摩托车用液压阻尼减震器设计及建模.pdf

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1、江江 苏苏 科科 技技 大大 学学本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文）二零一四年六月江苏科技大学本科毕业论文摩托车用液压阻尼减震器设计及建模摩托车用液压阻尼减震器设计及建模Motorcycle shock absorber with hydraulic damping designMotorcycle shock absorber with hydraulic damping designand modelingand modeling毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）题目：摩托车用液压阻尼减震器设计及建模一、一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标

2、和应做的实验等）1 提供条件：提供摩托车技术参数，液压阻尼减振器结构组成示意图，工作原理图，autoCAD 软件等；2 设计内容与要求:(1)调研收集分析有关资料，总结液压阻尼减振器结构特点；(2)确定液压阻尼减振器的总体设计原则；(3)针对摩托车结构特点，确定液压阻尼减振器的结构设计和设计计算：a）结构设计主要是确定减振器的类型、布置形式、安装角度和选用数量。b）设计计算的过程主要包括相对阻尼系数以及最大卸荷力的确定，减振器工作缸、活塞、活塞杆、阀系以及相关零部件的尺寸计算。c)液压阻尼减振器的三维模型建立，包括工作缸、活塞、活塞杆及相关零件的模型建立及其装配。二、二、完成后应交的作业（包括

3、各种说明书、图纸等）1.毕业设计论文一份（不少于万字）；2.外文译文一篇（不少于 5000 英文单词）；3.液压阻尼减振器工程图。4.液压阻尼减振器实体模型。三、三、完成日期及进度2014 年 3 月 25 日至 2014 年 5 月 31 日，共 10 周。进度安排：1.3 月 25 日4 月 7 日：阅读相关文献、准备开题报告。提交开题报告、外文文献翻译。2.4 月 8 日4 月 15 日：确定液压阻尼减振器设计总体原则。3.4 月 16 日4 月 27 日：液压阻尼减振器结构设计。4.4 月 28 日5 月 20 日：工作缸、活塞、活塞杆、阀系以及相关零部件的设计计算。5.5 月 21

4、日5 月 28 日：三维建模，撰写毕业设计论文。6.5 月 30 日5 月 31 日：答辩四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1.魏军介.摩托车减震器性能测试试验台设计D;天津大学;2009 年2.施宇锋.液压减振器阻尼特性仿真分析及其优化设计 D;武汉理工大学;2012 年3.牟凤平.摩托车后减震器阻尼特性数学模型的建立及其测试平台搭建D;江苏科技大学;2012 年4.杨建国.摩托车悬架系统动力学仿真与匹配研究D;重庆大学;2012 年5.马秋生，杨建伟，王宁侠.机械设计基础M.机械工业出版社，2005.(3)6.吉林大学，陈家瑞.汽车构造M.机械工业出版社，2005.(1)7.周

5、松鹤，徐烈恒.工程力学M.机械工业出版社，2003.(2)8.谭刚，李华.KYB SL20 减震器演算书J，1998.(2)9.马震来.汽车液压减震器参数优化设计J，2004.(3)10.张冰蔚，王笛.双筒减震器数学模型的建立与仿真测试J;江苏科技大学学报(自然科学版);2009 年 03 期11.刘学军，刘存香.误差补偿 PID 调节的电液伺服减振器测试台设计J;测控技术;2010 年 07 期.12.成大先主编.机械设计手册.单行本.弹簧.北京：化工工业出版社，13.张龙全.摩托车减震器弹簧的设计计算及工作图的绘制.摩托车技术 2004 年第 5 期14.刘爱红.后减震器阻尼阀的研究与分析

6、.摩托车技术 2004 年第 1期15.刘爱红.纯阀片阻尼结构在摩托车后减震器的研究及应用.摩托车技术 2006 年第 7 期16.天之.浅谈摩托车用减震器.摩托车 2003 年第 5 期 Kil Hong.Advancement of Aerospace Education and CollaborativeResearch in the 21th Century.Hankuk:Hankuk Aviation University.18.廖念钊等.互换性与技术测量.北京：中国计量出版社，第 5 版19.庄志等编著.摩托车理论与机构设计.武汉：武汉测绘科技大学出版社，系(教研室)主任：（签章）

