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汽车油气式减振器的设计 1 引言 在现有技术中，机动车前轮上使用的减振器由主减震部件、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，这种结构的减振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振器在现有技术的基础上重新设计，采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。 另外，减振器的作用与弹簧的作用是不同的，弹簧的作用主要是缓冲来自道路不平整对车辆的冲击和震动干扰力，而减振器的作用是减小震动。当车辆在弹簧上震动时，减振器的作用力总是与运动的方向相反，起着阻止震动的作用。由于道路不平，车体在弹簧上就产生大振幅的自由震动，而震动的大小随着车辆运行的速度变化，在一定的速度范围内会发生共振，即车体的震动越来越大。有了减振器就能使震动很快衰减，阻止车辆共振的发生，并有效的减少车辆的震动。 认为减振器可有可无，作用不大，没有它也翻不了车等的看法是片面的。大家知道，对客车来说运行的平稳性是一个很重要的问题。车辆震动太大，会使旅客感到不舒服，有的旅客会晕车，长途旅客容易疲劳。震动太大，还会加速车辆零部件的磨损和疲劳破坏，对弹簧和轴承的寿命都不利。因此，减振器成为提高车辆舒适度，保证安全性的重要部件之一。 1.1减振器的现状 目前，据中国汽车工业协会必威体育精装版统计显示：200年，销量排名前十位的品牌依次是捷达、、、、卡罗拉、凯美瑞、QQ、F3、夏利和伊兰特，与上年同期相比，雅阁、卡罗拉和F3增长较为明显，捷达和QQ增速有所放缓，其它品牌需求呈一定下降。2008年，上述十个品牌共销售156.76万辆，占轿车销售总量的31%。，成为拉动全年汽车销售增长的主要动力。2005年初举行的北美国际汽车展上,德尔福向公众展示了部分用于2005年新款汽车及卡车上的必威体育精装版技术。这些新技术其中就包括磁流变减振器。它可根据监测车身和车轮运动状况的传感器所输入的信息，对路况和驾驶环境作出实时响应,提供快速、平顺和连续可变的阻尼力，来减少车身振动并增加轮胎与各种路面之间的附着力。 1.2减振器的发展 世界上第一个有记载、比较简单的减振器是1897年由两个姓吉明的人发明的。他们把橡胶块与叶片弹簧的端部相连，当悬架被完全压缩时，橡胶减震块就碰到连接在汽车大梁上的一个螺栓，产生止动。这种减振器在很多现代汽车悬架上仍有使用，但其减震效果很小。 1898年，第一个实用的减振器由一个法国人特鲁芬特研制成功并被安装到摩托赛车[2--4]上。该车的前叉悬置于弹簧上，同时与一个摩擦阻尼件相连，以防止摩托车的振颤。 1899年，美国汽车爱好者爱德华特·哈德福特在法国举行的一次摩托车马拉松比赛中看到特鲁芬特取得胜利后的摩托车，立即意识到这种摩擦阻尼件可以应用到汽车上。于是，哈德福特和特鲁芬特联合，在第二年制成了特鲁芬特摩托阻尼件的变形结构，并把它装到哈德福特的乌兹莫别汽车上。它是一副用铰链连接在一起的杠杆，该汽车上的第一个减振器在铰接轴处装有橡胶垫，一个杠杆臂与车架连接，而另一个用螺栓与叶片弹簧连接。螺栓安装在铰链接点，能够通过调节螺栓连接的松紧度来改变摩擦阻力的大小，从而得到所需要的缓冲程度。因此他们设计的部件不仅仅是第一个汽车缓冲器，而且也是第一个“可调”减振器[5--7]。 哈特福特把装有这种减振器的汽车回到美国后不久，在新泽西州的泽西城开办了一个哈特福特悬架公司。随后，该减振器与前轮螺旋弹簧一起被安装到1906年生产的布鲁舒小型轻便汽车上。从此以后，减振器的结构发展经历了以下几种发展形式： 加布里埃尔减振器它是由固定在汽车大梁上的罩壳和装在其里面的涡旋形钢带组成，钢带通过一个弹簧保持其张力，钢带的外端与车桥轴端连接，以限制由振动引起的弹跳量。 平衡弹簧式减振器这是加到叶片弹簧上的一种辅助螺旋弹簧。由于每一个弹簧都有不同的谐振频率，它们趋向于抵消各自的振颤，但同时也增大了悬架的刚性，所以很快就停止了使用。 空气弹簧减振器空气弹簧不仅兼有弹簧和吸振的作用，而且常常可省去金属弹簧。第一个空气弹簧减振器是1909年由英国考温汽车工厂研制成功的。它是一个圆柱形的空气筒，利用打气筒可以把空气经外壳上部的气阀注满空气筒，空气筒的下半部分容纳一个由橡胶和帘布制成的膜片。因为它被空气所包围，所以其工作原理与充气轮胎相似。它的主要缺点是常常泄漏空气。后来，由固特异研制成的空气弹簧被应用在一些林肯牌汽车上。这种空气弹簧部件比普通的弹簧减振器和液压减振器要昂贵。 液压减振器第一个实用的液压减振器是1908年由法国人霍迪立设计的。液压减振器的原理是迫使液流通过小孔产生阻尼作用。通常的筒式减振器是由一个与汽车底盘固定的带有节流小孔的活塞和一个与悬架或车桥固定的圆柱形贮液筒