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1、第20卷第3期安徽工程科技学院学报Vol.20.No.32005年9月JournalofAnhuiUniversityofTechnologyandScienceSep.,2005文章编号:1672-2477(2005)03-0076-04新型机动车前轮减震器设计112左申傲,唐凌霄,唐铃凤(1.安徽飞彩车辆股份有限公司技术部,安徽宣城242000;2.安徽工程科技学院机械工程系,安徽芜湖241000)摘要:介绍一种机动车前轮减震器,它由主减震部件、副减震部件以及减震弹簧组成,减震弹簧采用三个螺旋弹
2、簧并联组成,在承受不同载荷时,减震部件上的弹簧刚度值随之变化,在副减震部件上安装副减震弹簧,有利于在主减震部件与副减震部件间产生夹角,改善了阻尼系数.这种结构能够提高驾驶时的舒适性.关键词:减震部件;减震弹簧;刚度值;舒适性中图分类号:R917文献标识码:A引言在现有技术中,机动车前轮上使用的减震器由主减震部件、安装在主减震部件上的一只弹簧以及在主减震部件装配的副减震部件组成,这种结构的减震器在轻载荷或重载荷下减震效果较差,因而造成驾驶舒适性欠佳.本文所设计的前轮减震器在现有技术的基础上重新设计,采
3、用多个变刚度弹簧柔性地、依次受力,以及改变阻尼等办法,使车辆在各种载荷、各种路面上前轮跳动的频率和振幅得到有效的控制,在很短时间内衰减为平稳.1结构特点本文所设计的前轮减震器由主减震部件、副减震部件以及减震弹簧组成,副减震部件安装在主减震部件上,它的减震弹簧为安装在副减震部件上的副减震弹簧以及安装在主减震部件上的减震弹簧;主、副减震部件内安装直径不同的液压阻尼阀.套装在主减震部件外的主减震部件弹簧刚度值K1与副减震部件上装有的副减震弹簧刚度值K2间的关系为K1>K2.安装在主减震部件上的减震弹簧为套
4、装在主减震部件外的主减震部件弹簧以及安装在主减震部件液压阻尼阀内的主减震部件弹簧副.套装在主减震部件外的主减震部件弹簧刚度值K1、安装在主减震部件液压阻尼阀内的主减震部件弹簧副刚度值K3与安装在副减震部件上的副减震弹簧刚度值K2间的关系为K1>K3>K2.2减震原理这种新型机动车前轮减震器能使车辆在各种载荷、各种路面上前轮跳动的频率、振幅和振动时间得到有效的控制,减震器系统的固有频率可随弹簧的依次接触而增大,相继分离而减小,阻尼比随加速度的增大而增大、减小而减小,其震动能量在频率分布上始终有较好的分
5、散,并使车辆在各种载荷、各种路面上前轮跳动的频率和振幅得到有效的控制并在很短时间内衰减为平稳.它采用以下简单力学模型:mz″+C(z′-q)+K(z-q)=0,(1)式中:m为簧载质量;z″为弹簧轴向加速度;z′为弹簧轴向速度;z为弹簧轴向位移;K为弹簧的刚度值;q收稿日期:2004-10-08作者简介:左申傲(1973-),男,安徽庐江人,工程师.第2期左申傲,等:新型机动车前轮减震器设计·77·22mζωi1为输入的路面不平度系数.C为减震器的阻尼系数,C=2,其中ζ=,d为两个相邻cosα1+
6、4π2Þln2dkn振幅之比,由实测的衰减曲线得到;ω为簧上质量固有振动频率(Hz),ω=;i为杠杆比,i=,i=1;mαα为减震器轴线与垂直线的夹角(°),车辆行驶时引起的受迫振动,频率响应H(jω):z1+2ζjλH(jω)z～q==2,(2)q1-λ+2ζjλ幅频特性
7、H(jω)z～q
8、:121+(2λζ)2
9、H(jω)z～q
10、=222,(3)(1-λ)+(2λζ)-nt22C式中:z为输出谐量振幅,z=A·esin(ω0-nt+α),其中2n=,α为相位角;ω为系统的振动圆频mk率;ζ为阻尼
11、比;λ=ωÞω0,其中ω0=,为系统受迫振动时的振动圆频率与固有圆频率之比.m3设计实例分析3.1轻、中载机动车前轮减震器图1a为一种适于轻载、中载的机动车前轮减震器,它由主减震部件2、套装在主减震部件上的主减震部件弹簧1、与主减震部件2装配的副减震部件5以及在副减震部件5上装有的副减震弹簧4组成.套装在主减震部件外的主减震部件弹簧刚度值K1与副减震部件上装有的副减震弹簧4刚度值K2间的关系为K1>K2.在具体的选用上,主减震部件弹簧1选用刚度值K1为61.35N/mm、节距26.6mm、中径80m
12、m、直径14mm、自由长度340mm、自振频率2.62Hz的弹簧,副减震弹簧4选用刚度值K2为5.95N/mm、节距17.3mm、中径47.5mm、直径7mm、自由长度140mm、自振频率2.08Hz的弹簧.轻载荷时位移与时间关系参照图2所示,位移与输出的幅频特性关系参照图3所示.本机动车前轮减震器的主减震部件弹簧1、主减震部件2液压阻尼阀K以及副减震部件5共同作用,安装在副减震部件5上的副减震弹簧4不受力,根据式(1)系统的刚度值K为主减震部件弹簧1刚度值K1,即为