7、年月日学院主管领导：（签章）年月日摘摘要要作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一，减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中，吸收道路不平度产生的震动能量，对保障安全、舒适性起了重大作用。它是有别于采用充气式轮胎来减缓行车颠簸的另一种装置。能否合理设计其结构参数，使之能够得到预想的性能将会直接影响到车辆行驶的平稳性以及驾乘人员的舒适性与安全性。随着汽车产业的兴起与高速公路的迅猛发展，人们对行车的安稳性也提出了更高的要求，各国对减震器质量与种类的研制开发工作投入了更大的力量和资金。发展到今天，减震器结构复杂，形式多样。根据其工作介质可以分成如下几类：弹簧式减震器、气簧式减震器、气液组合式减震器、充气式减

8、震器以及液压阻尼式减震器等。由于液压阻尼式减震器结构简单，加工制造成本低廉，被广泛运用于汽车摩托车以及其他机械产品的生产制造当中。本文还要运用软件对设计的减震器进行三维建模，模拟其装配过程。现如今，被广泛运用的三维软件有很多，比如 3DMAX，RHINO，MAYA，CATIA，UG，CAD 等。其中，3DMAX 可用于平面设计及动画；而MAYA 则比较高级，常用来制作电影特效和动画制作；UG 则被广泛应用于汽车制造行业。此次项目将采用 Pro/E 对减震器进行三维建模并仿真装配。关键词关键词：摩托车；减震器；液压阻尼；设计参数；三维建模AbstractAbstractVibration ene

9、rgy as one among the important vehicle suspensionstructure damping components,shock absorbers for people to ridea motorcycle in the process,absorb road roughness generated,andto ensure the safety,comfort plays a major role.It is differentfrom the use of inflatable tires to slow down the bumpy road o

10、fanother device.Can rational design of its structural parameters,so that it can achieve the anticipated performance will directlyaffect the comfort and security as well as stability of the vehicles occupants.With the rapid development of the automotive industry and therise of the highway,driving peo

11、ple to the calm is also put forwardhigher requirements,the quality and type of shock absorber Statesresearch and development work into a greater power and money.Development today,shock absorbers complex forms.According toits working medium can be divided into the following categories:spring shock ab

12、sorbers,gas springs shock absorbers,gas-liquidmodular shock absorbers,gas-filled shock absorbers and hydraulicdamping shock absorbers and so on.Because of the simple structureof the hydraulic shock absorber damping,low manufacturing costs,is widely used in car and motorcycle manufacturing,and otherm

13、echanical products which.In this paper,but also to use software designed shockabsorbers for three-dimensional modeling to simulate the assemblyprocess.Now,are widely used three-dimensional software thereare many,such as 3DMAX,RHINO,MAYA,CATIA,UG,CAD and so on.Which,3DMAX can be used for graphic desi

14、gn and animation;whileMAYA is more advanced,used to make a movie special effects andanimation;UG were widely used in the automobile manufacturingindustry.The project will use Pro/E for three-dimensionalmodeling and simulation of the shock absorber assembly.Keywords:motorcycle;shock absorber;hydrauli

15、c damping;designparameters;dimensional modeling目目录录第一章第一章绪绪论论.错错误误!未定义书签。未定义书签。选题的目的和意义.错错误误!未定义书签。未定义书签。国内外研究现状.错错误误!未定义书签。未定义书签。减震器设计的未来发展趋势展望.错错误误!未定义书签。未定义书签。研究的主要内容及方法.错错误误!未定义书签。未定义书签。第二章第二章 减震器数学模型的建立减震器数学模型的建立.错错误误!未定义书签。未定义书签。摩托车减震器的工作原理.错错误误!未定义书签。未定义书签。减震器的振动模型.错错误误!未定义书签。未定义书签。减震器示功图分析.错

16、错误误!未定义书签。未定义书签。实测示功图分析.错错误误!未定义书签。未定义书签。第三章第三章 液压减震器的结构设计液压减震器的结构设计.错错误误!未定义书签。未定义书签。减震器的主要零件结构参数.错错误误!未定义书签。未定义书签。工作缸径 D.错错误误!未定义书签。未定义书签。贮油筒直径Dc.错错误误!未定义书签。未定义书签。减震器基长 L.错错误误!未定义书签。未定义书签。工作行程 S.错错误误!未定义书签。未定义书签。摩托车减震器主要零件的结构设计.错错误误!未定义书签。未定义书签。弹簧的结构尺寸设计计算.错错误误!未定义书签。未定义书签。减震弹簧按实际工作状态绘图的优点.错错误误!未定

