减震器示功特性测控系统设计毕业论文(编辑修改稿)

减震器示功特性测控系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

出来的，其原理是：迫使液体通过小孔产生阻尼作用。 门罗在 1933 年为赫 德制造的汽车装用了第一个采用原始液压减震器的汽车。 到了二十世纪三十年代末，双作用减震器在美国生产的汽车上被普遍采用。 到了二十世纪六十年代，欧洲采用的杠杆式液压减震器占了优势，这种减震器与哈德福特的摩擦式减震原理相似，但使用的是液流而不是摩擦缓冲。 （ 5） 麦弗逊支柱式减震器，随着前轮驱动汽车的出现，二十世纪七十年代江 苏 科 技 大 学 本 科 毕 业 论 文 4 以来，制造商开始采用麦弗逊支柱式减震器。 这种减震器是由通用公司麦弗逊工程师研制成功的。 他把螺旋弹簧、液压减震器和上悬架臂杆组成一个紧凑的部件。 其主要优点是体积小，适合前轮驱动的汽车，可在与变速器组成一体的 驱动桥上应用。 （ 6） 充气式减震器是二十世纪六七十年代发展起来的一种新型的减震器。 充气式减震器的特殊结构和充气参数，可以大大地降低噪音，并有利于保证活塞高速运动时的阻尼特征，同时减震器上的减震支柱实质上属于双筒结构，除了可以阻尼减震还能和控制臂一起对车轮进行导向。 减震器在国内外的发展现状 减震器减振最先于国外提出，并逐渐发展起来，现今已形成了一套完整的研究体系。 大量生产各种各类减震器的国家有美国、德国、英国、前苏联、日本和法国等，特别是日本。 日本于 1937以后为了在螺旋桨飞机上安装发动机架，开始批量生 产防振橡胶，并在 1953年开始引入防振橡胶技术制造飞机仪表盘。 日本在1960年减震器的消耗量为 609吨， 1969年消耗的橡 胶材料超过了万吨，在 9年内增长了 17倍。 在这以前国外飞机上早采用了这种 防振橡胶，随国外飞机和发动机的进口，开始在日本应用，然后又由其国内制造。 德国早在第二次世界大战前夕，就把天然橡胶制成的减震器用于舰船的动力设备上，并在实战中获得卓越成效，同时在 60年代开展了弹性轴承的 研究。 在第二次世界大战以前和战争期间积累起来的防振技术，战后作为民用工业应用于汽车，铁路机车车辆土木建筑以及各种机械工业 之中。 早期的如： 1946年对卡车， 1947年对公共汽车的各个部位使用了减震器。 1951年以后在最早的铁轨机车车辆各个部件上，尤其是转向架使用了防振橡胶减震器。 自从 1955年日本的小轿车生产走上正轨后，防振 橡胶减震器牢固的建立起了自己的地位。 国外减震器的发展趋势包括：开展橡胶、金属减震器新型结构设计及其新功能研究；减震与高阻尼兼顾橡胶减震器的研究与开发；加大减震器橡胶材料、粘弹性高阻尼材料、与金属板夹层复合多功能减震支座的研究、开发和应用的力度；继续开展粘弹性高阻尼功能材料的研究和应用工作。 在性能测 试方面， 美国 MTS公司推出一种由计算机控制的数字电控系统。 它能把每次的试验参数和实验结果转化成数字信号记录在计算机磁盘上，下次试验时直接调用不在需要重新设置，江 苏 科 技 大 学 本 科 毕 业 论 文 5 调整试验参数，避免了人为误差，重复精度好，因此测试精度和测试效率较好。 我国减震器的研制和生产起步于 60 年代。 随着我国四个现代化建设步伐的加快 ,各行业对减震制品的需求与日俱增，而研制开发减震器的部门与单位也相应增多，目前已基本形成一个科研、开发、生产体系。 但由于减震制品工业起步较晚，与国外技术力量相比较为薄弱，基础条件较差，实验研究与检测手段不是很健 全，开发速度相对较慢 , 没有进行过系统的开发和研究，应用规模及技术水平与国外相比还有较大差距。 目前，相关减震材料的技术研究已取得阶段性成果，但要将这些成果转换成产品，继而大规模推向市场尚需一定的时间。 我国生产的减震器除了部分橡胶 —— 金属减震器和 XL系列高弹性联轴节已实现标准化外，大多数产品仍处于“非标准化”状态。 为了满足社会发展的需要，应该在橡胶装备、工艺技术、材料和结构几个方面努力，加快我国减震器的发展步伐。 随着我国现代工业建设的高速发展和环境保护法的实施，国民经济各部门对振动和噪音控制技术提出了越来越高 的要求。 在减震器的性能测试方面，我国减震器的测试试验台虽然较以前取得了较大进步，但与国际水平差距尚远。 大多采用的是传统的测试方式，准确度和精度的测试很大程度上依赖于硬件测试。 课题研究的主要内容和方法 本课题主要研究的内容是减震器的示功特性，示功特性是指减震器阻尼力 位移（ FS）之间的关系，它表示减震器在压缩和复原两个行程中阻尼变化的特性。 