伸張閥主要作用，補充閥緊起到補充油液的作用，為減震器提供的阻尼力影響不大。 6.2壓縮閥的設計 （1）壓縮閥的結構和工作原理 圖6-1底閥總成 壓縮閥片組和閥座組成壓縮閥，其安裝在底閥的下端部，如圖所示。其和活塞上安裝的伸張閥原理差不多，即：當儲油缸和工作缸下油腔的壓差比較小時，壓縮閥呈現(xiàn)關閉狀態(tài)，壓縮閥片常通孔的節(jié)流作用產生了阻尼力；當壓差增加到一定值時，下油腔的壓力大于儲油缸的壓力，壓縮閥呈現(xiàn)開啟狀態(tài)，通過常通孔和壓縮閥開啟時環(huán)形間隙的節(jié)流作用來產生阻尼力。 （2）壓縮閥流體力學模型的建立 圖6-2 壓縮閥閥片流體力學模型 油液在壓縮閥的環(huán)形間隙流動時，其流體力學如圖5-5所示： 其端面受到的均布載荷， 式中： 工作缸下油腔壓力 --儲油腔油液壓力 壓縮閥孔常通孔， 圖6-3壓縮閥三維模型 6.3伸張閥的設計 （1）伸張閥的結構和工作原理 如圖5-1所示，膨脹閥主要由一組膨脹閥、一個閥座和安裝在活塞下端的其它部件組成。當工作缸上下油箱壓差較低時，伸縮閥關閉，上下腔室中的機油流過活塞的正常通孔。當工作缸上下油室壓差較大時，放大器的閥瓣會產生環(huán)形空間。當膨脹機打開時，上腔和下腔之間的壓差變化緩慢，以確保舒適的減震。阻尼力包括通過活塞孔和放大器環(huán)形空間的壓滅效應。 圖6-4 活塞總成 （2）伸張閥的流體力學模型 油液在伸張閥的環(huán)形間隙流動時，其流體力學如圖6-1所示： 其端面受到的均布載荷 式中： ——工作缸上油腔壓力 ——工作缸下油腔壓力 經過計算 圖6-5 伸張閥閥片的流體力學模型 圖6-6伸張閥片三維圖 6.4 流通閥的設計 （1）流通閥的結構和工作原理 流通閥閥片和彈簧壓片組成安裝在活塞上端部，如圖5-1所示。流通閥是單向閥，油液在壓差作用下，只能有下油腔流向上油腔。 （2）流通閥的流體力學模型 流通閥開閥時的通流面積可由公式（6-24）表示： （6-24） 式中： X-彈簧壓縮量 流通閥的流體力學模型如圖5-3所示，其油液壓力可由公式（6-25）表示： （6-25） 式中： 彈簧壓緊力 -油液壓力 圖6-7流通閥的受力模型 圖中的閥片質量，閥座支撐力，正常流通情況下兩者相等，即： 。 ，。 圖6-8流通閥三維圖 6.5 補償閥的設計 （1）補償閥的結構和工作原理 補償閥片和彈簧壓片組成了補償閥，其安裝位置在底閥的上端部，如圖所示。補償閥和流通閥相同，是單向閥，當儲油缸的油液壓力大于工作缸下油腔的油液壓力，補償閥就會打開，從而產生節(jié)流作用。 圖6-9補償閥閥片的流體力學模型 （2）補償閥的力學模型 如圖5-6所示，補償閥開閥時的通流面積可用公式（6-26）表示： （6-26） 式中： X-補償閥閥片上彈簧壓片的壓縮量 其油液壓力可由公式（6-27）表示： （6-27） 式中： 補償閥彈簧力 彈簧壓片的壓縮量 彈簧壓片的剛度 圖5-6中，二者相等，即： 計算得：，。 圖6-10補償閥三維圖 參考文獻 [1] 馮雪梅, 劉佐民. 汽車液力減震器技術的發(fā)展與現(xiàn)狀[J]. 武漢理工大學學報(交通科學與工程版), 2003, 27(3):340-343. 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[9] 孫雪梅，可調阻尼器減震器優(yōu)化設計研究[J]，吉林大學，2016（1）:1～3. 