17、义书签。未定义书签。减震器减震杆.错错误误!未定义书签。未定义书签。活塞环.错错误误!未定义书签。未定义书签。贮油筒设计.错错误误!未定义书签。未定义书签。导向套设计.错错误误!未定义书签。未定义书签。油封.错错误误!未定义书签。未定义书签。第四章第四章减震器的三维建模与装配仿真减震器的三维建模与装配仿真.错错误误!未定义书签。未定义书签。减震器各零件的三维图绘制.错错误误!未定义书签。未定义书签。摩托车减震器的装配模拟.错错误误!未定义书签。未定义书签。总结总结.错错误误!未定义书签。未定义书签。致致谢谢.错错误误!未定义书签。未定义书签。参考文献参考文献.错错误误!未定义书签。未定义书签。

18、第一章第一章绪绪论论选题的目的和意义选题的目的和意义作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一，减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中，吸收道路不平度产生的震动能量，对保障安全、舒适性起了重大作用。它是有别于采用充气式轮胎来减缓行车颠簸的另一种装置1。根据减震器安置地点的差别可以分成两大类别前减震器和后减震器。前减震器，对车轮、摩托车体之间的所有设备的通用术语。它的主要功能是降低前轮途经障碍遭受冲击之后传递到车架的冲击载荷与震荡。按照它的结构组成，能够分成两大类下拉杆式和套筒式2。经由对各类摩托车前减震器的研究与开发，时至今日，摩托车前置减震器普遍采用套筒式。按照减震器的结构，后液力减震器可以分为单筒

19、式和双筒式，但是相比于单筒减震器，双筒减震器的结构更佳合理，能够保证其工作的持久性和稳定性，所以当前后减震器是以双筒减震器为主。近年来，伴随路况的逐渐改善，车辆速度的增大，在车辆的乘骑舒适性和行驶平顺性方面，人们也提出了更加苛刻的要求。以往设计时，参数的制定多依赖于设计者的经验。之后反复进行测试实验，不断地修改参数值，直至达到预计要求为止。一般使用的方式是把不同结构参数的减震器安设在原本想要装备的机车之上，经过专业试车员不断进行实车驾驶测试检验并评价。依靠这种方式，一方面设计耗资大、耗时长，另外一方面结果也很难获得最为优化的减震器特性。国内外研究现状国内外研究现状自 19 世纪末页，世界上第一

20、台摩托车，经由德国工程师戴姆勒发明（虽然由于3技术的不成熟，行车速度只有 12km/h，并没有使用价值），摩托车产业在世界兴起。上世纪 20 年代初，世界上出现了在现实意义上具有使用价值的简易减震器，使用金属弹簧装置连接摩托车的车身愿意前轮。此后，经过 20 年的发展，于 30 年代出现了现今意义上的液压减震器。之后，随着技术的进步，涌现出各式各样的减震器。上世纪五十年代洪都机械厂仿制 M72 型摩托车的成功，拉开了我国摩托车生产的序幕。改革开放后，国内摩托车产量飞速增长，各类品种层出不穷。时至今日，在我国摩托车产业属于自己的生产体系早已形成，发展至 1995 年，年产量已经大于 700万，在

21、当时已然是世界上第一摩托车生产国。发展至今日，我国已经可以自主生产多种减震器，大体上实现了国内摩托车制造的自给，其中有部分产品也达到了国际上同类产品的相同水准，为国内摩托车产业的技术提高和进步做好了良好的铺垫。通过半个多世纪的发展，摩托车已然成为我国最普遍使用的交通工具之一。伴随迅猛发展的高速公路，人们对行车平稳性要求的逐步越高，国家对减震器质量与种类的研制与开发工作投入了更大的力量和资金。许多国内大学的老师与研究院的教授对减震器的设计也投入了更多的眼光，在充气式减震器和电子控制技术等领域取得了许多骄人的成果5。国外对减震器的研发历时长久，货源充足、技术老练、高集中度的生产，具有更具影响的品牌

22、效应。比如日本的KYB、韩国的万都以及德国的路太在世界各国都很瘦欢迎。此外，海外国家还不停研发出更多的新式减振器和电子控制的技术，不断将减振器技术发展提升到更高层次。当前国际对充气式减振器的开发进程已然到了电子控制式减振器。但国内的研发集中方面还依旧在单筒充气式减振器，并且进程相对迟缓。需要我们基于前人在充气减振器研究成果之上，更进一步地剖析和研发，尽快减小同发达国家之间的距离。通过对充气式减振器不断开发，对我国汽车产业生产水准的提高具有重要推进作用，使得汽车的制造成本能得到有效的降低，对我国的经济发展具有强而有力的推动最用。减震器设计的未来发展趋势展望减震器设计的未来发展趋势展望时代在发展，