示功特性是减震器的外特性之一，性能良好的减震器应具有良好的外特性，要求外特性不仅在试验、生产检测时符合设计要求，且在耐久试验、道路试验和实际使用一定时间后仍 能保持其良好性能。 外特性能够保持其相对稳定性，是评价减震器性能优劣的一个重要指标。 主要方法是： （ 1）学习 C++ Builder 软件，运用 C++ Builder 软件对检测减震器在压缩和复原两个行程中阻尼变化的特性的系统进行编程；（ 2）结合试验台，运用研华 PCI1711L 及 PCI1761 板卡进行数据采集和控制；（ 3）将采集到的数据以示功图的形式表现出来；（ 4）对示功曲线图进行分析，得到减震器的相关参数；（ 5）通过示功曲线图的形状，得出减震器的整体工作性能；（ 6）判断该减震器是否合格，如果该减震器为合格产品 ，曲线应该饱满，没有畸变和突变。 江 苏 科 技 大 学 本 科 毕 业 论 文 6 第二章 减震器的类型和工作原理 减震器的定义 减震器 (Absorber) ，减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的振荡及来自路面的冲击。 在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身 还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。 减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。 在关于 悬挂系统 的改装过程中，硬的减 震器要与硬的弹簧相搭配，而弹簧的硬度又与车重息息相关，因此较重的车一般采用较硬的减震器。 与引震 曲轴 相接的装置，用来抗衡曲轴的扭转震动 (即曲轴受 汽缸 点火的冲击力而扭动的现象 )。 图 21 摩托车减震器 图 22 汽车减震器 减震器的用途 为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性（舒适性），在大多数汽车的悬架系统内部装有减震器。 汽车的减震器也称为“悬挂”，是由弹簧和减震器共同组成的。 减震器并不是用来支持车身的重量，而是用来抑制弹簧吸震后反弹时的振荡和吸收路面冲击的能量。 弹簧起缓和冲击的作用，将“大能量一次冲击”变为“小能量多次冲击”，而减震器就是逐步将“小能量多次冲击”慢慢减少。 如果你开过减振器已坏掉的车，你就可以体会汽车通过每一坑洞、起江 苏 科 技 大 学 本 科 毕 业 论 文 7 伏后余波荡漾的弹跳，而减振器正是用来抑制这种弹跳的。 没有减振器将无法控制弹簧的反弹，汽车遇到崎岖的路面时将会产生严重的弹跳，过弯时也会因为弹簧上下的振荡而造成轮胎抓地力和循迹性的丧失。 减震器的结构与分类 减震器的结构是带有活塞的活塞杆插入筒内，在筒中充满油。 活塞上有节流孔，使得被活塞分隔出来的两部分空间中的油可以互相补充。 阻尼就是在具有粘性的油通过节流孔时产生的，节流孔越小，油的黏度越大，阻尼力越大。 如果节流孔大小不变，当减震器工作速度快时，阻尼过大会影响对冲击的吸收。 因此，在节流孔的出口处设置一个圆盘状的板簧阀门，当压力变大时，阀门被顶开，节流孔开度变大 ，阻尼变小。 由于活塞是双向运动的，所以在活塞的两侧都装有板簧阀门，分别叫做压缩阀和伸张阀。 悬架中用的最多的减震器是内部充有液体的液压式减震器，汽车车身和车轮振动时减震器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和粘性液体的摩擦形成了驱动阻尼，将振动能量转化为热能，并散发到周围的空气中去，达到迅速衰减振动的目的。 如果能量的消耗只是在压缩行程或者伸张行程中进行，则把这种减震器称为单向作用减震器，反之称为双向作用减震器。 后者因为减振作用比前者好，所以得到广泛的应用。 从减震器产生阻尼的材料分，主要有液压和充气两种。 （ 1）液压式减震器 车辆悬架系统中广泛采用液压减震器，其原理是：当车架与车桥做往复相对运动，活塞在减震器的缸筒内往复移动时，减震器壳体内的油液反复地 从 一个 内腔通过一些窄小的孔隙流入另一 个 内腔。 此时，液体与内壁的摩擦 以 及液体分子之间 的内摩擦 则 形成 了 对振动的阻尼力。 江 苏 科 技 大 学 本 科 毕 业 论 文 8 图 23 液压式减震器 图 24 液压式减震器结构 （ 2） 充气式 减震器 充气式减震器是 60 年代以来才发展起来的一种新型减震器。 