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1、第19卷第4期江 苏 理 工 大 学 学 报Vol.19No.41998年7月JournalofJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJuly1998汽车筒式减振器阻尼力测试及分析赵 云摘 要 阐述了汽车筒式减振器阻尼力的作用并对它进行了计算,通过对阻尼力的测试,分析了影响减振器阻尼力的诸因素L关键词 减振装置 阻尼 实验 分析中图分类号 U463133511为了实现有效的隔振和减振,人们对汽车悬架系统的弹性元件给予了重视,但是如果没有性能良好、工作可靠的阻尼元件与之配合,也是无法得到好的效果的L减振器是汽车悬架系统中主要的阻
2、尼元件,减振器的阻尼力(或称阻力)将振动能量转化成热能,从而减小车轮与车身之间的振动幅度和能量,提高汽车行驶的平顺性和舒适性L1 减振器阻尼力的描述 当汽车对称于其纵轴线,且左、右车辙的不平度函数相等时,对于汽车车身的振动,可以将前后悬架系统看成彼此无联系的两个独立的带阻尼的振动系统,将轮胎和非簧载部分的质量忽略不计,其简化模型如图1所示,它由车身质量m2和弹簧刚度K,减振器阻尼力系数为C的悬架组成,q是输入的路面不平度函数Z根据牛顿第二[1]定律,得到描述系统运动的微分方程:图1 车身单质量baam2z+C(z-q)+K(z-q)=0(1) 系统模型此方程的解
3、由自由振动齐次方程的解与非齐次方程特解之和组成Z对于小阻尼系统,其解为-ntz=Aesin(Xrt+A)(2)式中 2n=Cöm2222Xr——有阻尼固有频率,Xr=X0-n=X01-W,radös2KX0——系统的固有频率,X0=,radösm2nCW——相对阻尼系数(或阻尼比),W==X02m2k收稿日期:1998202218赵 云 福州大学机械系 福州市 35000260江 苏 理 工 大 学 学 报1998年7月 该解说明,有阻尼自由振动时,质量m2以有阻尼固有-nt频率Xr振动,其振幅按e衰减,如图2所示,其运动规律受相对阻尼系数W的影响很大Z首先影响
4、其频率,由Xr=2X01-W知,W增大,Xr下降,当W=1时,Xr=0,此时运动失去振荡特征Z其次影响振幅的衰减程度,W值增大,振幅衰减加快Z相对阻尼系数W的大小,必须和悬架系统弹性元件相匹配,W值取得过大,虽能使振动迅速衰减,但会把较大的不平路面的冲击力传到车身,甚至引起激振;W值过小,振动衰减慢,受一次冲击后的持续振动时间长,不利于行驶平顺性Z因此,为了使减振器有较好的减振效果,必须选择图2 衰减振动曲线合适的WZ由W=Cö2m2K,W的值取决于阻尼系数C的大小,而阻尼系数是靠减振器产生的阻尼力来体现的Z对于目前汽车上常用的筒式减振器,它是一种液体紊流阻尼装置,
5、具有质量小、外形小的[2]特点,有比较稳定的阻尼力Z其阻尼力可用下式计算Zip=Cõv(3)式中 p——减振器阻尼力,NC——减振器阻尼系数,Nõsömi——减振器的阻尼特性指数v——减振器的工作速度,mös111i值的确定 从减振器工作原理看,一般情况下,在开阀之前,i=1,当i>1时,汽车可以获得较好的平顺性Z但是在振动频率较低时,产生的阻尼力小,所做的功也少(示功图的面积小);当i<1时在相当宽的振频范围内,减振器产生的阻尼力较大,能够衰减车轮产生的大的振动或跳动,能保持轮胎与地面的经常接触,减振器所做的功较多(示功图面积大)Z由于减振器并不完全在液体紊流阻
6、尼情况下工作,而是采用弹簧控制阀通道,以控制阻尼力的发生并与液体紊流阻尼相结合Z低速时,才由阀系内设置的常通孔实现阻尼Z因此,实际上减振器要受粘性阻尼的影响,i值并不那么严格,一般在近似线性计算时,i取1Z112C值的确定 减振器阻尼系数C是指减振器自身在单位速度下产生工作阻力的能力,C值常以下式计算:C=2WmiõK=2õm2WX0(4)2 减振器的阻力值JB1459-85《汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件》中规定的筒式减振器额定复原阻力第4期赵 云 汽车筒式减振器阻尼力测试及分析61与额定压缩阻力值的范围见表1Z在压缩行程中,为了使减振器的阻尼效果好,又不传
7、递大的冲击力,并能充分发挥弹性元件的缓冲作用,应选择较小的阻尼力;在复原行程中,为了迅速地衰减振动,应选择较大的阻尼力Z对于一般筒式减振器有:py=(012～014)pf式中 pf——额定复原阻力,Npy——额定压缩阻力,N表2给出了国内主要减振器生产厂家生产的筒式减振器的额定阻力范围Z[5]表1 国产减振器阻力范围表2 筒式减振器的额定阻力工作缸直径复原阻力压缩阻力工作缸直径复原阻力压缩阻力(mm)(N)(N)(mm)(N)(N)20200～1200≤60020600～12000～600301000～2800≤1000301300～2200300～120040