23、技术在进步，人们对行车舒适性的要求只会越来越严格，越来越苛刻，这也就要求人们必须加快减震器的设计与研发的脚步，不断提高减震器的性能。由于审美观的作用，甚至在外观上的需求也会在设计时列入考虑范畴。此外，为了响应全世界环保生活的提倡，在设计材料上也会有很大的改变，比如塑料等合成材料或许会被广泛应用于减震器的制造生产当中。随着计算机性能的不断提升，计算机与生产生活的联系将会愈加紧密。在设计过程中，计算机的仿真与计算功能应用将会占据更加重要的地位，“先仿真后设计”的设计模式将会成为主流，这会大大缩短产品的设计周期以及设计成本，并且提高产品的设计性能。需要分外说明的是，传感器以及电子控制器技术的运用在未

24、来的减震器设计当中也会占据一席之地。基本上未来减震器的发展趋势是美化，智能化，可控制，高精度，高效能。而我国的减震器行业应该会加大研发力度，更多引进国外技术，努力减小与海外各国的差距，加大出口量，与国际市场进一步接轨。研究的主要内容及方法研究的主要内容及方法研究内容：1、减震器整体方案分析与设计；2、减震器的速度特性及阻尼力；减震弹簧的弹力特性；减震器的速度特性；减震器阻尼力产生原理；3、液压减震器的结构设计；减震器贮油筒的设计；减震器工作缸的设计；减震器密封装置、导向套以及端盖等的设计；4、应用三维软件对减震器进行三维实体建模并模拟装配过程；5、应用 CAD 等平面软件绘制零件图以及装配图。

25、研究方法：以减震器的运动学和动力学的基础理论为依据，建立其减震器运动的数学模型和动力学模型，对减震器的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析计算，得到减震器的使用参数，从而进行详细的构造设计，并进行了结构强度以及刚度的校核。再次，应用 CAD 软件绘制工应力分布情况，确定减震器的危险工况和薄弱环节。其次对减震器绘制工程图纸。具体的步骤和措施如下：1、调研收集分析有关资料，总结优缺点特点，构建课题研究的整体思路。2、熟练掌握本次设计中要用到的各种软件的操作。3、应用理论力学知识，建立减震器的运动学模型和动力学模型。4、减震器的结构设计。5、相关零部件的稳定性校核。6、减震器的三维建模。第

26、二章第二章 减震器数学模型的建立减震器数学模型的建立数学模型是为了研究现实生活中一些具体现象，从而对其简化抽象后得到的一种简单合理的结构。在他的建立过程中，会忽略许多与研究目的关联不大的要素，只考虑对研究对象具有不可忽视的影响的作用6。因此，他不是现实生活的具体反映，只是一种理想的模型结构。建立数学模型是构造真实生活和科学研究之间的桥梁，是一个对生活中一些现象的认知原理的研究方法。它是科研中进行仿真的依据，也是研究过程中的重要参考资料。摩托车减震器的工作原理摩托车减震器的工作原理图 2-1 是 125 型摩托车伸缩管式前叉液力减震器结构图。其布局是内置弹簧式,在前叉管中放置活塞杆，活塞杆的内孔

27、和导流孔连通前叉管内腔被活塞分开的上下两部分。使用螺钉将减震杆与贮液筒固定相接,减震杆设阻尼孔。由于前叉管与摩托车机身固定连接，当外筒（即贮液筒）受到压力作用时，相对于车身向上运动，使得与之固定连接的活塞杆也随之向上运动，弹簧 1 被按紧,弹簧弹力供应缓冲阻力,空腔 A 体积缩减,内部液体遭受压缩,经过导流孔流进活塞杆的内部空腔。同时空腔 B 体积加大,构成部分真空,经由阻尼孔吸油,形成压缩阻力;还原时,由于弹簧 1 的恢复力,空腔 B 容积不断减小,模腔的压力增加,只有通过阻尼孔以及安装时形成的配合间隙流入空腔A,从而有复原阻力产生。阻尼力把震荡能量转化为热能,减缓轮胎振动传递到车架的震荡幅