其结构特点是：在缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的一个密闭气室中充有高压氮气。 在浮动活 塞上装有大断面的 O 型密封圈，它把油和气完全分开。 工作活塞上装有随其运动速度大小变化而导致通道截面积大小变化的压缩阀和伸张阀。 当车轮上下跳动时，减震器的工作活塞在油液中做往复运动，使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀和伸张阀而来回流动。 由于阀对压力油产生较大的阻尼力，故使得振动衰减。 江 苏 科 技 大 学 本 科 毕 业 论 文 9 图 25 充气式减震器 图 26 双筒、单筒充气式减震器 充气式减震器的优点： （ 1） 采用浮动活塞而减少了一套阀的系统，使结构简化，重量减轻。 （ 2） 由于减震 器里充有高压氮气，能减少车轮受突然冲击时的驱动，并可消除噪声。 （ 3） 由于充气式减震器的工作缸和活塞直径都大于相同条件的双向作用筒式减震器，因而其阻尼更大，工作可靠性更强。 （ 4） 充气式减震器内部的高压气体和油液被浮动活塞隔开，消除了油的乳化现象。 充气式减震器的缺点：油封要求高，充气工艺复杂，不易维修，当缸筒受外界较大冲击而变化时则不能工作。 减震器按其结构，则分为单筒和双筒两种。 可以进一步分为： 压减震器； ；。 （ 1） 双筒式 江 苏 科 技 大 学 本 科 毕 业 论 文 10 图 27 双筒式减震器结构图 减震器有内外两个筒，活塞在内筒中运动，由于活塞杆的 进 入与抽出，内筒中油的体积随之增大与收缩，因此要通过与外筒进行交换来维持内筒中油的平衡。 所以双筒减震器中要有四个阀，即除了上面提到的活塞上的两个节流阀外，还有装在内外筒之间的完成交换作用的流通阀和补偿阀。 （ 2） 单筒式 与双筒式相比，单筒式减震器结构简单，减少了一套 阀门系统。 它在缸筒的下部装有一个浮动活塞， 在浮动活塞的下面形成一个密闭的气室，充有高压氮气，由于活塞杆进出油液而造成的液面高度变化主要通过浮动活塞的浮动来自动适应之。 图 28 单筒式减震器 江 苏 科 技 大 学 本 科 毕 业 论 文 11 按减震器安装位置分，有前减震器和后减震器。 按减震器油缸工作位置分，有倒置式减震器 (油缸位置在上方，活塞杆在下方 )和正置式减震器 (油缸位置在下方，活塞杆在上方 )。 按减震器的工作介质分，有弹簧式减震器、弹簧 空气阻尼式减震器、液压阻尼式减震器、油 气组合式前叉减震器和充氮气式减震器。 按减震器的衰减力方向分，有单向作用 减震器和双向作用减震器。 减震器的工作原理 悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为了改善车辆行驶平稳性和舒适性，在悬架中与弹性元件并联安装减震器。 为衰减振动， 车辆悬架 系统中采用的减震器大部分是液压减震器，其工作原理是：当 车架 (或车身 )和 车桥 间振动而出现相对运动时，减震器内的活塞上下移动，减震器内腔的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。 此时 孔壁 与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使振动产生的能量转化为油液 热能 ，再由减震器吸收并散发到大气中。 在油液通 道截面等因素不变时，阻尼力随车架与车桥 (或 车轮 )之间相对运动速度的增大（或减小）而增大（或减小），且与油液的粘度有关。 减震器与弹性元件承担着 减小 冲击和减震的任务， 如果 阻尼力过大， 则可能使悬架弹性变 差 ，甚至 可能导致 减震器 的 连接件损坏。 因 此， 要调节弹性元件和减震器 这一 矛盾 ： (1)在压缩行程中 (车桥和车架相互靠近 )，减震器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，减小冲击。 在这一过程中，弹性元件起主要作 用。 (2)在复原行程中 (车桥和车架相互远离 )，减震器阻尼力较大，迅速减震。 (3)当车桥 (或车轮 )与车架间的 相对速度 过大时，要求减震器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。 在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减震器，且在压缩和复原行程中均能起减震作用的是双向作用式减震器。 除此之外，还有采用新式减震器的，如充气式减震器和阻力可调式减震器。 减震 器的发展趋势 正在成为。