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湖南易通减振器有限公司减振器基础知识培训制作：徐敏2013.09前序1什么是汽车减振器？减振器是衰减振动能量的装置，也称阻尼器，台湾名避震器。汽车液力减振器利用流体在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，把车身、轮胎传导来的各种势能、机械能转换成热能，使车辆振动幅度逐步衰减，以给乘员乘坐舒适性和汽车平顺性，有助于提高行驶稳定性。热能释放弹簧减震器冲击能振动能热能•振动：周期性重复发生的在一定范围内的持续一定时间的运动。•震动：突发或偶发的一次或多次运动。•震：主要是指宏观的。•振：是包括宏观加微观。名词解释：•阻尼:是指任何振动系统在振动中，由于外界作用（如流体阻力、摩擦力等）和/或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性，以及此一特性的量化表征。通俗点讲就是衰减振动的阻碍作用。•阻尼器:以提供运动的阻力，衰减运动能量的装置。•在航天、航空、军工、汽车、建筑、桥梁、铁路等行业中应用了各种各样的阻尼器（或减振器）来减振消能。•各种应用中有：弹簧阻尼器，液压阻尼器，脉冲阻尼器，气弹簧等。名词解释：•从20世纪初到20世纪30年代，最早得到应用的是摩擦减振器。它们被设计成类似多层离合器的多片式减振器或杆式摩擦弹簧减振器。•20世纪50年代液力减振器才得以应用，大量应用还是在越战开始以后。•20世纪90年代初充气减振器才得以广泛应用。•本世纪初各种可调式减振器和空气悬架才得以有限应用。前序2历史：悬架结构图1.弹性元件；2.减振器；3.导向传力装置前序3我司生产的减振器在汽车的什么位置？液力减振器在汽车上有广泛的应用，主要有悬架减振器、转向减振器、发动机减振器、座椅减振器等。我司生产的减振器主要为悬架减振器。前序4悬架在汽车的哪里？汽车构造简述：1.发动机：发动机功能动力输出由2大机构5大系组成：曲柄连杆机构；配气机构；燃料供给系；冷却系；润滑系；点火系起动系2.底盘：底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。3.车身：车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。4.电气设备：电气设备由电源和用电设备两大部分组成。电源包括蓄电池和发电机；用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置。悬架属于汽车底盘中行驶与控制系统的组成部分。•日本KYB•美国MONROE•德国SACHS•印度GABRIEL•日本TOKICO•韩国MANDO•西班牙AL-KO前序5国内外著名减振器企业•河南淅川•宁江山川•浙江正裕ADD•浙江中兴LEE1.1悬架的作用•弹性地连接车身与车轮，传递力和力矩，缓冲和吸振。•悬架系统的性能对车辆行驶平顺性、通过性和操作稳定性有非常重要的影响。第一章悬架简介1.2悬架的定义•悬架装置是连接车身和车轮之间全部零件和部件的总称，主要由弹簧(如板簧、螺旋弹簧、扭杆、空气弹簧等)、减振器、导向传力机构以及相应的控制系统组成。1.3弹性元件弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等。1.3.1弹性元件优劣各异•(1)钢板弹簧：由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成，也有单片板簧。安装好后两端自然向上弯曲。钢板弹簧除具有缓冲作用外，还有一定的减振作用，纵向布置时还具有导向传力的作用。非独立悬挂大多采用钢板弹簧做弹性元件，可省去导向装置和减振器，结构简单。••(2)螺旋弹簧：只具备缓冲作用，多用于轿车独立悬挂装置。由于没有减振和传力的功能，还必须设有专门的减振器和导向装置。••(3)油气弹簧：以气体作为弹性介质，液体作为传力介质，它不但具有良好的缓冲能力，还具有减振作用，同时还可调节车架的高度，适用于重型车辆和大客车使用。•(4)扭杆弹簧：将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架，另一端通过摆臂与车轮相连，利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用，适合于独立悬挂使用。1.4导向传力装置导向传力装置则是指车架的上下摆臂等叉形钢架、转向节、稳定杆等元件，用来传递纵向力、侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架有确定的相对运动规律。•按照悬架参数的可控性分：被动悬架、主动悬架和半主动悬架；•按照悬架导向机构的结构分：独立悬架和非独立悬架；第二章悬架的分类2.1非独立悬架与独立悬架a.非独立悬架b.独立悬架•2.1.1非独立悬架的特点车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。•2.1.2独立悬架的特点独立悬架所采用的车桥是断开式的。可使发动机放低安装，降低汽车重心，结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。2.2非独立和独立悬架的应用非独立悬架主要用于货车和大客车，主要由板簧、套筒式减振器组成独立悬架主要用于轿车和越野车辆•独立悬架的分类单横臂式双横臂式（等长双横臂、不等长双横臂）单纵臂式、双纵臂式滑柱连杆式（烛式、麦弗逊式）斜置臂式多连杆式悬架麦弗逊悬架•麦弗逊悬架构造简单，布置紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。所以，目前轿车使用最多的独立悬架是麦弗逊式悬架。•麦弗逊（Mcpherson）是美国伊利诺斯州人，1891年生。大学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机，并于1924年加入了通用汽车公司的工程中心。20世纪30年代，通用的雪佛兰分部想设计一种真正的小型汽车，总设计师就是麦弗逊。他对设计小型轿车非常感兴趣，目标是将这种四座轿车的质量控制在0.9吨以内，轴距控制在2.74米以内，设计的关键是悬架。