28、图 2-1 125 型摩托车伸缩管式前叉液力减震器结构图度和机械能,促进了驾车时的安稳性与舒适性。7减震器的振动模型减震器的振动模型图 2-2 摩托车振动模型如图 2-2 所示，整辆摩托车的振动可以简化抽象为三个相同模型之间串并联，由于同时考虑三个模型会很复杂，并且与此次课题项目不符合，是以只抽取一个独立的振动模型进行研究，系统如图 2-3 所示。图 2-3 摩托车振动系统假设路面颠簸按正弦曲线的方式转变,而且仅仅计算竖直方向上的运动,如此就能够简化模型,动力学模型能够简化为一二阶单自由度强迫振动,即:m Xc XkX Fosint（2-1）.图 2-4路况简化图式中 m 质量，k 弹性系数，

29、c 阻尼系数8。因为示功图检验的主要是被减震器的液压阻尼吸取的能量,对（2-1）式再次简化。试验没有安装缓冲弹簧，即公式中的 k=1，得：m X c X X Fosint（2-2）.公式中，是跟随减震器一起运动的质量,于示功图检测内,因为传感器安装于横梁,滑块与外筒运动形成的惯性力没有对检测用的传感器形成影响。传感器得到的只有部分油液运动引起的的惯性力。因此忽略惯性力,然后有：c X Fosint（2-3）检测模型和示功图简化纯阻尼模型，如图2所示。因为复原行程与压缩行程的阻尼系数有差别，那么有：.c1X F1sint Pf（2-4）.c2X F2sint Py示功图实验台使用曲柄滑块机构供应

30、类似的简谐运动,曲柄滑块机构的运动学方程为:s X rcost r2cos2t/4l.2Vx X sint r sin2t/2l（2-5）.222a X r r cos2t/l式中,r 为曲柄半径，l 为连杆长度,为曲柄旋转的角速度。减震器示功图分析减震器示功图分析通过（2-4）公式表达的线性阻尼模型，测试所得的示功图如下图所示。它与中国汽车行业标准所列出的示功图图形相似。图中弧线包含的面积也就是阻尼汲取的能量。可以看出，在简谐力下的减振器示功图，就图中的 y轴对称。在图中,不但能够显示减震器紧缩阻力、还原阻力的巨细以及二者的比值,更重要的是经过示功图弧线的外形，将减震器的整体工作机能绘制出来

31、。曲线应该饱满,没有畸变和突变9。Pf=5py=5图 2-5示功图实测示功图分析实测示功图分析图 2-6 实测示功图根据汽车行业标准，压缩性和复原性必须符合规定的具体模式，偏差25%（后减震器）和30%（前减震器）。速度特性曲线图反映阻尼力与减震器速度变化的关系,线性阻尼与速度之间关系表现为线性,而现实阻尼系数不是线性的,从而形成正反向速率的阻力变化弧线没有重合与非线性。事实上阻尼系数不是线性的,它受减震器的加速度、速度,加上油液粘度、温度还有减震器内的油液流动情况的影响,以及摩擦力、惯性等要素的作用形成迟滞偏差。由于相对运动之间的摩擦。此外因为体积阻尼器的变化，油气共存。滑柱与外筒的滑动和油

32、封的作用，大体上能封闭腔内的气体，相对的空气阻力就会产生。所以模型应涵括空气阻力和摩擦力的影响。也就是：c X koX f Fosint（2-6）.上述公式内,ko为空气弹簧刚度,f表示摩擦力,当成是常量(事实上它与速度的变化有关)。图2-5(A)说明复原阻尼力太小，会有该现象的缘由兴许是复原节流孔太大；阻尼器内泄漏厉害；流通阀没有封闭严实；复原阀打开不及时或没有关闭严实；实验速度偏低和油液不够浓稠而至。图2-5（B）代表压缩阻力太小，造成这种现象的原因可能是压缩阻尼孔太大，泄露严重；补偿阀没有封闭严；压缩阀打开太早或没有关闭严实；底阀掉落等其他缘故。图2-5(C)表示无液压阻尼，唯一存在机械

33、类磨擦，这种弊端一般发生在前阻尼器上，它的阻力事实上是内外套筒间的摩擦和油封而不是液压阻尼。摩擦阻力通常要不超过技术需求值，倘若达到与技术要求靠近，那么阐明该阻尼器磨擦阻力太大，无法适应摩托车的需求。产生这类问题的缘由或许是阻尼器中油液太少；阻尼孔太大；密封过于严实；又或者套筒配合、导向不良。图2-5(D)回复过程有空白阶段，这种图表示为回复过程早期没有阻力，移动相当间隔后才创建阻力。造成这重现象的直接原因是压缩室不充油，要等到其腔中的空气排光后，才能创建液压阻力，这种缺陷可能是由于底座，压缩阀，补偿阀的泄漏过大（例如，密封面，阀板翘曲垫之间成细屑，阀座的不平等）；也可能是由于活塞阀封闭循环不

