1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 轿车减振器的设计分析 1 选题的背景、意义： 世界上第一个有记载的减振器是 1897 年两个姓吉明的人发明的。他们把橡胶减振块与叶片弹簧的端部相连，当悬架被完全压缩时，橡胶减振块就碰到连接在汽车上的螺栓，产生止动。第一个适用的减振器 1898 年由法国人特鲁芬研制成功并安装到摩托车上。 1899 年，美国汽车哈特福特意识到这种阻尼件跨越到汽车上。第二年他成功的把它安装到了乌兹莫别汽车上。随着他把这种减振器带到美国后不久，就被应用到小型的汽车上，从此以后，减振器的结构发生了几种新的发 展。 汽车减振器的结构大体经过三个发展阶段。第一阶段：汽车出现的初期是干
2、摩擦式减振器。第二阶段：二十世纪三十年代出现了独立悬架，原来的干摩擦式减振器不能满足使用要求，所以出现了摇臂式液力减振器。四十年代前，这种结构形式的减振器几乎占据了整个汽车市场。第三阶段：二十世纪四十年代，美国蒙诺汽车零配件公司研制的双筒液力阻尼减振器显示出性能好、质量轻、易制造、价格低等重大有点，应用于军用吉普，成为当今减振器形式的主流。尽管现在筒式减振器的结构千差万别，但其基本结构型仍然离不开当年的蒙诺式。 减振器整体结构的发展特点 ：产品“三化”程度高。系列化：在美、日、德、意等工业发达国家中，汽车减振器均有国家或企业的系列型谱。系列的分类一般是以工作缸的缸径为依据的，有公制也有英制。标
3、准化：对于减振器的连接或连接杆的结构形式和尺寸，各国或各企业亦已标准化，在订购时，用户只须按图即可得到合乎要求的产品。通用化：减振器是易损件，在国际市场上有大量各种型号的减振器备可供选购。一旦损坏，只要用户给出连接形式、行程、缸径及阻尼力大小，就可购得和原件性能相近的减振器以满足使用要求。 现代汽车大部分都装有减振器，且减振器和弹性元件是并联安装的。随 着科学技术的飞速发展，汽车技术得到了突飞猛进的发展，特别是汽车行驶速度有了很大的提高。但是速度的提高对于汽车的乘坐舒适性就会有更高的要求。汽车悬架系统是连接车身和车轮之间的桥梁。汽车在行驶中产生的振动起着相当重要的作用，因此通过研究提高减振器的
4、性能从而提高整车的性能是非常有必要的。 我国的汽车工业，历经了半个世纪越过了两大关。是从二十世纪五十代初，以建设中国一汽为标志的中国汽车工业起步，到九十年代初，近 40 年的时间，全国的汽车产量越过了 100 万台大关；这个历史时期，国家汽车工业强调的是解决“缺轻（车）少重（ 车）”的产业结构和产品。 1990 年到本世纪的 2002 年，在我国加入 WTO 后的第一年，汽车产销量双双超过了 300 万台大关；这个历史时期，国家汽车工业建设的重点是“以轿车为代表的中国汽车工业体系”，并且已经把这个体系建设得初具规模。悬架减振器 1作为车辆悬架系统的一个重要零部件，对于车辆的乘用舒适性、操纵性、
5、稳定性及安全性都起着非常重要的作用。由于我国轿车减振器的时间比较短，起点低，技术水平落后，因此在国产中、高级轿车上还大量使用进口减振器。现代减振器存在很多问题，比如漏油，阀门的损坏，活塞杆与缸筒的间隙问题 等等。所以，提高我国悬架减振器的自主研制开发水平，加速我国悬架减振器的发展，已经成为车辆悬架系统 16一个急需解决的重大课题，悬架减振器已列为我国汽车工业发展规划中优先发展的重要项目之一。 2 相关研究的最新成果及动态 我国减振器的发展同国外先进工业国家比还比较落后，大约只相当于国外的70 年代末水平；我国液压减振器经过多年的研究发展，特别是最近十余年的发展，通过 CKD 件的组装与技术及设
6、备的引进、消化和吸收获得了长足的发展，有了明显的进步与提高。现在我国已制定了减振器及相关零部件的国家标准和行业标准，并且许多 生产制造企业也建立了各自的企业标准，为减振器的设计制造与验收提出了依据；为减振器制造各种专用设备（如在线示功机，单、双动寿命试验台，专用焊接设备等）的生产厂家也在不断出现；同时为减振器提供各种配套零部件（如橡胶件、油封、弹簧、阀片等）的生产厂家其设计制造水平也在不断提高。这些都促进了我国减振器行业整体水平的提高。 国外先进工业化国家减振器的发展也经历了一个从落后到先进的曲折过程，其悬架减振器的结构型式在不断的改进，性能也在不断地提高 15。目前国外先进的工业化国家液压减