致謝 本次的畢業(yè)設計要感謝在整個過程中給予我指導，幫助的老師和同學們，特別要感謝我的指導老師呂小勇先生，在畢業(yè)設計中不斷的給予我細心的指導和鼓勵，在每次設計出現(xiàn)問題時，呂小勇老師總是給予及時的解答，讓我的設計能夠順利的完成。在整個設計過程中也教會了我許多其他的知識，讓我終身受益。 31 煙臺大學文經學院畢業(yè)設計評審表（指導教師用） 題 目 車輛液壓減震器設計 學生姓名 朱向偉 學號 201604501152 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 姓 名 呂小勇 職稱 副教授 所學專業(yè) 流體傳動及控制 是否同意參加答辯：同意答辯 得分 75 評語： 本文選題符合機械類畢業(yè)設計的要求。針對設計任務，該生查閱了一定量的文獻，分析論證合理，設計圖紙比較規(guī)范，設計過程比較完整，設計結果合理可行，具有一定的參考價值。論文格式比較規(guī)范，邏輯層次合理，表述通順。 該生專業(yè)知識熟練，具備分析問題、解決問題的能力，完成了設計任務。 同意該同學參加畢業(yè)設計答辯。 指導教師（簽字）： 2020年 5月28 日 煙臺大學文經學院畢業(yè)設計評審表(評閱人用) 題 目 車輛液壓減震器設計 學生姓名 朱向偉 學號 201604501152 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 姓 名 呂小勇 職稱 副教授 所學專業(yè) 流體傳動及控制 是否同意參加答辯：同意答辯 得分 78 評語： 該生論文選題難度適中，完全符合專業(yè)培養(yǎng)目標，工作量較大，選題具有一定的應用研究和推廣價值，該生具有一定的查閱文獻能力，能夠較好分析文獻信息，綜合運用知識解決問題能力一般。論文內容完整，前后邏輯得當，層次結構安排較為合理。該生論文語言表達流暢，格式符合要求；完全符合本科生畢業(yè)答辯條件，同意答辯。 評閱人（簽字）： 2020年 5月29 日 煙臺大學文經學院畢業(yè)設計評審表(評閱人用) 題 目 車輛液壓減震器設計 學生姓名 朱向偉 學號 201604501152 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 姓 名 呂小勇 職稱 副教授 所學專業(yè) 流體傳動及控制 是否同意參加答辯：同意答辯 得分 76 評語： 論文選題源于生產實際，符合專業(yè)培養(yǎng)目標，具有一定的實際意義。該生查閱參考文獻能力一般，能運用專業(yè)基礎知識完成相關設計計算，設計思路基本合理，專業(yè)軟件應用能力一般，圖紙基本正確，論文書寫規(guī)范，工作量適中，達到畢業(yè)設計的要求， 同意該同學參加畢業(yè)設計答辯。 評閱人（簽字）： 2020 年 5月 29日 煙臺大學文經學院畢業(yè)設計評審表（答辯小組用） 題 目 車輛液壓減震器設計 學生姓名 朱向偉 學號 201604501152 指導教師 姓 名 呂小勇 職稱 副教授 得分 74 評語： 自述表達一般，表達正確，能夠回答大部分問題。答辯時，能夠簡明的闡述設計的主要內容，對主要問題的回答基本正確，或經教師啟發(fā)后正確地回答。 圖紙視圖表達基本合理，結構表達基本完整，尺寸標注個別不規(guī)范標準；論文思路基本清晰條理，格式基本規(guī)范。 答辯委員會（小組）（全體成員簽字）： 2020年 5 月 30 日 煙臺大學文經學院畢業(yè)設計綜合評定成績表 指導教師評分 75 評閱人評分 77 答辯評分 74 綜合評定成績(按4：2：4) 75 答辯委員會負責人（簽字）： 2020年 5 月 30 日