34、良所引起的。图2-5（E）是压缩行程空行程，压缩行程特性不是原来的抗压性能，运行一定距离后，才能创建压缩阻力。造成这种缺陷的原因兴许是压缩早期补偿阀封闭不严密；也许是复原行程时补偿阀打开不到位所致。阻尼器内缺乏油液通常也是导致这类情况的理由之一。图2-5(F)压缩末端的阻力突然上升，对于前阻尼器来讲，这种现象是正常的。在这个时候，阻尼器的操作限制区液压压缩终了，应产生液压缓冲阻力大，避免阻尼器刚性碰撞，但后减震器，这是不正常的现象。综上所述,太大的摩擦力和装配效果以及加工精度之间有很大的关联,同样是导致往后 MJ 油液泄漏的重要缘故之一,是以期望在日后的 MJ 测试准则修订中添加摩擦力的测试。

35、总而言之，示功图不仅仅是阻尼器的质量检验的基础，同样也是对阻尼器缺陷进行剖析的首要材料。第三章第三章 液压减震器的结构设计液压减震器的结构设计减震器的主要零件结构参数减震器的主要零件结构参数摩托车减震器主 要参数 技术要求的规 定，在航天航空工业标准HBm82 89摩托车筒式液压减震器中有精准的说明10。工作缸径工作缸径 D D根据减震器的最大卸荷 力和缸筒内最大压力强 度来计算工作缸筒的直 径：D(1 2)ptp1 2 (mm)(3-1)式中：pt-复原行程最大阻力，N；p-工作缸筒内最大允许压Mpa；力，Mpa，p通常取=（0.30.6）-活塞杆直径与工作缸筒 内径之比；-活塞杆直双筒式，

36、=;单筒式,=。再按照工作缸系列（表 3-1）圆直径。从表中可以看出应用于摩托车的减震器工作缸有 16、20、22、25mm 几个系列，通常是依照摩托车发动机的排量来确定工作缸的直径11（表 3-1）。表 3-1摩托车减震器的工作缸筒直径系列（mm）公称尺寸工作缸直径D工作缸直径D24323640基准长度L1620222516202225160170180195贮油筒直径贮油筒直径Dc贮油筒 直径Dc=(1.38 1.45)D，壁 厚4.07.0mm，贮油筒 的最 大外径D1=（1.51.6）D，贮油筒直径系列 24，32，36，40 毫米，当然，可以小于或大于该系列的值。贮油筒的作用主要是存

37、储介质油，除了石油泄漏补偿由于在气缸容积的变化，同时也适应因温度上升和产品的主要指标的前提下，储油筒的直径应稍大一些，这样有利于减震器吸震能力的加强，促进减震器内热量的散失，此外，还能更好的实现其贮油功能。减震器基长减震器基长 L L在设计减震器时，对基长的确定尤为重要。基长的设计合理，既有利于摩托车总体设计的布局，还有利于减震器减震功能的实现。过长的基长会不利于摩托车的结构布局，同样，如果基长过短，设计的减震器的部分机构一定会过于简单，从而不利于其实减震能的发挥。基长的定义是减震器在紧缩到极致时，二端吊环的中心之间的距离 Lmin和行程s的差值，即：L=Lmin-S (mm)(3-2)则减震

38、器拉伸到最大长度为：Lmax=Lmin+s (mm)(3-3)还要求 Lmin容许的差值为+3 毫米，Lmax容许的差值必须大于零12。工作行程工作行程 S S应用在摩托车上的减震，通常它的工作行程在40110毫米之间，但是可能会因为一些现实中装配得需要，实际得到的行程兴许会比设计好的要短一点18。表 3-2工作缸筒径系及行程选定（mm）发动机排量（cm）50901001253前减震器通用车越野车工作行程缸 径工作缸径缸 径70909010022262002302623025030250500600750800100010012010012012014030392502804327029028

39、0300依照给定的已知条件结合上述的选择方法，查阅以上表 3-1、3-2 确定：工作缸的直径选择 D=22 毫米。那么由此可以确定，贮油筒的外径D1=40 毫米，壁厚为7 毫米，进而可以确定贮油筒的内径 Dc为26毫米，基长L=195毫米。摩托车减震器主要零件的结构设计摩托车减震器主要零件的结构设计弹簧的结构尺寸设计计算弹簧的结构尺寸设计计算在根据普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列（摘自 GB/T13851993）19（部分）表 3-3 普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列第一系列弹簧丝直径 d/mm第二系列 1 2 3 4 7 98 9 10 12 14 16 18 20弹簧中径 D/mm22 25 28 30