7、振器正朝着充气式减振器、可调减振器及 自适应减振器等方向发展。无论采用何种结构，减振器都是朝着：各种高频激振的阻尼力自动控制 2、无级调整阻尼力机构以及减振器温度特性的进一步改善，尤其是改善减振器的外特性和降低噪音方向发展。目前，在国外先进工业化国家主动悬架系统3及自适应减振器是车辆悬架特性和减振器外特性方面的重大变革。正在成为主流的是阻尼可调式减振器，其可通过传感器检测行驶测量，由计算机计算出最佳组努力，使减振器上的阻尼力调整机构自动工作，通过改变节流孔的大小等方式来调节减振器的阻尼力。 下面简单介绍几种先进的减振器： 1.磁悬浮式减震 器。磁悬浮减振器的弹性介质是两块同极相对的高强度永久磁
8、铁。两磁铁间的排斥力即为减振器的弹性力，它随着两磁铁间的距离减小而增大。它具有极好的非线性刚度特性，而且可根据负载自动调整弹簧刚度特性及车身高度，能进一步改善汽车的行驶平顺性，这就要求减震弹簧的小变形时较软，而大变形时较硬，具有非线性刚度特性。虽然现在很多弹簧都能满足这些要求，但是磁悬浮减振器的技术要求比油气弹簧低，维护方便，耐用，这是油气弹簧所不及的。 2.橡胶减振器 13。虽然说采用橡胶作为隔振、吸声和冲击的弹性元件，迄今为止少有五十多年的历史了， 但是它的作用是得到肯定的。橡胶减振器所采用的弹性材料：减振橡胶 12，属于高分子聚合材料，具有特殊的性能，由于较长的链状分子的排列结构，使得不
9、需要很复杂的形状就能获得优良的弹性性能。在一定范围内，可以把橡胶减振器作为线性看。橡胶减振器是通过橡胶物体的物理变形来吸收冲击振动的，技术上比较成熟。 3.可调阻尼减振器 8。可调阻尼减振器可以分为有极可调阻尼减振器和无极可调阻尼减振器，阻尼减振器有两种调节方法，一种是通过改变节流孔德大小调节阻尼，另一种是通过改变减振器的粘性调节阻尼。它们是根据汽车在路面上的行驶 情况，对减振器的阻尼进行相对应的调节。这种减振器技术要求高，舒适性强，平顺性好等优点。但是结构复杂，成本高，维修费用也高。 国内外减振器比较存在的问题： （ 1）产品的设计结构和性能；（ 2）零部件的制造及工艺分析；（ 3）产品的检
10、测与装配。在这些方面国内外还是有很大的差别，国内还处于落后很多，因此减振器的研究和发展将是我国汽车行业发展的一个重要项目。 减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力（ 10-20MPa）条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而淘汰。筒式减 振器（简称减振器）是目前汽车大多使用的减震器，其设计开发对目前的汽车系统具有重要意义，国内外的学者还在对这种减振器经行研究。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式，国内目前由于技术原因一般都采用双筒式液压减振器，在轿车上得到越来越多的应用，对充气式减振器还在进一步发展研究中。总之，未来优秀的减振器应该具有以
11、下特点：有高精度的柱栓，密闭性良好的油封，高品质的阻尼油，填充高压气体的气室设计，当然最好是可调的。 3 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标 设计满足的一般要求：一是具 有一般的舒适性；二是可以满足中国基本道路的使用要求；三是保证有足够的使用寿命；四是在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。 研究难点：油封的密封性、阀片的磨损、各零件的使用寿命、活塞上、下两表面对流体的压力阻尼、特殊情况下活塞杆的振动引起的振动阻尼等。由于不能进行车辆实际测试，只能进行理论的计算，对不同车辆，不同道路的测试数据不能统一。 预期目标：理论上得到各零部件的各项数据。 4 研究工作
12、详细进度和安排 1.确定减振器的阻尼系数和相对阻尼系数； 2.计算各机械结构的主要参数； 3.对各结构的设计； 4 建立力学模型 、各阀系模型的变形模型，完成各阀系的设计计算； 5.完成计算后，对主要受力部件进行校核验证。 5 参考文献 1董凤冰 ,. 简介汽车的悬挂系统 J. 驾驶园 ,2010,(6)。 89 期 2俞德孚 ,刘晓璞 ,李晓雷 . 车辆悬架减振器外特性的高频畸变与高频设计 J. 北京理工大学学 报， 1988。（ 83-89） 3陈龙 ,汪若尘 ,江浩斌 ,周立开 ,汪少华 . 车辆半主动悬架系统的设计与试验研究 J. 农业工程学报 ,2005,(8)。（ 58-61） 4
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