汽车减振器性能仿真及试验调试方法研究

发布时间：2020-10-18 15:58

　　 随着我国汽车工业的快速发展,车辆的功能也变得多样化,用户在追求多功能操作的同时对汽车的平顺性和操纵稳定性等方面的性能要求也越来越高。然而,减振器对这些性能有着至关重要的影响。减振器的性能好坏则是通过其阻尼特性反映出来,因此需把阻尼特性作为性能设计时的重要指标。而我国目前的减振器设计水平仍然较低,传统的试验方法又需耗费大量时间,故对减振器阻尼特性的仿真研究就成了一项重要的研究课题。目前,车辆上较多的采用筒式液压减振器,该结构减振器具有结构较简单、体积也较小,且能够产生相对稳定的阻尼外特性等优点。其阻尼力通常是由外特性表征,即通过试验振动台在不同频率下利用固定幅值的正弦激励作为输入,测得的相应频率下该结构减振器的阻尼-位移曲线和阻尼-速度曲线。但是由于这样的试验很难找到阻尼特性与减振器的各组成部件的量化关系,所以,如果要对该减振器进行优化使其更匹配于车辆时,则需调整众多参数中的多个参数时,还需要进行大量的试验,若盲目地调整某一个参数进行试验,调整后的减振器性能很可能不满足期望要求,必须再进行调整,使得试验工作量巨大。因此要建立一套仿真计算理论,在更改减振器的参数后通过仿真计算得出阻尼特性,不仅能减轻工作量、节约成本,而且对其开发设计、试验调试等具有参考价值。本文分为流固耦合仿真分析、数学模型仿真分析与关键阀系设计以及试验调试方法研究这四个部分。首先,针对汽车筒式液压减振器建立了有限元分析模型,在结合力学理论以及流固耦合相关理论的基础上,通过利用ADINA软件进行液固有限元模型的仿真分析,得出了液压减振器复原阻尼力-速度特性,为减振器的阻尼特性优化设计提供了参考。同时,为了研究零部件参数的尺寸偏差对阻尼特性的影响,根据偏差范围适当更改参数尺寸并重新建立有限元模型。然后,经仿真分析得出结果,并将其与之前的仿真结果进行对照比较,得出了应用流固耦合仿真分析方法不能够有效分析零部件参数偏差对阻尼特性的灵敏度影响。其次,建立数学模型并进行仿真分析。同时,将零部件尺寸的偏差值等作为研究对象分析确定相关阻尼力影响因数,并有助于进一步提高减振器性能的可靠性。此外,将数学模型仿真结果与流固耦合分析结果进行对比分析,得出两者之间的仿真精度差异与各自的性能特点。再次,针对减振器关键阀件进行设计,并对装入此阀系的减振器进行分析与试验测试。在对该减振器结构及工作原理进行阐述的同时,利用以上的仿真分析方法对其进行研究,并与试验结果对比得出数学模型的准确性。同时利用该可变阻尼减振器的试验结果,得出减振器调节旋钮的转角与输出阻尼力的对应关系曲线。此外,对减振器阻尼阀芯进行计算设计,满足不同减振器性能的阻尼力要求。然后,为了使减振器获得更佳的阻尼性能和使用寿命等,对其注油量进行理论计算分析;同时,结合减振器实际的试验调试情况,对减振器试验调试方法进行研究,指导后续的减振器试验调试过程。最后,本文对筒式液压减振器已做的研究进行总结,指出论文的创新点,包括流固耦合和数学模型的仿真分析方法以及阻尼可调减振器关键阀系的设计等,并最终对下一步研究提出相关展望。
【学位单位】：浙江科技学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.335.1
【部分图文】：

性和操纵稳定性。减振器的性能好坏则是通过它的阻尼特性反映出来的，在开发时阻尼特性是重要的指标。然而，我国目前的减振器设计开发水平仍然，而且传统的阻尼特性试验是根据经验调试，不仅需要耗费大量时间，而且阻尼力不一定能够很好的满足实际装车要求。减振器在满足装车性能要求的同时，还需考虑装车的结构以及尺寸，其按可大致分为杠杆类型减振器、充气类型阻尼器、干摩擦式减振器等等。目前辆上广泛采用筒式，该类型阻尼器有体积小、结构简单、能产生相对稳定的力等优点。然而，液压阻尼器又分为单筒的和双筒的，其中双筒减振器发展较长，技术相对单筒较成熟，但当减振器运动较为剧烈时散热效果较差；而减振器由于只有一层筒壁，散热更好，而且阻尼线性也更好；然而由于油液可压缩性，所以单筒减振器要另外加设浮动活塞结构，通过压缩气体实现减在运动过程中有杆腔与无杆腔的体积差消除，两者具体结构简图如图 1-1 和 示。

图 1-2 双筒液压减振器示意图但是，由于其阻尼力外特性通常是通过实验振动台在不同频率下利用固定的正弦激励作为输入，得到的相应频率下的该减振器阻尼-位移曲线还有阻度曲线。此外，该试验很难寻找到阻尼力值以及减振器各组成零部件的量化。当对液压减振器进行性能优化使其匹配于整车的平顺性时，则需要对众多中的某一个或多个参数进行调整，此时将需要再次进行大量的试验测试，不作的量较大，而且还包含了耗费人力财力的问题，更主要的是经过调整后的器的性能仍存在不满足期望要求的可能性，就仍然要进一步调整相关参数，工作循环往复，操作难度较大。因此如果能建立一套仿真计算模型，在更改器参数后通过仿真计算得出阻尼特性结果，从而可以在生产前有明确的调整以及进行更精确的调整，然后再进行测验，不仅能够减轻制作工作量、较少本，而且能够得到更好的减振器性能。

图 1-3 减振器外特性试验台架特性曲线是通过将样机安装在试验台上，外频率的正弦激励之下，然后获得不同情况下-位移曲线（如图 1-4）。在这样的基础上，如需要调整非常多的参数，而且必须做大量的，我们才能找到稳定地改良减振器阻尼特性，对应设计周期很长，而且可能出现很多的能不稳定，不足以满足设计者的要求，就必振器参数，再进行大量的反复试验测试，工的工作性能[5-7]。
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本文编号：2846509