40、32 35 38 40 4245 48 50 52 55 58有效圈数 n/圈压缩弹簧6 7 8 9 1015 16 18 20 22 25 28 30150 160 170 180 190 200 220自由高度 H0/mm压缩弹簧240 260 280 300 320 340 360380 400 420 450 480 500 520550 580 600弹簧内径 D1=弹簧中径D-簧丝直径d，参考同类车型和现场调查，并参照表3-3，确定了下面的弹簧结构参数，如表 3-4 所示。表 3-4 选定弹簧参数弹簧直径 d(mm)有效圈数 n弹簧中径（密圈）D(mm)7618有效圈数 76 圈包

41、括：稀圈 nx=36 圈、节距 tx=8mm。密圈nm=40、节距tm=5 毫米；（1）弹簧自由长度的计算：根据机械设计手册摩托车技术弹簧的有关公式：在压缩弹簧两头磨平并紧，只有1 圈做支承时：总圈数 n1=n+2=76+2=78自由高度 H0=nm tm+nx tx+(3-4)=405+368+493mm压并高度 Hb=（n+）d=（76+）271mm（2）螺旋伸角：=arctan(t/D)（3-5）mx=arctan(5/18)=arctan(8/18)=圆柱螺旋弹簧 L=Dn/(cos)(3-6)（3）簧丝长度 L：L=Lm+Lx=3.14 18 40/（cos5.05）=2036/所以

42、 L=Lm+Lx（4）计算弹簧刚度：k=Gd4/(8nD3)(3-7)式中：k为锥圈刚度，（N/mm）；d 为簧丝直径(mm)、n为工作圈数、D为弹簧中径模数，取 78400MPa。(mm)、G为弹簧材料的剪切弹性km=784004(840183)=mm1/km=kx=784004(836203)=mm1/kx=弹簧的总刚度：1/k1=1/k+1/k=0.30141 (3-8)k1 N/mm稀圈的刚度，当密圈受力收缩合并后，余下的刚度即为：K2=kx7 N/mm密圈压并时的最大变形量 f=（tm-d）nm=40=60mm (3-9)根据弹簧受力变形公式:F=kf (3-10)则：F3=km f

43、=60=N这种力量使薄环压缩长度=毫米 (3-11)拐点变形长度：f3=密圈最大变形量+稀圈在该力的变形量=60+54=114mm图 3-1 所示的工作，绘制过程如下：1.预压长度 H460 毫米，如果没有真正的参考，通常需要一个指定范围内的值或预压设计的长决定。F1=k1(H0-H1)=3.3(493-460)109 N (3-12)2.弹簧在拐点处的压缩高度：H3=H0-f3=493-114=379mm，F3 378 N (3-13)3.弹簧压缩到极限的长度 H5=340mm；F5=378+7（379-340）=651N依照活塞长度、阻尼筒长度和减震垫计算可知弹簧的极限长度。2F5=F3+

44、K2（H3-H5）(3-14)分别取 F1F3与 FF3的中间值。、F4的力值及弹簧压缩长度图 3-1 弹簧工作特性图5.校核压并长阻尼弹簧压力和长度：HB=DN+271毫米；这是远离弹簧压缩极限长度（340mm）、69mm，应该是没有问题的。6校核扭应力（）=8 F5KC/（d2）MPa (3-15)式中：C为旋绕比，C=Dd=18=；(3-16)一4)+0615C (3-17)K为曲度因子，K=(4C一1)(4C=+=8 6511.2968 5.1(314 )=890 MPa容许扭应力表面通常是约800兆帕（=B），这是不同的材料，直径弹簧钢丝和弹簧直径。这里尽管不符合，不过由于减震器在极

45、限状况的工作时间不长，因而能够应用于实际生产。减震弹簧按实际工作状态绘图的优点减震弹簧按实际工作状态绘图的优点1)弹簧工作状态能够直观明了的反应出来。例如刚度，行程等。2)可迅速地对配套厂的信息做出改进，以满足用户要求。减震器减震杆减震器减震杆前叉式减震器的减震杆通常有两个部分组成，分别是活塞和活塞杆，二者通过铆钉或者螺纹进行连接，本文中设计时，将二者用同一根管材制作如图 3-2：图 3-2减震杆减震杆需要承载来自减震弹簧的压力以及回复时圆柱弹簧的拉力，要保证强度。减震器活塞杆直径d=（0.400.55）D，取值一般在 612 毫米之间。小直径的抗压（抗拉）强度较低，会影响横向减振器刚度。活塞