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式，创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起，装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简单，占用空间小，而且操纵性很好。后来，麦弗逊跳槽到福特，1950年福特在英国的子公司生产的两款车，是世界上首次使用麦弗逊悬架的商品车。麦弗逊悬架由于构造简单，性能优越的缘故，被行业内誉为经典的设计。名词解释：2.3汽车主动悬架•现代汽车中的悬架有两种，一种是从动悬架，另一种是主动悬架。•从动悬架即传统式的悬架，是由弹簧、减振器、导向机构等组成，它的功能是减弱路面传给车身的冲击力，衰减由冲击力而引起的承载系统的振动。其中弹簧主要起减缓冲击力的作用，减振器的主要作用是衰减振动。由于这种悬架是由外力驱动而起作用的，所以称为从动悬架。•而主动悬架的控制环节中安装了能够产生抽动的装置，采用一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。由于这种悬架能够自行产生作用力，因此称为主动悬架。第三章减振器设计基本原理：3.1.理论物理模型：根据悬架系统的作用原理，建立一个如右图所视的普通车辆悬架系统的简化模型。减振器与螺旋弹簧并联安装。由此图我们再建立一个悬架系统二自由度物理分析模型。（见下页）MZ1KCmZ2qKt悬架系统二自由度物理模型•右图中,各符号表示的意义如下:M—悬挂(车身)质量m—非悬挂质量K—悬架刚度Kt—轮胎刚度C—减振器阻尼系数q—路面不平度激励Z1—悬挂质量位移Z2—非悬挂质量位移•根据牛顿力的平衡原理，可推导出如下公式：MgZ1+K(Z1-Z2)+C(VZ1-VZ2)=0-------------------(1)MgZ1-K(Z1-Z2)-C(VZ1-VZ2)+Ktq=0----------------(2)ω0=K/MΨ=C/C0其中：gZ1---Z1的加速度VZ1、VZ2---Z1、Z2的速度ω0---共振频率C0---减振器临界阻尼3.2阻尼比（1）对于轿车减振器，当阻尼比在0.3~0.4左右，复原/压缩行程阻尼力分配为80/20（2）加速或制动导致的俯仰动动、转向导致的侧倾运动等，都需要由减振器衰减。此时要求减振器阻尼比为0.8~1.0，复原/压缩行程阻尼力分配为60/40现在我公司生产的被动式减振器，其特性不能调节，只能在上述两者之间折衷，通常其阻尼比为0.30~0.75转向减振器的工作特性在复原和压缩行程阻尼力应是对称的。第四章液力减振器工作原理及阀系分类•汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内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，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增减，并与油液粘度有关。减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。(1)在压缩行程（车桥和车架相互靠近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。(2)在悬架复原行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。(3)当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振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振器，减振器按其结构可分为双筒式和单筒式。双筒式是指减振器有内外两个筒，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。所以双筒减振器中要有四个阀，即除了活塞和压缩阀上的两个节流阀外，还有完成交换作用的流通阀和补偿阀。•除上述外，还有充气式减振器和阻力可调式减振器。4.1双向作用双筒式减振器工作原理在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油筒5。这些阀对油的节流形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在复原行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开复原阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，而使下腔产生一真空段，这时贮油筒中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在复原运动时起到阻尼作用。由于复原阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，复原阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的复原行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。双向作用双筒式减振器示意图图例：1.活塞杆；2.工作缸；3.活塞；4.伸张阀；5.贮油筒；6.压缩阀；7.补偿阀；8.流通阀；9.导向器；10.防尘罩；11.油封4.2单筒式减振器双筒式减振器缺点是散热困难，且安装角度受到限制，在复原行程中的液流靠其自身重力和压缩室负压由补偿室流入压缩室。这类减振器在高速工况下会出现补偿室向压缩室充油不及时的问题，从而导致减振器工作特性发生畸变，不但影响减振效果，还会导致冲击和噪声。单筒式减振器则弥补了双筒式减振器的上述缺点。单筒式减振器的工作原理：当车轮跳动时，减振器的工作活塞在油液中往复运动，使工作活塞的上腔与下腔之间产生油压差。压力油便推开压缩阀或复原阀而来回流动。阀对压力油产生较大的阻尼力而使振动衰减。由于下腔高压氮气的存在，便可以利用氮气的膨胀压缩，借助浮动活塞的上下运动来补偿因活塞杆的进出而引起的缸筒容积的变化。4.3行业内普遍使用的三种典型阀系结构塔式复合式自洁式此外还有三种典型阀系的改良版及压板式阀系、法国的针堵式阀系、单筒