46、杆由 35，40，45，40Cr 钢冷拔，hrc18 35 铬的硬度镀锌，镀铬层硬度 hrc30 55。前叉可用 45#钢，调质及表面处理。如图，减震杆设计成空心管，在管壁上直径较小的一边设有两个导流孔，在接近活塞的一端打阻尼孔 2 个。两孔远离活塞，在恢复中风腔压力形成的面积越大，减振器行程较短。有一定的距离的两个阻尼孔之间，以使油和放电及补偿量随荷载变化的增加，使减振器的性能趋于平滑，柔软。阻尼孔的位置要和合理，应该在活塞的运动范围内，当前叉管受力运动到底时，活塞挡住了补偿孔，起到阀门的作用，阻尼力陡然加大。活塞杆采用双重流程加工工序，冲裁，车端倒角，矫直，外圆磨，高频淬火，回火，矫直，多

47、道磨削车削两端（活塞，环端或端的螺丝），研磨，铬等精密超精密。国内活塞杆的加工，使用较多的无心磨削和抛光，电镀或超精磨，也有采用无心磨床，滚，电镀后抛光或超精密磨削过程20。对于活塞杆表面粗糙度的要求，相关资料规定其值已在Ra0.05Ra0.10之间，国内生产的活塞杆，粗糙度为，勉强能够达到标准。在减震器漏油冲击活塞杆表面粗糙度，更深层的运动表面，尖锐的波峰，活塞杆穿过密封油向外带出油更多的石油，更严重。如果从横截面看，在切削刃工作紧活塞杆的外表面密封油，功能区面积为：S=(Ra22RRa)(mm2)(3-18)公式：R-活塞杆公称尺寸，毫米；Ra活塞表面粗糙度，mm。如果活塞杆面积两个不同的

48、粗糙度相比，活塞杆，表面粗糙度增加的水平，和油封具有跨磨损面积增加 4 倍以上。实验结果表明，表面粗糙度增大，一级活塞杆，降低 300000 减震器耐久试验频率。活塞杆的直线度是，和减震器油也影响，从对齐到淬火回火和对齐的空白，是必不可少的步骤之前磨。一般取 24 个点进行矫直。在以内的对准公差（红外报警系统，无论工件公差）是一个“S”形或扭曲的形状来实现的校准要求，芯管的矫直公差活塞杆轧机应前叉。活塞应面向具有良好的性能，和高 10 12mm，小导边的性能差异，总长度并增加减震器。活塞的外圆柱面的密封性一定要得到保证，为此，活塞的长度一定要适中，不能太小，外圆柱面和减震杆轴线的同轴度也应严格

49、要求，此外，活塞外圆表面的粗糙度也是重要要素之一，一般要求不低于Ram。气缸中的活塞可以要求自由运动，另一方面，油不能之间的间隙中的流动，密封可靠的阻尼力，因此其间隙是影响减振器性能的重要因素，一般其配合间隙应在0.050.10mm，内陆制造的减震器配合间隙在毫米之间。前叉为例，在活塞杆上的两个孔的面积是，如果上述间隙，活塞侧间隙泄漏面积，这远远超出了口面积，造成大量石油泄漏，油阻尼孔明显减少，削弱了减振器的减振能力。活塞环活塞环活塞环同活塞配合，保证活塞的运动限制在轴向上，同时起到密封作用确保液压油不会从活塞与工作缸的缝隙之间流露。由于其弹性密封活塞环气缸，使气缸的处理和匹配精度和活塞适当减

50、少，有利于实现大规模生产，降低成本；塑料活塞环线膨胀系数较大，可微量补偿阻尼的温度衰减率21。活塞环密封的原理是：首先通过自身的弹性紧缸壁上形成第一密封面，密封油压力的增加，将环形成的第二密封表面，如图5-3 显示，完全形成高压室和低压室。在高压油通过环在活塞环端隙向外挤压压力活塞环背隙，活塞环和气缸壁更紧凑，密封可靠。图 3-3活塞环密封原理图活塞环的结构参数设计：1.活塞环径向厚度 b b=D（mm）(3-19)式中：D工作缸筒内直径，mm公差一般取。由于工作缸内径 D=22mm，所以b=(0.250.4)22=毫米取 b 为 mm2.活塞环的轴向高度 hh=b=(mm)(3-20)则取